Làm thế nào để nâng cao năng suất của máy phá thủy lực trong các hoạt động khai thác mỏ?

Chỉ số Đã Thay Đổi Cách Các Mỏ Đá Đánh Giá Máy Đập Đá

Trong phần lớn lịch sử ngành máy đập đá, hiệu suất được đo bằng tấn đá mỗi giờ. Đây là một chỉ số hợp lý — rõ ràng, dễ quan sát và có thể so sánh giữa các máy. Vấn đề nằm ở chỗ chỉ số này che giấu yếu tố thực sự ảnh hưởng đến chi phí vận hành. Hai máy đập đá có thể đạt cùng sản lượng tấn/giờ nhưng lại tiêu thụ lượng nhiên liệu rất khác nhau, gây ra tốc độ mài mòn mũi đục khác biệt đáng kể và yêu cầu các khoảng thời gian bảo trì khác nhau. Một máy đập nhanh hơn nhưng làm mòn hết mũi đục sau 40 giờ sẽ tốn kém hơn tính trên mỗi tấn so với một máy hơi chậm hơn nhưng có thể vận hành tới 120 giờ cho mỗi mũi đục.

Chi phí trên mỗi tấn đang nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn ngành để đánh giá hiệu suất của máy đập trong khai thác mỏ và đá. Sự thay đổi về chỉ số đo lường này làm thay đổi các yếu tố được tối ưu hóa. Trong khuôn khổ tính theo tấn/giờ, giải pháp cho năng suất thấp là sử dụng máy đập lớn hơn. Còn trong khuôn khổ tính theo chi phí/tấn, giải pháp có thể là vận hành máy đập hiện tại ở áp suất làm việc phù hợp, chuyển sang sử dụng dụng cụ thích hợp cho kích thước tảng đá cụ thể, hoặc lắp thêm hệ thống bệ đỡ tại máy nghiền để ngừng sử dụng máy xúc chính nhằm xử lý tắc nghẽn. Mỗi thay đổi như vậy đều tốn kém ít hơn so với việc mua một máy mới.

Trong khai thác mỏ, máy đập (breaker) hiếm khi là yếu tố duy nhất gây hạn chế năng suất cao độ. Một máy xúc đào dành 40 phút mỗi ca để dọn tắc nghẽn tại máy nghiền thay vì thực hiện công việc đập đá tại mặt cắt chính sẽ làm mất khoảng 10% thời gian sản xuất hiệu quả — và việc này diễn ra tại khu vực nguy hiểm nhất trên hiện trường. Việc xác định xem điểm nghẽn nằm ở mặt cắt khai thác hay tại máy nghiền là câu hỏi đầu tiên, bởi giải pháp khắc phục cho từng trường hợp hoàn toàn khác nhau.

Năm đòn bẩy nâng cao năng suất — Thực tiễn hiện hành, Thực tiễn cải tiến và Hiệu quả đo được

Bảng dưới đây đề cập đến năm biến số có tác động lớn nhất đến năng suất của máy đập trong khai thác mỏ. Cột 'vấn đề của thực tiễn hiện hành' mô tả những điều thường xảy ra tại các hiện trường, chứ không phải những điều lẽ ra nên xảy ra. Cột 'thực tiễn cải tiến' mô tả thay đổi cụ thể cần áp dụng. Cột 'hiệu quả đo được / nguồn' cung cấp dữ liệu thực tế từ hiện trường nếu có.

Kỹ thuật vận hành nào đóng góp — và giới hạn của nó ở đâu

Kỹ thuật vận hành là một trong những nguồn gây ra sự chênh lệch lớn nhất về năng suất máy phá đá trong khai thác mỏ và cũng là chủ đề ít được thảo luận nhất. Cùng một máy phá đá, cùng một máy mang (carrier), cùng một mặt vách đá, nhưng năng suất giữa một người vận hành có kinh nghiệm và một người chưa có kinh nghiệm có thể chênh lệch tới 25–30% trong suốt ca làm việc. Phần lớn khoảng chênh lệch này bắt nguồn từ tần suất điều chỉnh vị trí máy. Người vận hành có kinh nghiệm quan sát kỹ tảng đá — tìm các khe nứt tự nhiên, các đường phân lớp và các mặt phẳng dễ tách lớp — để đặt cú đập đầu tiên tại vị trí mà vết nứt sẽ lan truyền một cách hiệu quả nhất. Trong khi đó, người vận hành chưa có kinh nghiệm thường đặt đầu công cụ lên bề mặt phẳng gần nhất và tiếp tục đập cho đến khi vật liệu bị vỡ, điều này thường mất nhiều thời gian hơn đáng kể.

Biện pháp đào tạo thực hành là quy tắc 15–30 giây. Nếu máy đục đang hoạt động tại một điểm trong 30 giây và người vận hành không quan sát thấy hiện tượng xuyên thấu, nứt, bụi hoặc khe nứt nào, hãy dừng lại và điều chỉnh lại vị trí đầu đục. Việc này không chỉ nhằm nâng cao năng suất — mà việc đóng liên tục tại một vị trí trong thời gian dài sẽ sinh ra nhiệt độ cục bộ rất cao (trên 500 °C tại điểm tiếp xúc khi vận hành kéo dài), làm mất đi vùng tôi cứng ở đầu mũi đục chỉ trong một ca làm việc. Một cú đập mới từ góc độ khác sau khi điều chỉnh vị trí sẽ giúp lan truyền vết nứt thay vì mài mòn bề mặt. Sau khi điều chỉnh vị trí, hãy để máy chạy không tải ở tốc độ vòng quay cao trong 60 giây trước khi thực hiện cú đập tiếp theo nhằm cho phép nhiệt độ dầu phục hồi.

Các máy đập điều chỉnh tốc độ giải quyết một phần vấn đề này ở cấp thiết bị. Khi hành trình của máy đập có thể được điều chỉnh, người vận hành có thể điều chỉnh tần số phù hợp với độ cứng của vật liệu — tần số cao đối với đá vôi mềm hơn, tần số thấp đối với đá granit — mà không cần phải phán đoán và điều chỉnh lại vị trí bằng tay. Điều này giúp giảm cả sự khác biệt giữa các người vận hành với nhau lẫn lượng nhiệt sinh ra trên mỗi tấn vật liệu được xử lý. Đối với các hoạt động khai thác đá cứng kéo dài 10–12 giờ mỗi ca, việc tự động điều chỉnh hành trình là xứng đáng với khoản chi phí cao hơn vì lợi ích về năng suất tăng lên tích lũy suốt toàn bộ ca làm việc, chứ không chỉ trong khoảng thời gian người vận hành đang tập trung chú ý.

Một kỹ thuật cụ thể mà các chủ mỏ đá thường xuyên sử dụng chưa đầy đủ: đối với những tảng đá quá cỡ ở giai đoạn đập thứ cấp, hãy đặt mũi đục gần mép tảng đá trước tiên, chứ không phải ở tâm tảng đá. Việc tác động từ mép sẽ tạo ra một mặt tự do và làm lan rộng vết nứt theo chiều ngang qua vật liệu, thay vì chỉ tập trung năng lượng vào một điểm duy nhất ở giữa — nơi đá xung quanh hấp thụ phần lớn năng lượng. Nguyên lý tương tự cũng áp dụng tại mặt đập sơ cấp: hãy bắt đầu đập mỗi tảng đá mới từ một khe nứt hoặc đường nối tự nhiên dễ nhìn thấy, thay vì chọn điểm tâm hình học thuận tiện về mặt vị trí. Đá vỡ dọc theo cấu trúc nội tại của chúng. Nhiệm vụ của máy đập là tìm ra cấu trúc đó, chứ không phải cố gắng vượt qua nó.