Máy khoan đá thủy lực tải trọng trung bình: Phổ dụng cho các ứng dụng kỹ thuật và khai thác mỏ

Việc vận hành một máy khoan đá hạng nặng 25 kW trên mặt cắt đường cao tốc bằng đá vôi có cường độ nén tối đa đạt 100 MPa sẽ không nâng cao năng suất. Thay vào đó, nó làm tăng chi phí đầu tư ban đầu, gia tăng nhu cầu lưu lượng thủy lực của máy mang, tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn trên mỗi mét và làm hao mòn các vật tư tiêu hao nhanh hơn mức yêu cầu của địa tầng. Loại máy khoan đá hạng nặng này được thiết kế để sử dụng trên đá granit có cường độ nén 200 MPa và trong khai thác mỏ sâu bằng lỗ khoan dài — việc sử dụng nó trên đá vôi là không hiệu quả, mà chỉ tốn kém.

Các máy khoan di động hạng trung có công suất từ 12–18 kW được lựa chọn phù hợp với phần lớn công việc khoan thương mại: khoan bậc mỏ đá, neo cố kết nền công trình dân dụng, cắt đá dọc đường cao tốc, phát triển hầm ngầm trong các tầng đá mềm đến trung bình-cứng, và khảo sát địa kỹ thuật. Các hệ ren T45 và T51 mà chúng hỗ trợ bao phủ đường kính lỗ từ 51 đến 89 mm—đúng bằng khoảng kích thước mà hầu hết các mẫu khoan nổ, lắp đặt neo và lỗ khảo sát yêu cầu. Việc lựa chọn đúng cấp công suất ngay từ đầu sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với việc chọn thiết bị quá dư thừa và sau đó phải quản lý tình trạng tiêu hao quá mức các vật tư tiêu hao.

Cấp công suất 12–18 kW thực tế mang lại những gì

Một máy khoan đập công suất 15 kW hoạt động ở tần số 1.800–2.200 cú đập mỗi phút với năng lượng va chạm 150–250 J duy trì tốc độ xuyên thấu từ 1,0–1,8 m/phút trong đá vôi có cường độ nén 80–120 MPa. Tốc độ này đủ nhanh để hoàn thành một mô hình khoan nổ gồm 10 lỗ, sâu 5 mét trong một ca làm việc, đồng thời vẫn còn dư thời gian cho công tác lắp đặt và dọn dẹp. Máy yêu cầu lưu lượng thủy lực 80–140 L/phút ở áp suất 160–190 bar—trong phạm vi đầu ra của mạch búa trên máy xúc có trọng lượng từ 12–22 tấn, đây cũng là vị trí phổ biến nhất để lắp đặt các thiết bị loại này.

Thông số mô-men xoắn quay quan trọng ngang bằng với công suất va đập trong các ứng dụng trung bình. Đá sa thạch và đá vôi nứt vỡ có thể làm kẹt mũi khoan khi quay nếu mô-men xoắn không đủ để làm sạch cổ áo nhanh chóng ở mỗi lần đảo chiều. Một máy khoan va đập loại trung bình có mô-men xoắn quay từ 500–800 Nm có thể xử lý hầu hết các loại đá trong dải công suất 12–18 kW mà không bị kẹt. Khi chuyển sang sử dụng thanh khoan T51 trong vật liệu cứng hơn, bạn cần xác minh động cơ quay có khả năng duy trì yêu cầu mô-men xoắn trên toàn bộ chiều dài dây khoan 15 mét — một số thiết bị loại trung bình không đáp ứng được điều này, và đây là bước kiểm tra trong giai đoạn lựa chọn thiết bị, chứ không phải phát hiện tại hiện trường.

Các Ứng Dụng Loại Trung Bình: Các Trường Hợp Sử Dụng Thực Tế và Yêu Cầu Về Máy Mang

Khoan khảo sát địa chất cần được lưu ý. Các bộ phụ trợ hạng trung gắn trên máy xúc có khoang chứa thanh khoan có thể khoan sâu tới 29 mét trong dải đường kính 45–64 mm với tỷ lệ thời gian khoan va đập trên mỗi giờ vận hành động cơ vượt quá 60% — một con số cao đáng kể so với các giàn khoan chuyên dụng thông thường, nơi việc di chuyển vị trí (tramming) và thiết lập ban đầu chiếm phần lớn thời gian làm việc. Đối với các công ty khảo sát địa kỹ thuật thực hiện nhiều chương trình khảo sát đường kính nhỏ, một bộ phụ trợ gắn trên máy xúc thuộc dải công suất 14–16 kW vừa hiệu quả về chi phí hơn, vừa năng suất hơn mỗi ca làm việc so với một giàn khoan khảo sát độc lập.

Phù hợp với loại đá: Khi nào thiết bị hạng trung phát huy hiệu quả và khi nào không

Các tầng đá có độ bền nén một trục (UCS) từ 40 đến 150 MPa là môi trường làm việc tự nhiên. Dưới 40 MPa—đá cát mềm, đá bùn yếu, vật liệu chưa kết vón—bất kỳ máy khoan va đập nào cũng đều quá mạnh; khoan xoay kiểu moóc (rotary auger) sẽ khoan nhanh hơn và mài mòn ít hơn. Trên 150 MPa trong các ứng dụng khai thác liên tục, tốc độ khoan bắt đầu giảm xuống dưới mức khả thi về mặt thương mại; lúc này, một thiết bị hạng nặng công suất 20 kW trở lên mới là lựa chọn phù hợp.

Kiểm tra thực tế: nếu tại hiện trường gặp phải đá granit, đá thạch anh hoặc đá bazan cứng ở quy mô khai thác, thì đây không còn là phạm vi sử dụng cho thiết bị hạng trung. Nếu hiện trường chủ yếu là đá vôi, đá cát, đá phấn, cuội kết có độ kết dính trung bình hoặc bất kỳ loại tầng đá nào được báo cáo kỹ thuật mô tả là 'có độ ổn định nhưng không cứng', thì một thiết bị công suất 12–18 kW là sự lựa chọn phù hợp. Chi phí trên mỗi mét trong suốt vòng đời dự án sẽ thấp hơn so với cả hai trường hợp: thiết bị khoan quá lớn hoạt động lãng phí hoặc thiết bị khoan quá nhỏ làm kéo dài thời gian ca làm việc.

Yêu cầu mô-men xoắn quay theo loại tầng đá và kích thước thanh khoan

Thông số kỹ thuật của động cơ xoay là chi tiết lựa chọn gây ra nhiều sự cố ngoài ý muốn nhất tại hiện trường trong các ứng dụng trung bình. Các thanh khoan T38 hoạt động ổn định trong đá vôi có độ bền nén 60–90 MPa ở mô-men xoắn xoay 500 Nm. Cùng một máy khoan đó khi sử dụng thanh khoan T51 trong đá sa thạch có độ bền nén 120–150 MPa với các khe nứt chứa đầy đất sét sẽ làm kẹt động cơ xoay dưới tác dụng đồng thời của lực khóa xoay và tải va đập, trừ khi động cơ được thiết kế để chịu mô-men xoắn liên tục tối thiểu 800–900 Nm.

Các giàn khoan phát triển hầm lò sử dụng cần gật gù có khả năng giữ song song nhằm đảm bảo độ thẳng hàng của lỗ khoan—một giàn khoan có khả năng quay 180 độ và nghiêng 30 độ có thể bao phủ toàn bộ mặt đào kích thước 4,5 m × 4,5 m chỉ bằng một cần gật gù duy nhất. Các máy khoan trung bình lắp trên các nền tảng này đòi hỏi mô-men xoay đủ lớn để chịu được tải kết hợp từ hệ thống T45 cộng thêm ma sát phụ sinh ra do dây cáp khoan vận hành ở góc nghiêng. Vì vậy, thông số kỹ thuật về mô-men xoay phải được đưa vào danh sách kiểm tra lựa chọn ngang hàng với công suất va đập, chứ không phải như một yếu tố thứ cấp.

Bảo trì gioăng trong điều kiện làm việc trung bình với nhiều loại đá khác nhau

Các máy khoan hạng trung trên các công trường xây dựng và công trình dân dụng thường di chuyển giữa các loại đá nhanh hơn so với thiết bị khai mỏ. Hôm nay có thể là khoan neo trong đá vôi ở áp suất va đập vừa phải; sang tuần sau lại là cắt móng nền trong đá granit, đòi hỏi áp suất va đập tối đa theo định mức. Sự thay đổi liên tục này gây ra chu kỳ biến thiên về nhiệt và cơ học đối với gioăng va đập — các chu kỳ tải đỉnh gây ra phần lớn hiện tượng mỏi, ngay cả khi tổng thời gian vận hành trung bình khá khiêm tốn.

HOVOO cung cấp bộ gioăng cho các máy khoan hạng trung thuộc dòng Epiroc RD, Sandvik RD520 và các mẫu tương đương, cũng như các thiết bị hạng trung của Furukawa và Montabert, với vật liệu tiêu chuẩn là PU và HNBR dành cho ứng dụng ở nhiệt độ cao. Tham khảo mã model tại hovooseal.com.