Hydraulický horníkový vŕtač pre uhoľné baní: pravidlá bezpečnosti a výberu

Hydraulický horníkový vŕtač používaný v uhoľnej baní je vystavený kategórii nebezpečenstva, ktorá sa jednoducho nevzťahuje na ťažbu kovových rúd alebo tunelové stavitelstvo: vznik vzplanutia metánu. Perkutívny mechanizmus generuje teplo na nárazovej ploche piestu a na rozhraní medzi hriadeľom a vodidlom; hydraulický okruh pracuje pri tlaku 160–220 barov s teplou teplotou vracajúcej sa olejovej kvapaliny; ak sa olejová tryska spôsobená poruchou spojky dostane do oblasti hromadenia plynu, riziko požiaru je okamžité. Každý výber komponentov a každý prevádzkový postup pri použití hydraulického vŕtača v uhoľnej baní musí byť posudzovaný v tomto kontexte, nie len podľa štandardných kritérií výkonu a životnosti.

Uhoľné baníctvo sa tiež kategorizuje podľa klasifikácie nebezpečenstva výbuchu plynu – od neplynných do veľmi plynných baní – s príslušnými regulačnými požiadavkami na technické špecifikácie vybavenia, ktoré sa líšia podľa právnej úpravy danej jurisdikcie. Pravidlá výberu uvedené v tomto článku sa vzťahujú špecificky na hydraulické hornické vŕtačky a ich príslušné hydraulické obvody v rámci danej kategórie vybavenia, nie ako náhrada za dodržiavanie miestnych regulačných požiadaviek.

Požiadavky na protivýbuchový dizajn

Ohňovzdorná hydraulická kvapalina je základným požiadavkou pre akýkoľvek podzemný uhliarňový hydraulický obvod. Štandardná minerálna olejová hydraulická kvapalina je horľavá; porucha hadice, pri ktorej sa minerálny olej rozstrekne na horúce povrchy alebo elektrický oblúk, vytvorí skutočnú cestu na vzniknutie zápalu. Emulzie vody v oleji (HFA-E, zvyčajne 95–97 % vody s olejovou koncentrátovou zložkou) alebo vodné glykoly (HFC) sú štandardnými ohňovzdornými alternatívami pre podzemné uhliarňové percusné obvody. Kompromis: obe majú nižšiu mazivosť ako minerálny olej, čo kladie vyššie nároky na materiály tesniacich prvkov a na prísady proti opotrebeniu v kvapaline.

PU úderné tesnenia fungujú prijateľne s emulziami voda-v-olej pri koncentráciách udržiavaných v rámci špecifikácie. Ak sa koncentrácia emulzie zníži pod 5 % olejového koncentrátu (typický minimálny limit), klesne mazivosť výrazne a PU tesnenia sa opotrebia rýchlejšie, ako je ich navrhovaná životnosť. HNBR tesnenia lepšie vyhovujú zmenám koncentrácie a sú uprednostňované v prevádzkach, kde je ťažké udržiavať presnú koncentráciu emulzie. Tekutiny na báze vody a glykolu s nesprávnou koncentráciou glykolu môžu napadnúť štandardné statické tesnenia z NBR (O-krúžkové tesnenia) prostredníctvom ich nafukovania – pre obvody s tekutinami na báze vody a glykolu sa špecifikujú O-krúžkové tesnenia z materiálov FKM alebo HNBR namiesto štandardných NBR.

Špecifikácie zariadení pre plynné prostredia

Bezpečnosť prevádzky: Tri postupy, ktoré majú najväčší význam

Inšpekcia kvapalinového okruhu pred každou smenou je neprekonateľnou požiadavkou v prostredí uhoľnej baní, kde zlyhanie hadice počas prevádzky vytvára okamžité nebezpečenstvo požiaru. Inšpekcia zahŕňa: stav hadice (žiadne rezy, opotrebovanie vonkajšej plášťovej vrstvy alebo vydutie, ktoré naznačujú vnútorné poškodenie), spojenia prípojok (žiadne kvapkajúce závitové spoje, žiadne pohyby prípojok pri tlaku ruky) a úroveň kvapaliny v nádrži spolu s kontrolou koncentrácie emulzie alebo glykolu. Degradovaná emulzia, ktorá vyzerá normálne z hľadiska farby, ale jej koncentrácia oleja je pod 5 %, predstavuje súčasne riziko poškodenia tesnení aj riziko vzniku zápalu.

Prevencia výstrelov do prázdna je v uhoľných banách dôležitejšia ako v iných aplikáciách. Keď sa vŕtiak stratí kontakt s horninou a úderový režim prebieha vo vzduchu, uzáver pre prebytočný tlak v úderovej sústave pracuje neustále, čím sa v tele uzávera generuje teplo. V štandardnom baníctve a stavebníctve ide o záležitosť údržby; v prostredí metánu predstavuje horúce teleso uzávera dodatočné riziko vzniku zápalu. Automatické systémy na vypnutie výstrelov do prázdna – ktoré vypínajú úderový režim do 200–500 milisekúnd po zistení nezaťaženého úderu analýzou tlakového profilu – sú štandardnou špecifikáciou pri dobre spravovaných konfiguráciách vŕtacích strojov pre uhoľné bane.

Vyčistenie a dekomprízia úderovej sústavy po smene, predtým než je vŕtačka odpojená, odstraňuje tlakovú nehorľavú kvapalinu z častí hadice, ktoré sa najpravdepodobnejšie poškodia počas zmeny smien. Odpojenie tlakového hadica v plynovom vyhĺbení predstavuje jednak riziko kontaminácie, jednak riziko požiaru spôsobeného rozstrekovaním kvapaliny. Tento postup vyžaduje dekompríziu cez konštrukčne určenú cestu pre uvoľnenie tlaku, nie uvoľňovaním spojok pod tlakom.

Kritériá výberu špecifické pre prostredie uhliarskych baní

Konstrukčné prvky driftéra, ktoré znižujú prevádzkové riziko v uhoľnom bane: uzavretý úderný obvod (zrušenie oleja späť do nádrže bez vystavenia atmosférickému pôsobeniu, čo minimalizuje kvapalnú hmlu v atmosfére nápravy); zapečatený rotatívny motor s zábrad

Špecifikácia tesniaceho kompletu pre vŕtacie stroje používané v uhliardách: úderové komplety z materiálu HNBR pre kompatibilitu s hydraulickými kvapalinami typu HFA-E alebo HFC, tesnenia pre predné oplachovanie z materiálu PTFE s podložkou (chemicky neaktívne voči zmenám pH vody z baní), a všetky statické O-krúžky z materiálu HNBR alebo FKM pre kompatibilitu s obvodom vodno-glykoly. Tieto špecifikácie materiálov by mali byť v dokumentoch pre nákup jasne uvedené, namiesto použitia všeobecného označenia „štandardný komplet“. Spoločnosť HOVOO dodáva tesniace komplety vhodné pre použitie v uhliardách pre všetky hlavné značky vŕtacích strojov, pričom možnosti materiálov boli overené z hľadiska kompatibility s kvapalinami HFA-E a HFC. Úplné odkazy na modely na webovej stránke hovooseal.com.