A hidraulikus és vízhajtású DTH fúrási technológia fejlődése.

1. A hidraulikus kőzetfúrók előnyei

① Magas hidraulikus nyomás: jellemzően 10 és 25 MPa között mozog, a tendencia a magasabb határértékek felé mutat. Ez többszörösen-tízszer nagyobb, mint a pneumatikus nyomás.

② Nagy kimeneti teljesítmény: Általában 5-20 kW. Egyes modellek, mint például az ATLAS COP4050 és a TAMROCK HL2000, elérik a 40 kW-ot, míg a HL4000 akár 70 kW-ot is.

③ Gyors fúrási sebesség: Általában 1-3 m/perc fúrási sebességet ér el.

④ Nagy hatékonyság: A hidraulikus kőzetfúrók hatékonysága elérheti az 50%-ot, és a hidraulikus szivattyúk hatékonyabbak, mint a légkompresszorok. Következésképpen a teljes energiafelhasználás lényegesen magasabb, mint a pneumatikus kőzetfúró rendszereké.

2. A hidraulikus kőzetfúrók hátrányai

① Energiaátviteli veszteség: Mivel a kőzetfúró a fúrórúd tetején található, az energiaátviteli veszteségek a furatmélység növekedésével nőnek, ami a fúrási sebesség csökkenését eredményezi.

② Magas fúrórúd-kopás: A hidraulikus kőzetfúrók teljesítményének növekedésével a fúrórudakra nehezedő feszültség is növekszik, ami nagyobb sérülési arányt eredményez. Bár az olyan technológiák, mint az Atlas Copco burkolatfúrása, segítenek csökkenteni a stresszt, növelik a költségeket, és nem oldják meg teljesen a problémát, ezáltal korlátozzák a fúró kimeneti teljesítményét. Például míg a COP4050 névleges teljesítménye 40 kW, addig a mélyfúráshoz csak 30 kW-ot használnak fel, hogy minimalizálják a berendezés terhelését.

③Fúrás eltérés: A fúrórudak az ütközési erőket és a nyomatékot is elviselik, ami hajláshoz és deformációhoz vezet, ami csökkenti a furat pontosságát.

3. ElőnyeiDown-the-Hole (DTH)Fúrók

① Nincs energiaátviteli veszteség: A kalapács közvetlenül érinti afúrófej, kiküszöböli az ütközési energia fúrórúdon keresztüli átvitelének szükségességét, így a mélységtől függetlenül egyenletes fúrási sebességet biztosít.

② Egyenes furatok: A fúrórúd nagy merevséggel rendelkezik, nincs kitéve ütközési erőknek, és csak a nyomatékot továbbítja minimális axiális nyomással. Ez megakadályozza a hajlítást és a deformációt, egyenes és sima furatokat biztosítva. A DTH fúrók jobban teljesítenek töredezett képződményekben, ferde rétegekben vagy változó kőkeménységben.

③ Hatékony törmelékeltávolítás: A tápközeg öblítő közegként is működik, alaposan megtisztítja a furatot, és elkerüli a túlfúrást.

④ Alacsony zaj: Mivel az ütközés a fúrólyuk alján történik, a zaj lényegesen alacsonyabb, mintfelső-kalapácsos fúrók.

⑤ Széleskörű alkalmazhatóság: A nagyon puha képződmények kivételével a DTH fúrók minden kőzettípusban optimálisan működnek, és az elérhető furatátmérőben és mélységben felülmúlják a felső kalapácsos kőzetfúrókat.

Tekintettel ezekre az előnyökre, a DTH-fúrást széles körben a legjobb választásnak tekintik, és a brit kőbányák 90%-a alkalmazza ezt a módszert.

4. A pneumatikus DTH fúrók hátrányai

① Alacsony nyomás és teljesítmény: A pneumatikus DTH fúrók elsődleges hátránya az alacsony légnyomás és a kimenő teljesítmény, ami lassabb fúrási sebességet eredményez. Míg a fejlesztések a légnyomást 2,5 MPa-ra emelték, ez még mindig messze elmarad a kőzetfúrók hidraulikus nyomásától. Ezenkívül a nagynyomású légkompresszorok drágák, nagy teljesítményű hajtásokat igényelnek, több zajt produkálnak, és nagy magasságban jelentősen veszítenek hatékonyságából.

② Alacsony energiafelhasználás hatékonysága: A pneumatikus DTH fúrók háromszor több energiát fogyasztanak fúrt méterenként, mint a hidraulikus kőzetfúrók.

5. A hidraulika alkalmazásaiDTH kalapácsok

A hidraulikus kőzetfúrók (nagy nyomás és hatékonyság) és a DTH fúrók (egyenes fúrások) előnyeinek integrálására a német Hausherr az 1990-es évek elején kifejlesztette a „Rapid Hydraulic DTH Drill”-et. Mind a forgási, mind az ütközési mechanizmusa hidraulikus hajtású. A kalapács két olajvezetékkel rendelkezik az ellátáshoz és a visszavezetéshez. A Rapid fúrók három átmérőben kaphatók: 90 mm, 115 mm és 150 mm, alkalmasak 100-125 mm, 127-156 mm, illetve 168-230 mm átmérőjű furatokhoz.

A Rapid és a Hausherr's HBM80S pneumatikus DTH fúró összehasonlító tesztje azt mutatta, hogy azonos furatátmérők (125 mm) és mélységek (36 m) esetén a Rapid jelentős gazdasági előnyöket mutatott az alacsonyabb motorteljesítmény, üzemanyag-fogyasztás és kenőolaj-fogyasztás aránya (0,46, illetve 0,446), illetve 0,446.

6. Hidraulikus vízüzemű kalapácsok alkalmazásai

A svéd LKAB és leányvállalata, a G-Drill az 1980-as évek végén fejlesztette ki a „Wassara Water-Powered DTH Hammer”-t. Közegként szűrt bányavizet használva 18-20 MPa nyomáson és 200-300 l/perc áramlási sebességgel működik. 850 mm/perc átlagos fúrási sebességével felülmúlja a pneumatikus kalapácsokat (általában 320 mm/perc).

A Wassara kalapács kivételes teljesítményt mutatott, például felére csökkentette a fúrólyuk eltérését és 86%-kal növelte a termelékenységet az LKAB bányákban. Az alkalmazások közé tartozik a New York-i metró fugázása és a svájci geotermikus fúrás, ahol 5 nap alatt készült el egy 599,8 méteres fúrás, szemben a hagyományos forgófúrókkal végzett 3 héttel.

7. Összehasonlítás: Hidraulikus vízhajtású vs. hidraulikus folyadékhajtású kalapácsok

Vízüzemű kalapácsok: Használjon statikus víznyomást, nagyobb hatékonyságot és fúrási sebességet érhet el, alkalmas bányászati ​​alkalmazásokhoz.

Folyadékhajtású kalapácsok: Használjon dinamikus víznyomást, és általában alacsonyabb nyomású (0,5–4 MPa) és hatékonyságú (

8. Következtetés

Hidraulikus és vízhajtásúDTH kalapácsokegyesítik a felső kalapácsos hidraulikus fúrók és a pneumatikus DTH kalapácsok előnyeit, alacsony energiafogyasztást, gyors fúrási sebességet és egyenes fúrásokat kínálva. A teljesítmény és az öblítés egységes közege a vízüzemű kalapácsokat ígéretesebbé teszi a jövőbeli fejlesztések szempontjából.