油圧および水力駆動 DTH 掘削技術の進歩。

1. 油圧式ロックドリルの利点

① 高油圧：通常10～25MPaの範囲ですが、上限が上がる傾向があります。これは空気圧よりも数倍から数十倍高くなります。

② 高出力：一般的に5～20kWです。ATLASのCOP4050やTAMROCKのHL2000などのモデルは40kWに達し、HL4000は最大70kWを達成します。

③ 高速掘削速度：通常1～3m/分の掘削速度を実現します。

④ 高効率：油圧式削​​岩機自体の効率は50％に達し、油圧ポンプは空気圧縮機よりも効率的であるため、全体的なエネルギー利用率は空気圧式削岩機システムよりも大幅に高くなります。

2. 油圧式削岩機の欠点

① エネルギー伝達損失：削岩機は掘削ロッドの上部に位置しているため、穴の深さが深くなるほどエネルギー伝達損失が増加し、掘削速度が低下します。

② ドリルロッドの摩耗が大きい：油圧式削​​岩機の出力が増加すると、ドリルロッドにかかるストレスも増加し、損傷率が高くなります。アトラスコプコのケーシングドリリングなどの技術はストレスを軽減するのに役立ちますが、コストが増加し、問題を完全に解決できないため、ドリルの出力が制限されます。たとえば、COP4050の定格出力は40kWですが、機器へのストレスを最小限に抑えるために、深穴掘削には30kWのみが使用されます。

③掘削孔偏差：掘削ロッドは衝撃力とトルクの両方に耐え、曲がりや変形を引き起こし、掘削孔精度が低下します。

3. の利点ダウン・ザ・ホール（DTH）ドリル

① エネルギー伝達ロスなし：ハンマーが直接打撃を与えるため、ドリルビットドリルロッドを介した衝撃エネルギーの伝達が不要になり、深さに関係なく一定の掘削速度が確保されます。

② まっすぐな掘削孔：ドリルロッドは剛性が高く、衝撃力を受けず、最小限の軸圧でトルクのみを伝達します。これにより、曲がりや変形を防ぎ、まっすぐで滑らかな掘削孔を確保します。DTHドリルは、断裂層、傾斜地層、または岩石の硬度が変化する場所でより優れた性能を発揮します。

③ 効率的な残骸除去：パワー媒体はフラッシング媒体としても機能し、掘削孔を徹底的に洗浄し、過剰な掘削を回避します。

④ 低騒音：衝突は掘削孔底で起こるため、騒音は従来よりも大幅に低くなります。トップハンマードリル。

⑤ 幅広い適用性: 非常に軟らかい地層を除き、DTH ドリルはあらゆる岩石タイプで最適に動作し、達成可能な掘削孔の直径と深さにおいてトップハンマー ロック ドリルを上回ります。

これらの利点を考慮すると、DTH 掘削は最良の選択肢であると広く認識されており、英国の採石場の 90% がこの方法を採用しています。

4. 空気圧式DTHドリルの欠点

① 低圧・低出力：空気圧式 DTH ドリルの主な欠点は、空気圧と出力が低いため、掘削速度が遅くなることです。技術の進歩により空気圧は 2.5 MPa まで上昇しましたが、それでも岩石ドリルの油圧よりはるかに低いです。さらに、高圧空気圧縮機は高価で、高出力の駆動装置が必要で、騒音が大きく、標高の高い地域では効率が大幅に低下します。

② エネルギー利用効率が低い：空気圧式DTHドリルは、油圧式削岩機に比べて掘削1メートルあたり3倍のエネルギーを消費します。

5. 油圧の用途DTHハンマー

ドイツのハウシャー社は、油圧式削岩機（高圧と効率）と DTH ドリル（まっすぐな掘削孔）の利点を統合するために、1990 年代初頭に「高速油圧式 DTH ドリル」を開発しました。回転機構と打撃機構は両方とも油圧駆動です。ハンマーには、供給と戻り用の 2 つのオイル ラインがあります。高速ドリルには、直径 90 mm、115 mm、150 mm の 3 種類があり、それぞれ直径 100～125 mm、127～156 mm、168～230 mm の掘削孔に適しています。

Rapid と Hausherr の HBM80S 空気圧式 DTH ドリルの比較テストでは、同じ掘削孔直径 (125 mm) と深さ (36 m) の場合、Rapid はエンジン出力、燃料消費量、潤滑油消費量の比率がそれぞれ 0.46、0.46、0.47 と低く、大幅な経済的利点があることが示されました。

6. 油圧式水力ハンマーの用途

スウェーデンの LKAB とその子会社 G-Drill は、1980 年代後半に「Wassara 水力式 DTH ハンマー」を開発しました。ろ過された鉱山水を媒体として使用し、圧力 18～20 MPa、流量 200～300 L/分で作動します。平均掘削速度は 850 mm/分で、空気圧式ハンマー (通常 320 mm/分) よりも優れています。

Wassara ハンマーは、LKAB 鉱山で掘削孔の偏差を半減し、生産性を 86% 向上させるなど、優れた性能を発揮しました。用途には、ニューヨークの地下鉄グラウトやスイスの地熱掘削などがあり、従来の回転式ドリルでは 3 週間かかっていた 599.8 m の掘削孔を 5 日で完成させました。

7. 比較: 油圧式水力ハンマーと油圧流体駆動式ハンマー

水力ハンマー: 静水圧を利用して、より高い効率と掘削速度を実現し、鉱業用途に適しています。

流体駆動ハンマー: 動水圧を使用し、通常は圧力 (0.5～4 MPa) と効率 (

8. 結論

油圧式および水力式DTHハンマートップハンマー油圧ドリルと空気圧DTHハンマーの利点を組み合わせ、低エネルギー消費、高速掘削、まっすぐな掘削穴を実現します。動力と洗浄の媒体が統一されているため、水力ハンマーは将来の開発にとってより有望です。