Các búa khai thác mỏ hạng nặng: Khả năng thích ứng cao trong khai thác và chế biến đá

Vấn đề năng suất tại mỏ đá — và vai trò của máy đập trong giải pháp đó

Việc xuất hiện ngay cả một vài tảng đá có kích thước quá lớn cũng gây ảnh hưởng không tương xứng đến công suất và chi phí. Mỗi tảng đá quá cỡ đều đòi hỏi công đoạn đập thứ cấp — một quy trình chậm, tốn kém và gây mài mòn thiết bị nghiêm trọng. Câu đơn giản này từ kỹ sư vận hành quy trình mỏ đá đã làm rõ lý do vì sao máy đập thủy lực đã chuyển từ thiết bị phụ trợ thành công cụ sản xuất trọng yếu trong toàn ngành khai thác đá và sản xuất vật liệu xây dựng.

Các hoạt động khai thác đá có thể sử dụng búa thủy lực để phá vỡ các khối đá quá cỡ mà không cần phải dọn dẹp mỏ — trái ngược với phương pháp nổ mìn, vốn yêu cầu phải tạm ngừng toàn bộ hoạt động và di chuyển công nhân đến khu vực an toàn. Nếu không có búa thủy lực, công nhân phải dựa vào các phương pháp thay thế, điều này có thể nhanh chóng ảnh hưởng đến năng suất sản xuất. Búa thủy lực là một công cụ vô cùng quan trọng tại hiện trường thi công. Thiết bị này luôn ở tuyến đầu và đằng sau nó là một hệ thống tổ chức phức tạp và tốn kém: máy xúc, máy xúc lật, xe tải, máy nghiền và con người. Hiệu suất phá đá của búa — đá đã được đập vỡ nằm trên mặt đất chính là tiền bạc — cùng độ tin cậy cao nhất thiết phải đạt mức tối ưu nhằm đảm bảo toàn bộ hệ thống vận hành liên tục, tránh những thời gian ngừng hoạt động tốn kém.

Các máy đập thủy lực đã bắt đầu được sử dụng trong những ứng dụng hoàn toàn mới. Ngày càng có nhiều máy đập được triển khai tại các mỏ đá, thực hiện các công việc đập sơ cấp và thứ cấp như một giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho phương pháp nổ mìn. Trước đây, một máy đập nặng thường chỉ được xem là thiết bị phụ trợ, chỉ được triển khai khi các tảng đá sau nổ quá lớn để đưa vào máy nghiền; ngày nay, tại những khu vực bị hạn chế về tiếng ồn hoặc nhạy cảm với rung động, máy đập lại được vận hành như phương pháp khai thác chính trong suốt toàn bộ ca sản xuất.

Năm điểm triển khai — và lý do vì sao mỗi điểm đòi hỏi một cấu hình khác nhau

Máy đập đá chuyên dụng cho mỏ đá không phải là một công cụ chỉ được sử dụng theo một cách duy nhất. Có ba vị trí phổ biến để đập đá lần hai: trực tiếp trên đống đá đã nổ, tại khu vực riêng biệt dành cho các tảng đá quá cỡ và trực tiếp tại bộ phận sàng (grizzly) hoặc máy nghiền bằng cần nâng cố định — thường là khi xảy ra tắc nghẽn. Việc đập đá lần đầu trên mặt vách mỏ đá thêm một vị trí thứ tư, và việc khai thác chọn lọc các lớp đá cụ thể thêm một vị trí thứ năm. Mỗi vị trí trong chuỗi quy trình đều có những yêu cầu khác nhau về năng lượng va đập, tốc độ chu kỳ, hình dạng mũi đục và khả năng di chuyển của máy mang. Bảng dưới đây mô tả chi tiết năm vị trí triển khai này.

Lợi thế về chất lượng: Vì sao máy phá thủy lực bảo vệ giá trị đá

Có một luận cứ về chất lượng sản phẩm đối với phương pháp phá thủy lực mà chỉ tính toán chi phí trên mỗi tấn sẽ bỏ sót. Các phương pháp khai thác đá bằng thuốc nổ thường làm trộn lẫn các cấp độ khoáng chất khác nhau trong cùng một mỏ, điều này có thể làm giảm chất lượng hoặc khiến đá không phù hợp với một số ứng dụng nhất định. Máy phá thủy lực cho phép khai thác đá có chọn lọc theo từng lớp đá riêng lẻ, từ đó có khả năng cung cấp các sản phẩm có giá bán cao hơn. Việc nổ mìn cũng có thể gây ra các vết nứt vi mô trên đá khai thác, làm giảm chất lượng và giá bán của đá, đồng thời tạo ra một lượng nhất định các hạt mịn không thể bán được. Bằng cách giảm thiểu lượng hạt mịn, khối lượng sản xuất có thể bán được ở các cỡ hạt yêu cầu sẽ được tăng lên.

Đối với các nhà chế biến đá sản xuất cốt liệu dùng cho bê tông kết cấu hoặc các cấp độ quy cách nhựa đường, điều này có ảnh hưởng trực tiếp. Việc vỡ vụn quá mức do nổ mìn có thể làm giảm hao mòn máy nghiền và cải thiện năng suất, nhưng đồng thời có thể làm tăng đáng kể chi phí nổ mìn và sinh ra quá nhiều hạt mịn — loại vật liệu thường có giá trị rất thấp hoặc gần như không có giá trị. Một máy đập nặng hoạt động ngay tại mặt đá khai thác sẽ tạo ra sự lan truyền vết nứt được kiểm soát trong khối đá: sóng ứng suất phát tán từ đầu mũi đục, di chuyển theo các mặt nứt tự nhiên và làm vỡ vật liệu dọc theo các đường phân chia nhất quán về mặt khoáng vật học. Sản phẩm thu được có phân bố kích thước đồng đều hơn và ít bị nhiễm hạt mịn hơn so với vật liệu sau nổ mìn — điều này đồng nghĩa với việc cần ít sàng phân loại thứ cấp hơn và ít phải hạ cấp sản phẩm hơn.

Đối với việc phá đá sơ cấp ở tuyến đầu, các máy phá đá hạng nặng có thể tối đa hóa giá trị của sự kết hợp giữa dụng cụ–máy–người vận hành, từ đó mang lại năng suất cao nhất trên mỗi đơn vị vốn đầu tư. Quy tắc 15 giây chi phối công việc ở tuyến đầu này: nếu một tảng đá không nứt vỡ trong vòng 15 giây liên tục đập bằng búa, người vận hành phải dừng lại và điều chỉnh lại vị trí để đập theo góc mới — nhằm tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ làm cùn dụng cụ và gây hư hỏng nghiêm trọng bên trong, đồng thời tìm điểm nứt tự nhiên thuận lợi hơn trong khối đá. Việc kết hợp kỷ luật này cùng với hình dạng lưỡi đục phù hợp cho từng loại đá — đầu nhọn moil để thâm nhập khe nứt và định hướng nứt dọc theo các bậc đá nguyên khối, đầu tù để phân tán lực trên diện tích rộng hơn trong công đoạn giảm kích thước thứ cấp tại sàng grizzly — chính là yếu tố phân biệt giữa một ca khai thác hiệu quả và một ca khai thác tiêu hao nhiều lưỡi đục nhưng sản lượng (tấn/giờ) lại thấp.