เครื่องเจาะหินไฮดรอลิกแบบกลาง: ใช้งานได้ทั่วไปสำหรับงานวิศวกรรมและเหมืองแร่

การใช้เครื่องเจาะแบบหนัก (drifter) กำลัง 25 กิโลวัตต์ บนพื้นผิวถนนที่ขุดจากหินปูนซึ่งมีความแข็งสูงสุดเพียง 100 เมกะพาสคาล ไม่ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานดีขึ้นแต่อย่างใด กลับเพิ่มต้นทุนการลงทุน ทำให้ระบบไฮดรอลิกของเครื่องขับเคลื่อนต้องจ่ายอัตราการไหลสูงขึ้น สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้นต่อเมตร และทำให้อุปกรณ์สึกหรอเร็วกว่าที่ชั้นหินจะต้องการ เครื่องเจาะแบบหนักนี้ถูกออกแบบมาสำหรับหินแกรนิตที่มีความแข็ง 200 เมกะพาสคาล และการขุดแบบหลุมลึกในเหมือง—การนำมาใช้งานกับหินปูนจึงไม่มีประสิทธิภาพ แต่กลับสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายอย่างไร้เหตุผล

เครื่องเจาะแบบกลางถึงหนักในช่วงกำลัง 12–18 กิโลวัตต์นั้นเหมาะสมอย่างยิ่งกับงานเจาะเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ ได้แก่ การเจาะหน้าผาหินในโรงโม่ การยึดฐานรากสำหรับงานโยธา การตัดหินบนทางหลวง การพัฒนาพื้นที่ใต้ดินในชั้นหินที่มีความแข็งปานกลางถึงอ่อน และการสำรวจทางธรณีเทคนิค ระบบเกลียว T45 และ T51 ที่เครื่องเหล่านี้รองรับ ครอบคลุมเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะตั้งแต่ 51 ถึง 89 มิลลิเมตร — ซึ่งตรงกับช่วงขนาดรูที่ใช้ในการวางผังการระเบิด การติดตั้งหลักยึด และการขุดเจาะเพื่อการสำรวจเป็นส่วนใหญ่ การเลือกกำลังเครื่องให้เหมาะสมตั้งแต่เริ่มต้นจะประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าการเลือกเครื่องที่มีกำลังสูงเกินความจำเป็น แล้วต้องมาจัดการปัญหาการสิ้นเปลืองวัสดุสิ้นเปลืองมากเกินไป

ช่วงกำลัง 12–18 กิโลวัตต์นี้ให้ผลลัพธ์จริงๆ อย่างไร

เครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์กำลัง 15 กิโลวัตต์ ที่ทำงานที่ความถี่การกระแทก 1,800–2,200 ครั้งต่อนาที พร้อมพลังงานกระแทก 150–250 จูล สามารถรักษาอัตราการเจาะได้ที่ 1.0–1.8 เมตรต่อนาที ในหินปูนที่มีความแข็งแรง 80–120 เมกะพาสคาล ซึ่งเร็วพอที่จะเจาะรูระเบิดตามแบบแผนที่มีทั้งหมด 10 รู ลึก 5 เมตร ให้เสร็จสิ้นภายในกะการทำงานหนึ่งรอบ โดยยังเหลือเวลาเพียงพอสำหรับการตั้งค่าและเก็บกวาดอุปกรณ์หลังการใช้งาน เครื่องนี้ต้องการอัตราการไหลของไฮดรอลิก 80–140 ลิตรต่อนาที ที่ความดัน 160–190 บาร์ — ซึ่งอยู่ในช่วงความสามารถในการจ่ายของวงจรหมุนตอก (hammer circuit) ของเครื่องขุดที่มีน้ำหนัก 12–22 ตัน ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เครื่องส่วนใหญ่เหล่านี้ถูกติดตั้งไว้

ข้อกำหนดเกี่ยวกับทอร์กการหมุนนั้นมีความสำคัญไม่แพ้พลังงานกระแทกในงานระดับกลาง หินทรายและหินปูนที่แตกร้าวอาจทำให้หัวเจาะติดขัดขณะหมุน หากทอร์กไม่เพียงพอที่จะขจัดเศษหินออกจากคอร์เนอร์ได้อย่างรวดเร็วในแต่ละรอบของการเปลี่ยนทิศทาง การเจาะแบบกลาง (mid-duty drifter) ที่มีทอร์กการหมุน 500–800 นิวตัน-เมตร สามารถจัดการกับชั้นหินส่วนใหญ่ในกลุ่มกำลัง 12–18 กิโลวัตต์ได้โดยไม่เกิดการติดขัด อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้แท่งเจาะขนาด T51 ในวัสดุที่แข็งกว่า คุณจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์หมุนสามารถรักษาระดับทอร์กที่ต้องการไว้ได้ตลอดความยาวของแท่งเจาะ 15 เมตร — บางหน่วยแบบกลางไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ ซึ่งการตรวจสอบนี้ควรดำเนินการตั้งแต่ขั้นตอนการเลือกอุปกรณ์ ไม่ใช่เมื่อไปถึงไซต์งานแล้ว

งานระดับกลาง: กรณีการใช้งานจริงและข้อกำหนดสำหรับเครื่องจักรพาหนะ

การเจาะสำรวจสภาพพื้นดินควรได้รับการกล่าวถึงเป็นพิเศษ เครื่องติดตั้งเสริมแบบกลางสำหรับเครื่องขุดที่มีช่องเก็บแท่งเจาะสามารถเจาะลึกได้ถึง 29 เมตร ในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง 45–64 มิลลิเมตร โดยมีอัตราส่วนเวลาการเจาะแบบกระทบต่อชั่วโมงการทำงานของเครื่องยนต์สูงกว่า 60% — ซึ่งค่าดังกล่าวสูงกว่าแท่นเจาะเฉพาะทางแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายและเตรียมการตั้งค่าแท่นเจาะจะกินเวลาไปมากกว่า สำหรับบริษัทวิศวกรรมธรณีเทคนิคที่ดำเนินโครงการสำรวจหลายโครงการพร้อมกันด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กๆ การใช้อุปกรณ์เสริมสำหรับเครื่องขุดในกลุ่มกำลัง 14–16 กิโลวัตต์นั้นให้ทั้งประสิทธิภาพเชิงต้นทุนที่ดีกว่าและผลผลิตต่อกะที่สูงกว่าแท่นเจาะสำรวจแบบแยกตัว

การเลือกอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับชนิดของหิน: กรณีที่อุปกรณ์แบบกลางเหมาะกับงาน และกรณีที่ไม่เหมาะ

ชั้นหินที่มีค่าความแข็งแรงอัด (UCS) ระหว่าง 40 ถึง 150 MPa คือพื้นที่การใช้งานตามธรรมชาติ สำหรับชั้นหินที่มีค่าต่ำกว่า 40 MPa—เช่น ทรายดินเนื้อนุ่ม ดินเหนียวอ่อน หรือวัสดุที่ยังไม่เกิดการยึดเกาะอย่างแน่นหนา—การใช้เครื่องเจาะแบบกระทบ (percussion drill) ถือว่าเกินความจำเป็น; เครื่องเจาะแบบหมุน (rotary auger) จะให้อัตราการเจาะที่เร็วกว่าและสึกหรอน้อยกว่า ส่วนในกรณีที่ชั้นหินมีค่า UCS สูงกว่า 150 MPa ในการใช้งานเพื่อการผลิตอย่างต่อเนื่อง อัตราการเจาะจะลดลงจนต่ำกว่าระดับที่สามารถทำกำไรได้เชิงพาณิชย์; ดังนั้นเครื่องเจาะกำลังสูงขนาด 20 กิโลวัตต์ขึ้นไปจึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสม

การทดสอบในทางปฏิบัติ: หากสถานที่นั้นมีหินแกรนิต หินควอตไซต์ หรือหินบะซอลต์ที่มีความแข็งสูงในการเจาะเพื่อการผลิตในปริมาณมาก แสดงว่าไม่ใช่การใช้งานในกลุ่มเครื่องเจาะแบบกลาง (medium-duty) แต่หากเป็นหินปูน หินทราย หินชอล์ก หินกรวดที่ยึดเกาะปานกลาง หรือชั้นหินใดๆ ที่รายงานวิศวกรรมระบุว่า 'มีความแข็งแรงเพียงพอแต่ไม่แข็งมาก' แล้ว เครื่องเจาะกำลัง 12–18 กิโลวัตต์จะเป็นการเลือกที่สอดคล้องกันอย่างเหมาะสม ต้นทุนต่อเมตรตลอดอายุการใช้งานของโครงการจะต่ำกว่าทั้งกรณีที่ใช้เครื่องเจาะกำลังเกินขนาดซึ่งทำงานโดยสูญเปล่า และกรณีที่ใช้เครื่องเจาะกำลังต่ำกว่าความต้องการซึ่งทำให้เวลาการทำงานต่อกะยาวนานขึ้น

ข้อกำหนดด้านทอร์กการหมุนตามชนิดของชั้นหินและขนาดของแท่งเจาะ

ข้อกำหนดของมอเตอร์หมุนเป็นรายละเอียดในการเลือกที่ก่อให้เกิดความล้มเหลวในสนามอย่างไม่คาดคิดมากที่สุดในแอปพลิเคชันระดับกลาง แท่งเจาะรุ่น T38 สามารถทำงานได้โดยไม่มีปัญหาในหินปูนที่มีความแข็ง 60–90 MPa ภายใต้แรงบิดหมุน 500 นิวตัน-เมตร อย่างไรก็ตาม เครื่องเจาะแบบเดียวกันนี้ เมื่อใช้แท่งเจาะรุ่น T51 ในหินทรายที่มีความแข็ง 120–150 MPa ซึ่งมีรอยต่อเต็มไปด้วยดินเหนียว จะทำให้มอเตอร์หมุนติดขัดภายใต้ภาระรวมของแรงบิดล็อก (torque-lock) และแรงกระแทก (impact load) เว้นแต่มอเตอร์จะมีค่าแรงบิดหมุนที่รับได้ต่อเนื่องอย่างน้อย 800–900 นิวตัน-เมตร

เครื่องเจาะสำหรับงานพัฒนาใต้ดินใช้แขนยึดแบบข้อต่อ (articulated booms) ที่มีความสามารถในการยึดแบบขนาน เพื่อให้มั่นใจว่ารูเจาะจะอยู่ในแนวที่ถูกต้อง — โดยเครื่องเจาะที่มีการแกว่งได้ 180 องศา และเอียงได้ 30 องศา จะสามารถครอบคลุมหน้าตัดขนาด 4.5 × 4.5 เมตร ด้วยแขนยึดเพียงแขนเดียว เครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ระดับกลางที่ติดตั้งบนแพลตฟอร์มเหล่านี้ จำเป็นต้องมีแรงบิดหมุนสูงพอที่จะรับภาระรวมของระบบ T45 พร้อมกับแรงเสียดทานเพิ่มเติมที่เกิดจากสายเจาะ (drill string) ซึ่งทำงานในแนวเอียง นี่คือเหตุผลที่ข้อกำหนดแรงบิดหมุนควรอยู่ในรายการตรวจสอบการเลือกอุปกรณ์ควบคู่ไปกับกำลังกระแทก (impact power) ไม่ใช่เป็นรายการรอง

การบำรุงรักษาซีลในการเจาะแบบผสมผสานสำหรับงานระดับกลาง

เครื่องเจาะระดับกลางที่ใช้ในไซต์งานก่อสร้างและวิศวกรรมโยธาโดยทั่วไปจะเปลี่ยนประเภทของชั้นหินที่เจาะได้เร็วกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในเหมืองแร่ วันหนึ่งอาจเป็นการเจาะยึดในหินปูนภายใต้แรงกระแทกปานกลาง สัปดาห์ถัดไปอาจเป็นการตัดฐานรากในหินแกรนิตซึ่งต้องใช้แรงกระแทกสูงสุดตามค่าที่ระบุไว้ การสลับกันเช่นนี้ทำให้ซีลระบบกระแทกเกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและแรงกลแบบเป็นรอบๆ ซึ่งรอบการทำงานที่มีภาระสูงสุดเป็นสาเหตุหลักของการเกิดความล้า แม้ว่าชั่วโมงการใช้งานเฉลี่ยจะไม่มากนัก

HOVOO จัดจำหน่ายชุดซีลสำหรับเครื่องเจาะแบบดริฟเตอร์ระดับกลาง ครอบคลุมซีรีส์ Epiroc RD, Sandvik RD520 และรุ่นที่เกี่ยวข้อง, อุปกรณ์ระดับกลางของ Furukawa และ Montabert โดยใช้วัสดุ PU เป็นมาตรฐาน และ HNBR สำหรับการใช้งานที่ต้องการทนต่ออุณหภูมิสูง ดูรายละเอียดรุ่นเพิ่มเติมได้ที่ hovooseal.com