Напредък в хидравличната и задвижваната от вода DTH сондажна технология.
1. Предимства на хидравличните бормашини
① Високо хидравлично налягане: Обикновено варира от 10 до 25 MPa, с тенденция към по-високи граници. Това е няколко до десетки пъти по-високо от пневматичното налягане.
② Висока изходна мощност: Обикновено между 5 до 20 kW. Някои модели, като COP4050 от ATLAS и HL2000 от TAMROCK, достигат 40 kW, докато HL4000 достига до 70 kW.
③ Бърза скорост на пробиване: Обикновено постига скорост на пробиване от 1–3 m/min.
④ Висока ефективност: Ефективността на самите хидравлични бормашини може да достигне 50%, а хидравличните помпи са по-ефективни от въздушните компресори. Следователно общото използване на енергия е значително по-високо от това на пневматичните системи за бормашина.
2. Недостатъци на хидравличните бормашини
① Загуба при предаване на енергия: Тъй като бормашината за скали е разположена в горната част на сондажния прът, загубите при предаване на енергия се увеличават с по-голяма дълбочина на отвора, което води до намалена скорост на пробиване.
② Силно износване на сондажната щанга: С увеличаване на мощността на хидравличните бормашини за скали, напрежението върху сондажната щанга също се увеличава, което води до по-високи нива на повреда. Въпреки че технологии като обсадното сондиране на Atlas Copco помагат за намаляване на напрежението, те увеличават разходите и не успяват да решат напълно проблема, като по този начин ограничават изходната мощност на сондажа. Например, докато мощността на COP4050 е оценена на 40 kW, само 30 kW се използват за дълбоко пробиване, за да се сведе до минимум напрежението върху оборудването.
③Отклонение на сондажа: Сондажните пръти издържат както на ударни сили, така и на въртящ момент, което води до огъване и деформация, което намалява точността на сондажа.
3. Предимства наДолу в дупката (DTH)Свредла
① Без загуба на енергия при предаване: Чукът директно въздейства върхусвредло, елиминирайки необходимостта от пренос на енергия на удара през сондажния прът, осигурявайки постоянна скорост на пробиване независимо от дълбочината.
② Прави сондажи: Свредлото има висока твърдост, не е подложено на ударни сили и предава само въртящ момент с минимално аксиално налягане. Това предотвратява огъване и деформация, осигурявайки прави и гладки сондажи. DTH бормашините работят по-добре в пукнатини, наклонени пластове или променлива твърдост на скали.
③ Ефективно отстраняване на отломки: Средството за захранване се удвоява като промивна среда, като почиства добре сондажа и избягва прекомерното пробиване.
④ Нисък шум: Тъй като ударът възниква в дъното на сондажа, шумът е значително по-нисък отперфораторни бормашини.
⑤ Широка приложимост: С изключение на много меки образувания, DTH бормашините работят оптимално във всички видове скали, превъзхождайки скалните бормашини с горен чук по постижим диаметър и дълбочина на сондажа.
Като се имат предвид тези предимства, DTH сондирането е широко считано за най-добрия избор, като 90% от британските кариери възприемат този метод.
4. Недостатъци на пневматичните DTH бормашини
① Ниско налягане и мощност: Основният недостатък на пневматичните DTH бормашини е тяхното ниско въздушно налягане и изходна мощност, което води до по-ниски скорости на пробиване. Докато напредъкът повиши налягането на въздуха до 2,5 MPa, това все още е далеч под хидравличното налягане на бормашините за камъни. Освен това въздушните компресори с високо налягане са скъпи, изискват задвижвания с висока мощност, произвеждат повече шум и губят ефективност значително в райони с голяма надморска височина.
② Ниска ефективност на оползотворяване на енергия: Пневматичните DTH бормашини консумират три пъти повече енергия на пробит метър от хидравличните бормашини.
5. Приложения на хидравликатаDTH чукове
За да интегрира предимствата на хидравличните скални бормашини (високо налягане и ефективност) и DTH бормашините (прави сондажи), германската Hausherr разработи „бърза хидравлична DTH бормашина“ в началото на 90-те години. Механизмите му за въртене и удар се задвижват хидравлично. Чукът разполага с две маслени линии за подаване и връщане. Свредлата Rapid се предлагат в три диаметъра: 90 mm, 115 mm и 150 mm, подходящи за сондажи с диаметър съответно 100–125 mm, 127–156 mm и 168–230 mm.
Сравнителен тест между Rapid и пневматичния DTH бормашина HBM80S на Hausherr показа, че при еднакви диаметри на сондажи (125 mm) и дълбочини (36 m), Rapid показва значителни икономически предимства с по-ниски коефициенти на мощност на двигателя, разход на гориво и разход на смазочно масло от 0,46, 0,46 и 0,47, съответно.
6. Приложения на хидравлични чукове с водно задвижване
Шведската LKAB и нейното дъщерно дружество G-Drill разработиха „Wassara Water-Powered DTH Hammer“ в края на 80-те години. Използвайки филтрирана руднична вода като среда, той работи при налягане от 18–20 MPa и дебит от 200–300 L/min. Със средна скорост на пробиване от 850 mm/min, той превъзхожда пневматичните чукове (обикновено 320 mm/min).
Чукът Wassara демонстрира изключителна производителност, като намаляване на отклонението на сондажа наполовина и увеличаване на производителността с 86% в мините LKAB. Приложенията включват фугиране на метрото в Ню Йорк и геотермално сондиране в Швейцария, където завърши сондаж от 599,8 m за 5 дни, в сравнение с 3 седмици с традиционните ротационни сондажи.
7. Сравнение: Хидравлични чукове, задвижвани с вода срещу хидравлични чукове, задвижвани с течност
Чукове с водно задвижване: Използват статично водно налягане, постигайки по-висока ефективност и скорости на пробиване, подходящи за минни приложения.
Чукове, задвижвани с течност: използват динамично водно налягане и обикновено са ограничени до геоложки сондажи с по-ниски налягания (0,5–4 MPa) и ефективност (
8. Заключение
Хидравличен и воденDTH чуковекомбинират предимствата на хидравличните бормашини с горен чук и пневматичните DTH чукове, предлагайки ниска консумация на енергия, бързи скорости на пробиване и прави сондажи. Унифицираната среда за мощност и промиване прави водните чукове по-обещаващи за бъдещо развитие.
