Búa thủy lực cho khai thác mỏ và đá: Sự thích nghi với công việc nặng

Điều gì làm cho khai thác mỏ và đá khác biệt so với mọi ứng dụng máy phá khác?

Đặc điểm nổi bật nhất của công việc khai thác mỏ và đá không phải là độ cứng của đá — mà là chu kỳ làm việc. Một máy đục phá xây dựng hoạt động theo chế độ ngắt quãng: đục trong ba mươi giây, sau đó nâng ra, xoay, định vị lại và lặp lại quy trình. Thời gian nghỉ giữa các lần va chạm cho phép dầu thủy lực trở về nhiệt độ bình thường, các phớt giãn nở nhẹ trở lại trạng thái ban đầu và mũi đục được làm mát. Trong khi đó, một máy đục phá mỏ dùng để đập thứ cấp bên cạnh máy nghiền hàm sẽ hoạt động liên tục trong các ca hai giờ với thời gian định vị lại tối thiểu. Nhiệt độ dầu tăng lên và duy trì ở mức cao. Các phớt vận hành gần giới hạn nhiệt độ tối đa của chúng mà không có khoảng thời gian phục hồi. Đầu mũi đục trải qua chu kỳ gia nhiệt và làm mát nhanh hơn so với ứng dụng trong xây dựng do đá cứng hơn và thời gian tiếp xúc tại mỗi vị trí dài hơn.

Hệ quả là một máy đập được chọn chỉ dựa trên trọng lượng bộ truyền động và độ cứng của đá — mà không tính đến chu kỳ làm việc — sẽ đạt đến giới hạn dịch vụ sớm hơn đáng kể so với các khoảng thời gian được công bố. Các phớt hạng xây dựng, được đánh giá có tuổi thọ từ 1.800–2.200 giờ trong điều kiện sử dụng bình thường, có thể chỉ duy trì được 900–1.100 giờ khi vận hành liên tục trong mỏ đá. Tuổi thọ của mũi đục cũng giảm tương ứng. Áp suất nitơ trong bình tích năng thay đổi nhanh hơn do chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại. Người vận hành kiểm tra thiết bị theo lịch bảo dưỡng dành cho công trình nhưng lại sử dụng thiết bị trong mỏ đá sẽ phát hiện sự cố ngay tại điểm giữa mỗi khoảng thời gian bảo dưỡng và tự hỏi vì sao.

Độ cứng của đá xác định cấp năng lượng cần thiết; chu kỳ làm việc xác định cách cấp năng lượng đó phải được quy định và duy trì như thế nào. Cả hai thông số đầu vào đều bắt buộc. Sai lầm phổ biến nhất khi mua sắm trong khai thác đá là chọn đúng cấp năng lượng dựa trên yêu cầu về độ cứng của đá, sau đó lại mua một thiết bị cấp xây dựng thuộc cùng cấp đó vì giá rẻ hơn thiết bị cấp khai mỏ có cùng mức năng lượng danh định. Hai thiết bị này có cùng các con số ghi trên bảng thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, chúng khác nhau về vật liệu làm phớt, thiết kế bộ tích năng và độ dày thành vỏ. Sau sáu tháng vận hành liên tục tại mỏ đá, sự khác biệt này rõ ràng thể hiện qua hồ sơ bảo trì.

Bốn Loại Đá — Quy Cách Máy Đập, Dụng Cụ, Phương Pháp Đập, Ghi Chú Thực Địa

Bảng này được sắp xếp từ loại đá mềm nhất đến cứng nhất, tương ứng từng loại đá với cấp máy đập phù hợp và nêu rõ phương pháp đập mà những người vận hành có kinh nghiệm trong lĩnh vực xây dựng thường thực hiện sai nhất đối với mỗi loại đá.

Phá thứ cấp gần máy nghiền: Ứng dụng làm hao mòn thiết bị nhanh nhất

Đập thứ cấp — giảm kích thước các tảng đá quá cỡ không thể đưa vào khoang nạp của máy nghiền hàm — là ứng dụng làm mòn đầu đập nhanh hơn hầu hết mọi công việc khai thác đá khác. Nguyên nhân mang tính tích lũy. Đầu đập hoạt động ở chế độ tải cao vì vật liệu quá cỡ liên tục được đưa đến, trong khi máy nghiền không thể tiếp tục vận hành cho đến khi tình trạng tắc nghẽn được giải quyết. Người vận hành chịu áp lực về thời gian, dẫn đến việc thực hiện các thao tác rút gọn: giữ đầu đập ở vị trí quá lâu trên bề mặt đá không nứt vỡ, tăng lực ép xuống vượt quá lực làm việc định mức, hoặc để mũi đục nghiêng lệch khỏi phương thẳng đứng nhằm tiếp cận tảng đá nằm ở vị trí bất lợi. Mỗi thao tác rút gọn như vậy gây tải lên vùng giữ và bạc lót phía trước theo cách làm tăng tốc độ mài mòn từ hai đến ba lần so với chế độ vận hành chuẩn mực.

Việc điều chỉnh nhằm kéo dài tuổi thọ của thiết bị đập đá trong công đoạn đập thứ cấp liên quan đến vị trí: không bao giờ tiếp cận tảng đá lớn từ phía trên điểm cao nhất của nó nếu tảng đá đó có khả năng di chuyển. Một tảng đá lớn lỏng lẻo sẽ dịch chuyển khi bị đập trúng lần đầu, từ đó truyền lực ngang lên thân mũi đục. Chỉ một lần chịu tải ngang đáng kể cũng gây mài mòn chốt giữ nhiều hơn cả một ngày làm việc đầy kỷ luật với các cú đập thẳng đứng. Quy trình đúng là ổn định tảng đá bằng gầu trước khi kích hoạt thiết bị đập — mất khoảng hai giây để chèn chặt tảng đá, sau đó mới tiến hành đập. Những người vận hành học được kỹ thuật này ngay từ đầu sẽ kéo dài chu kỳ thay thế mũi đục và chốt giữ thêm 40–50% so với những người vận hành khác vốn luôn coi mọi tảng đá lớn đều cố định tại chỗ.

Đối với các mỏ đá vận hành công tác đập thứ cấp liên tục ở quy mô sản xuất cao, giải pháp hiệu quả nhất về lâu dài là hệ thống cần gật gù gắn trên bệ (pedestal rockbreaker boom system) được lắp đặt ngay phía trên cửa nạp của máy nghiền, thay vì sử dụng máy đập gắn trên máy xúc phải liên tục di chuyển vị trí. Hệ thống bệ được thiết kế để hoạt động ở chu kỳ làm việc định mức, mạch thủy lực của nó được tính toán kích thước phù hợp cho hoạt động liên tục, và cần gật gù sẽ định vị chính xác vị trí máy đập đối với từng tảng đá lớn mà không cần điều chỉnh lại vị trí của thiết bị mang. Máy đập gắn trên máy xúc dùng cho công tác đập thứ cấp là một giải pháp tạm thời, hoạt động tốt trong điều kiện tần suất xuất hiện vật liệu quá cỡ ở mức thấp đến trung bình, nhưng lại trở thành điểm nghẽn — đồng thời làm tăng tốc độ hao mòn thiết bị — khi tần suất xuất hiện vật liệu quá cỡ ở mức cao.