Ako si vybrať hydraulický kameňový vŕtač? Základný sprievodca výberu pre ťažbu a tunelovanie

Nákup hydraulického vŕtača na horninu len na základe technického listu sa zvyčajne končí jedným z dvoch predvídateľných sklamaní. Buď vŕtač prekračuje hydraulický výkon nosného zariadenia a po celú dobu prevádzky pracuje pri 70 % menovitej úderovej sily – tichým spôsobom plýtvajúc palivom a nedosahujúc očakávaný výkon – alebo je vŕtač správne dimenzovaný podľa nosného zariadenia, avšak má nedostatočný výkon pre skutočnú horninu, čo vedie k prijateľným výsledkom v mäkkých zónach a k nesplneniu cieľov hĺbky vŕtania pri výskyte tvrdého materiálu.

Obe zlyhania majú rovnaký koreň: postup výberu bol obrátený. Technické špecifikácie sa porovnávali pred tým, ako boli stanovené tvorba, nosná konštrukcia a geometria cieľových otvorov. Tento sprievodca popisuje štyri vstupné parametre, ktoré je potrebné najprv definovať v poradí, ktoré zabraňuje obom typom sklamaní.

Vstup 1: Tvrdosť tvorby je určujúcim obmedzením

Jednoosová pevnosť v tlaku (UCS) je jediné číslo, ktoré najpriamočiarnejšie určuje, či daný vŕtací stroj dokáže udržať komerčne životaschopnú rýchlosť vŕtania. Vŕtací stroj s výkonom 20 kW dosahuje rýchlosť vŕtania 1,5–2,5 m/min v granite s UCS 250 MPa. Rovnaký stroj vŕta vápenec s UCS 100 MPa rýchlosťou 2,0–3,0 m/min – dostatočne rýchlo na to, aby voľba medzi výkonom 20 kW a 15 kW takmer neovplyvnila výstup, avšak výrazne ovplyvní prevádzkové náklady.

Druhou geologickou premennou je index abrazívnosti (CAI). Vysokej abrazívnosti horniny opačujú karbidové guľôčky rýchlo bez ohľadu na tvrdosť horninového útvaru. Kvartcit s pevnosťou 200 MPa a žula s pevnosťou 200 MPa môžu vyžadovať rovnaký úderový výkon, avšak spotreba vŕtacích hláv sa bude veľmi líšiť v závislosti od ich obsahu kremičitanov. To ovplyvňuje náklady na spotrebný materiál za meter, nie výber vŕtacej jednotky – avšak tieto náklady je potrebné zohľadniť už na začiatku projektového ekonomického posúdenia.

Ak sú geologické údaje v čase výberu nedostatočné, použite ako náhradný ukazovateľ litológiu. Žula: 150–250 MPa. Vápenec: 60–140 MPa. Bazalt: 150–200 MPa. Pieskovec: 30–100 MPa podľa stupňa cementácie. Tieto rozsahy predstavujú konzervatívne odhady, avšak sú dostatočne presné na určenie výkonnej triedy ešte pred dokončením podrobného geotechnického prieskumu miesta.

Vstup 2: Priemer vrtáku určuje profil závitu a požiadavky na krútiaci moment

Závitový systém nie je doplnkovou záležitosťou – je to mechanické rozhranie medzi krútiacim momentom driftu a schopnosťou vŕtacej tyče prenášať tento krútiaci moment bez poškodenia alebo vyrezania závitu. Závity T38 sú vhodné pre otvory s priemerom približne 51 mm. Závity T45 spoľahlivo pokrývajú rozsah 51–64 mm. Pre výrobné otvory s priemerom 76–115 mm sú potrebné závity T51 a GT60, ktoré musia zvládnuť krútiace momenty 800–2 500 Nm v závislosti od dĺžky vŕtacej tyče a geologických podmienok – tieto špecifikácie spĺňajú len stredne ťažké a ťažké driftovacie stroje.

Používanie tyčí s závitmi T51 na nedostatočne výkonný rotačný motor je jednou z najčastejších chýb pri výbere strojov strednej výkonnosti. Motor dokáže zvládnuť krútiaci moment pôsobiaci na závit v rovných a čistých otvoroch. Ak však pridáme 20-metrovú tyč, trhlinu naplnenú ílovou horninou a zaseknutý vŕtací nástroj, rotačný motor sa zablokuje alebo sa mu poškodí závit pod výsledným krútiacim zaťažením. To nie je prevádzková porucha, ale chyba vo výbere, ktorá vznikla ešte pred tým, ako stroj dorazil na stavbu.

Matica výberu: Priradenie triedy driftu k podmienkam na mieste

Vstup 3: Hydraulický výstup nosiča – výkon vŕtacej hlavy (drifter)

Vŕtacia hlava (drifter) s výkonom 18 kW potrebuje na dosiahnutie špecifikovaného výkonu približne 140–160 l/min pri tlaku 180–200 bar. Skutočný maximálny výkon je určený charakteristikou čerpadla nosiča (prietok–tlak) pri prevádzkovej otáčkovej rýchlosti – nie teoretickým maximom. Premenné objemové čerpadlá so snímaním zaťaženia, ktoré pracujú pri tlaku 250–350 bar na moderných podzemných vŕtacích strojoch, dokážu vyhovieť väčšine požiadaviek vŕtacích hláv (drifter). Výkony hydraulických systémov rýpadlov sa veľmi líšia: niektoré rýpadlá s hmotnosťou 18 ton poskytujú na obvode pre nárazové zariadenie (hammer circuit) 160 l/min, iné pri rovnakej hmotnosti len 90 l/min.

Praktická kontrola je jednoduchá a trvá 20 minút: získajte hydraulický technický list nosného vozidla, nájdite dostupný prietok a tlak pri menovitých otáčkach motora a overte, či tieto hodnoty prekračujú minimálne prevádzkové požiadavky vŕtacej hlavice aspoň o 15 %. Táto rezerva 15 % kompenzuje zmeny viskozity v horúcom počasí, zníženú objemovú účinnosť opotrebovaného čerpadla a súčasný chod viacerých funkcií. Bez tejto rezervy vŕtacia hlavica pracuje pod menovitým tlakom rázov pri každom dni, ktorý nie je ideálny – čo popisuje väčšinu reálnych pracovných podmienok.

Ešte jedna vec, ktorú stojí za kontrolu: podzemné banícke prevádzky využívajúce elektricky hydraulické vŕtacie stroje profitujú z konštantného výkonu, ktorý nie je ovplyvnený nadmorskou výškou. Dieselové nosné vozidlá vo výške 4 000 m stratia približne 12–16 % výkonu motora, čo sa priamo odrazí v nižšom výkone čerpadla. Ak sa projekt nachádza vo vyššej nadmorskej výške, overte degradovaný hydraulický výkon nosného vozidla, nie jeho špecifikáciu pre úroveň mora.

Vstup 4: Prístup na servis a dodávka spotrebného materiálu počas životnosti zariadenia

Drifter bez miestneho dodávateľa kompletov tesniacich krúžkov predstavuje riziko výpadku pri každom servisnom intervale. Znie to samozrejme, no zvyčajne sa táto otázka nezohľadní v procese výberu, kým sa projekt už neprebieha. Pre prevádzku v juhovýchodnej Ázii, západnej Afrike alebo Južnej Amerike – oblastiach, kde môžu byť servisné strediská výrobcov (OEM) vzdialené – je rozhodujúce, kto v danom regióne dodáva komplety tesniacich krúžkov pre hornárske vŕtačky, aká je ich dodacia lehota a aké sú možnosti materiálov (PU pre štandardné podmienky, HNBR pre teplé klímy), pretože to určuje skutočnú dostupnosť vozidlového parku počas 5-ročnej životnosti vybavenia.

HOVOO dodáva komplety tesniacich krúžkov pre driftery značiek Epiroc, Sandvik, Furukawa a Montabert s rozmermi zhodnými s originálnymi náhradnými dielmi (OEM) a s možnosťami materiálov PU/HNBR pre globálne nasadenie. Vytvorenie tohto dodávateľského vzťahu ešte pred uvedením do prevádzky odstraňuje jednu z najpredvídateľnejších príčin predĺžených výpadkov na vzdialených projektoch. Kompletné odkazy na modely na webovej stránke hovooseal.com.