เครื่องทุบไฮดรอลิกสำหรับงานเหมืองแร่และหินปูน: การปรับตัวให้เหมาะสมกับงานหนัก

อะไรทำให้งานเหมืองแร่และหินแตกแตกต่างจากงานใช้เครื่องทุบทุกประเภทอื่น

ลักษณะสำคัญที่กำหนดงานด้านการขุดแร่และหินนั้นไม่ใช่ความแข็งของหิน แต่คือรอบการทำงาน (duty cycle) ตัวสลายวัสดุสำหรับงานก่อสร้างทำงานแบบเป็นช่วงๆ: สลายวัสดุเป็นเวลาสาม십วินาที แล้วจึงยกเครื่องขึ้น หมุนเหวี่ยง ปรับตำแหน่งใหม่ และทำซ้ำกระบวนการดังกล่าว เวลาหยุดพักระหว่างการกระแทกแต่ละครั้งทำให้น้ำมันไฮดรอลิกสามารถคืนอุณหภูมิสู่ระดับปกติ ซีลคลายตัวลงเล็กน้อย และปลายสิ่วเย็นตัวลง ขณะที่ตัวสลายวัสดุสำหรับงานเหมืองหินที่ใช้ในการสลายวัสดุขั้นที่สองร่วมกับเครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) จะทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นช่วงละสองชั่วโมง โดยมีเวลาปรับตำแหน่งน้อยมาก อุณหภูมิของน้ำมันจึงเพิ่มสูงขึ้นและคงอยู่ในระดับสูงตลอดเวลา ซีลจึงทำงานใกล้จุดสูงสุดของความสามารถทนความร้อนโดยไม่มีช่วงเวลาให้ฟื้นตัว ทั้งนี้ ปลายสิ่วจะผ่านวงจรของการร้อนและการเย็นเร็วกว่าการใช้งานในงานก่อสร้าง เนื่องจากหินมีความแข็งกว่า และระยะเวลาที่สัมผัสกับหินในแต่ละตำแหน่งยาวนานกว่า

ผลที่ตามมาคือ เบรกเกอร์ที่ระบุเฉพาะน้ำหนักของตัวเครื่องและระดับความแข็งของหิน โดยไม่พิจารณาอัตราการใช้งาน (duty cycle) จะถึงขีดจำกัดการใช้งานจริงเร็วกว่าช่วงเวลาที่ผู้ผลิตกำหนดไว้อย่างมีนัยสำคัญ ซีลสำหรับงานก่อสร้างซึ่งออกแบบให้ใช้งานได้ 1,800–2,200 ชั่วโมงภายใต้สภาวะการใช้งานปกติ อาจให้ประสิทธิภาพเพียง 900–1,100 ชั่วโมงเมื่อใช้งานอย่างต่อเนื่องในเหมืองหิน ระยะการใช้งานของหัวสิ่ว (chisel) ก็จะลดลงตามสัดส่วนเดียวกัน ความดันไนโตรเจนในแอคคิวมูเลเตอร์จะเปลี่ยนแปลงเร็วขึ้นจากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำ ๆ (thermal cycling) ผู้ปฏิบัติงานที่ตรวจสอบอุปกรณ์ตามตารางการบำรุงรักษาสำหรับงานก่อสร้าง แต่กลับนำอุปกรณ์ไปใช้งานในเหมืองหิน จะพบปัญหาต่าง ๆ ขึ้นเมื่อผ่านไปครึ่งหนึ่งของแต่ละช่วงเวลาที่กำหนด และอาจสงสัยว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น

ความแข็งของหินกำหนดระดับพลังงานที่จำเป็น; สัดส่วนการใช้งาน (duty cycle) กำหนดว่าระดับพลังงานนั้นต้องระบุและรักษาไว้อย่างไร ทั้งสองปัจจัยนี้จำเป็นต้องพิจารณาพร้อมกัน ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในการจัดซื้อสำหรับงานเหมืองหิน คือ การเลือกระดับพลังงานที่ถูกต้องตามความต้องการจากความแข็งของหิน แล้วกลับไปเลือกเครื่องแบบเกรดงานก่อสร้างในระดับพลังงานเดียวกันนั้น เนื่องจากราคาถูกกว่าเครื่องแบบเกรดงานเหมืองที่มีค่าพลังงานเชิงนามธรรมเท่ากัน ทั้งสองรุ่นมีตัวเลขในแผ่นข้อมูลจำเพาะ (spec sheet) เหมือนกัน แต่ไม่มีวัสดุซีล โครงสร้างแอคคิวมูเลเตอร์ หรือความหนาของผนังตัวเรือนที่เหมือนกัน เมื่อใช้งานอย่างต่อเนื่องในเหมืองหินเป็นเวลาหกเดือน ความแตกต่างนี้จะปรากฏชัดเจนในบันทึกการบำรุงรักษา

หิน 4 ประเภท — การระบุข้อกำหนดของเครื่องสลายหิน (breaker), อุปกรณ์ปลายแท่งสลายหิน (tool), วิธีการตี (strike method), หมายเหตุภาคสนาม

ตารางนี้จัดเรียงจากหินที่นุ่มที่สุดไปยังหินที่แข็งที่สุด โดยจับคู่ระดับเครื่องสลายหิน (breaker class) กับแต่ละประเภทของหิน และระบุวิธีการตี (strike method) ซึ่งผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์จากงานก่อสร้างมักเข้าใจผิดบ่อยที่สุดสำหรับแต่ละประเภท

การทุบทำลายขั้นที่สองใกล้เครื่องบด: การประยุกต์ใช้งานที่ทำให้อุปกรณ์สึกหรออย่างรวดเร็ว

การบดขั้นที่สอง — คือการลดขนาดก้อนหินที่มีขนาดใหญ่เกินไปซึ่งไม่สามารถผ่านเข้าสู่ช่องรับของเครื่องบดแบบกราม (jaw crusher) ได้ — เป็นงานหนึ่งในเหมืองหินที่ทำให้ตัวกระทุ้ง (breaker) สึกหรอเร็วกว่างานอื่นๆ เกือบทั้งหมด เหตุผลนี้เกิดจากปัจจัยสะสมหลายประการ ตัวกระทุ้งทำงานภายใต้ภาระงานสูงอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากวัสดุที่มีขนาดใหญ่เกินไปถูกส่งมาอย่างต่อเนื่อง และเครื่องบดจะไม่สามารถดำเนินการต่อได้จนกว่าสิ่งกีดขวางจะถูกกำจัดออก ผู้ปฏิบัติงานจึงต้องทำงานภายใต้แรงกดดันด้านเวลา ซึ่งนำไปสู่การใช้วิธีลัดต่างๆ เช่น การคงตำแหน่งของหัวกระทุ้งไว้นานเกินไปบนพื้นผิวที่ไม่เกิดการแตกร้าว การเพิ่มแรงกดลง (down-pressure) เกินกว่าแรงทำงานตามมาตรฐานที่กำหนด หรือการเอียงหัวกระทุ้งออกจากแนวตั้งเพื่อให้สามารถเข้าถึงก้อนหินที่วางตัวอยู่ในตำแหน่งที่ไม่สะดวกแต่ละวิธีลัดดังกล่าวจะทำให้บริเวณที่ยึดหัวกระทุ้ง (retainer zone) และปลอกแบริ่งด้านหน้า (front bushing) รับภาระที่ไม่เหมาะสม ส่งผลให้อัตราการสึกหรอเพิ่มขึ้นเป็นสองถึงสามเท่า เมื่อเทียบกับการปฏิบัติงานอย่างรอบคอบและเป็นไปตามขั้นตอน

การปรับตัวที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องทุบในขั้นตอนการทุบวัสดุเป็นแบบตำแหน่ง: ห้ามเข้าหาหินก้อนใหญ่จากด้านบนจุดสูงสุดของหินนั้นโดยเด็ดขาด หากหินก้อนนั้นมีการเคลื่อนตัวได้ หินก้อนใหญ่ที่หลวมและเลื่อนตัวเมื่อถูกกระแทกด้วยแรงปะทะครั้งแรก จะส่งแรงด้านข้างไปยังก้านของหัวทุบ ซึ่งเหตุการณ์หนึ่งครั้งของการรับแรงด้านข้างอย่างมีนัยสำคัญจะทำให้หมุดยึดสึกหรอมากกว่าการทุบอย่างแม่นยำในแนวตั้งตลอดทั้งวันเสียอีก ลำดับขั้นตอนที่ถูกต้องคือ ต้องตรึงหินก้อนใหญ่ให้มั่นคงด้วยกระบวยก่อนเริ่มใช้เครื่องทุบ — ใช้เวลาประมาณสองวินาทีในการดันหินให้แน่น แล้วจึงเริ่มทุบ ผู้ปฏิบัติงานที่เรียนรู้เทคนิคนี้ตั้งแต่เนิ่นๆ จะสามารถยืดระยะเวลาระหว่างการเปลี่ยนหัวทุบและหมุดยึดได้เพิ่มขึ้น 40–50% เมื่อเทียบกับผู้ปฏิบัติงานที่เข้าหาหินก้อนใหญ่ทุกก้อนราวกับว่าหินเหล่านั้นถูกตรึงแน่นอยู่กับที่

สำหรับโรงโม่ที่ดำเนินการบดวัสดุเบื้องต้นอย่างต่อเนื่องในปริมาณการผลิตสูง โซลูชันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในระยะยาวคือระบบแขนยกหัวทุบหินแบบติดตั้งบนแท่นยึด (pedestal rockbreaker boom system) ซึ่งติดตั้งไว้เหนือช่องป้อนวัสดุเข้าเครื่องบด แทนที่จะใช้หัวทุบหินที่ติดตั้งกับเครื่องขุด (excavator-mounted breaker) ซึ่งจำเป็นต้องปรับตำแหน่งใหม่อย่างต่อเนื่อง ระบบแท่นยึดถูกออกแบบให้ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพตามอัตราการใช้งานที่กำหนด (rated duty cycle) โดยวงจรไฮดรอลิกของระบบถูกออกแบบให้รองรับการใช้งานอย่างต่อเนื่อง และแขนยกสามารถจัดตำแหน่งหัวทุบหินให้เหมาะสมกับก้อนหินแต่ละก้อนโดยไม่จำเป็นต้องปรับตำแหน่งของตัวพา (carrier) อีก ขณะที่หัวทุบหินที่ติดตั้งกับเครื่องขุดซึ่งใช้ในการบดวัสดุเบื้องต้นนั้นเป็นเพียงทางออกชั่วคราว ซึ่งให้ผลดีเมื่อมีก้อนหินขนาดใหญ่เกินมาตรฐาน (oversize) เกิดขึ้นในอัตราต่ำถึงปานกลาง แต่จะกลายเป็นจุดคอขวด — และเร่งการสึกหรอของอุปกรณ์ — เมื่อมีก้อนหินขนาดใหญ่เกินมาตรฐานเกิดขึ้นบ่อยครั้ง