Napredak u tehnologiji hidrauličkog i vodenog DTH bušenja.

1. Prednosti hidrauličkih bušilica za stijene

① Visoki hidraulički tlak: obično u rasponu od 10 do 25 MPa, s tendencijom prema višim granicama. To je nekoliko do desetaka puta više od pneumatskog tlaka.

② Velika izlazna snaga: općenito između 5 i 20 kW. Neki modeli, poput COP4050 tvrtke ATLAS i HL2000 tvrtke TAMROCK, dosežu 40 kW, dok HL4000 postiže i do 70 kW.

③ Velika brzina bušenja: Obično se postiže brzina bušenja od 1–3 m/min.

④ Visoka učinkovitost: učinkovitost samih hidrauličkih bušilica za stijene može doseći 50%, a hidrauličke pumpe su učinkovitije od zračnih kompresora. Posljedično, ukupna iskorištenost energije znatno je veća nego kod pneumatskih sustava za bušenje stijena.

2. Nedostaci hidrauličkih bušilica za stijene

① Gubitak prijenosa energije: Budući da se bušilica za kamen nalazi na vrhu bušaće šipke, gubici prijenosa energije rastu s većom dubinom rupe, što rezultira smanjenom brzinom bušenja.

② Visoko trošenje bušaće šipke: Kako se snaga hidrauličkih bušilica za kamen povećava, raste i opterećenje na bušaćoj šipki, što dovodi do većih stopa oštećenja. Iako tehnologije kao što je Atlas Copcovo bušenje kućišta pomažu smanjiti stres, povećavaju troškove i ne uspijevaju u potpunosti riješiti problem, čime se ograničava izlazna snaga bušilice. Na primjer, dok je snaga COP4050 ocijenjena na 40 kW, samo 30 kW koristi se za duboko bušenje kako bi se smanjilo opterećenje opreme.

③Odstupanje bušotine: bušaće šipke podnose i udarne sile i okretni moment, što dovodi do savijanja i deformacije, što smanjuje točnost bušotine.

3. Prednosti odniz rupu (DTH)Bušilice

① Bez gubitka prijenosa energije: čekić izravno udara usvrdlo, eliminirajući potrebu za prijenosom energije udarca preko bušaće šipke, osiguravajući konstantnu brzinu bušenja bez obzira na dubinu.

② Ravne bušotine: bušaća šipka ima visoku krutost, nije izložena udarnim silama i prenosi samo okretni moment s minimalnim aksijalnim pritiskom. Time se sprječava savijanje i deformacija, osiguravajući ravne i glatke bušotine. DTH bušilice rade bolje u pukotinama, nagnutim slojevima ili promjenjivoj tvrdoći stijena.

③ Učinkovito uklanjanje krhotina: Pokretni medij služi i kao medij za ispiranje, temeljito čisteći bušotinu i izbjegavajući prekomjerno bušenje.

④ Niska buka: Budući da se udar događa na dnu bušotine, buka je znatno niža odbušilice s čekićem.

⑤ Široka primjenjivost: osim za vrlo meke formacije, DTH bušilice rade optimalno u svim vrstama stijena, nadmašujući bušilice s čekićem u dosegu promjera i dubine bušotine.

S obzirom na ove prednosti, DTH bušenje se naširoko smatra najboljim izborom, s 90% britanskih kamenoloma koji prihvaćaju ovu metodu.

4. Nedostaci pneumatskih DTH bušilica

① Nizak tlak i snaga: primarni nedostatak pneumatskih DTH bušilica je njihov nizak tlak zraka i izlazna snaga, što dovodi do sporijih brzina bušenja. Iako je napredak podigao tlak zraka na 2,5 MPa, to je još uvijek daleko ispod hidrauličkog tlaka bušilica za kamen. Štoviše, visokotlačni zračni kompresori su skupi, zahtijevaju pogone velike snage, proizvode više buke i značajno gube učinkovitost u područjima s velikom nadmorskom visinom.

② Niska učinkovitost iskorištenja energije: Pneumatske DTH bušilice troše tri puta više energije po izbušenom metru od hidrauličkih bušilica za stijene.

5. Primjena hidraulikeDTH čekići

Kako bi integrirao prednosti hidrauličkih bušilica za stijene (visoki tlak i učinkovitost) i DTH bušilica (ravne bušotine), njemački Hausherr ranih 1990-ih razvio je “Brzu hidrauličku DTH bušilicu”. Njegovi mehanizmi za rotaciju i udar imaju hidraulički pogon. Čekić ima dva uljna voda za dovod i povrat. Rapid svrdla dostupna su u tri promjera: 90 mm, 115 mm i 150 mm, pogodna za bušotine promjera 100–125 mm, 127–156 mm i 168–230 mm.

Usporedni test između Rapida i Hausherrove HBM80S pneumatske DTH bušilice pokazao je da je, za identične promjere bušotine (125 mm) i dubine (36 m), Rapid pokazao značajne ekonomske prednosti s nižom snagom motora, potrošnjom goriva i omjerima potrošnje ulja za podmazivanje od 0,46, 0,46, odnosno 0,47.

6. Primjena hidrauličkih čekića na vodeni pogon

Švedski LKAB i njegova podružnica G-Drill razvili su "Wassara DTH čekić na vodeni pogon" kasnih 1980-ih. Koristeći filtriranu vodu iz rudnika kao medij, radi pri tlaku od 18-20 MPa i protoku od 200-300 L/min. S prosječnom brzinom bušenja od 850 mm/min, nadmašuje pneumatske čekiće (obično 320 mm/min).

Wassara čekić je pokazao iznimne performanse, kao što je smanjenje devijacije bušotine za polovicu i povećanje produktivnosti za 86% u LKAB rudnicima. Primjene uključuju injektiranje u podzemnoj željeznici u New Yorku i geotermalno bušenje u Švicarskoj, gdje je dovršena bušotina od 599,8 m u 5 dana, u usporedbi s 3 tjedna s tradicionalnim rotacijskim bušilicama.

7. Usporedba: hidraulički čekići na vodeni pogon naspram hidrauličkih čekića na tekući pogon

Čekići na vodeni pogon: koriste statički pritisak vode, postižu veću učinkovitost i brzine bušenja, pogodne za rudarske primjene.

Čekići pokretani tekućinom: koriste dinamički pritisak vode i općenito su ograničeni na geološko bušenje s nižim pritiscima (0,5–4 MPa) i učinkovitošću (

8. Zaključak

Hidraulički i na vodeni pogonDTH čekićikombiniraju prednosti hidrauličkih bušilica s vrhom i pneumatskih DTH čekića, nudeći nisku potrošnju energije, velike brzine bušenja i ravne bušotine. Jedinstveni medij za napajanje i ispiranje čini čekiće na vodeni pogon perspektivnijima za budući razvoj.