유압 및 수력 DTH 드릴링 기술의 발전.
1. 유압 록 드릴의 장점
① 높은 유압 압력: 일반적으로 10~25MPa 범위이며, 더 높은 한계로 향하는 경향이 있습니다. 이는 공압보다 몇 배에서 수십 배 더 높습니다.
② 높은 출력 전력: 일반적으로 5~20kW입니다. ATLAS의 COP4050 및 TAMROCK의 HL2000과 같은 일부 모델은 40kW에 도달하는 반면 HL4000은 최대 70kW에 도달합니다.
③ 빠른 드릴링 속도 : 일반적으로 1~3m/min의 드릴링 속도를 달성합니다.
④ 높은 효율성: 유압 암석 드릴 자체의 효율성은 50%에 도달할 수 있으며 유압 펌프는 공기 압축기보다 효율적입니다. 결과적으로 전체 에너지 사용률은 공압 암석 드릴 시스템보다 상당히 높습니다.
2. 유압 록 드릴의 단점
① 에너지 전달 손실: 암석 드릴이 드릴 로드 상단에 위치하므로 에너지 전달 손실은 구멍 깊이가 깊어질수록 증가하여 드릴링 속도가 감소합니다.
② 높은 드릴 로드 마모: 유압 록 드릴의 전력이 증가함에 따라 드릴 로드의 응력도 증가하여 손상률이 높아집니다. Atlas Copco의 케이싱 드릴링과 같은 기술은 응력을 줄이는 데 도움이 되지만 비용을 증가시키고 문제를 완전히 해결하지 못하여 드릴의 출력 전력이 제한됩니다. 예를 들어 COP4050의 전력은 40kW로 평가되지만 장비의 응력을 최소화하기 위해 심공 드릴링에는 30kW만 사용합니다.
③시추공 편차: 드릴로드는 충격력과 토크를 모두 견뎌야 하기 때문에 구부러지고 변형되어 시추공 정확도가 떨어집니다.
3. 장점다운 더 홀(DTH)드릴
① 에너지 전달 손실 없음 : 망치가 직접 충격을 가해드릴 비트드릴 로드를 통해 충격 에너지를 전달할 필요성이 없어져 깊이에 관계없이 일관된 드릴링 속도가 보장됩니다.
② 직선 시추공: 드릴 로드는 강성이 높고 충격력을 받지 않으며 최소한의 축 방향 압력으로 토크만 전달합니다. 이는 굽힘과 변형을 방지하여 직선적이고 매끄러운 시추공을 보장합니다. DTH 드릴은 균열 지층, 경사 지층 또는 가변적인 암석 경도에서 더 나은 성능을 발휘합니다.
③ 효율적인 잔해물 제거: 전력 매체는 플러싱 매체로도 사용되어 굴착공을 철저히 청소하고 과도한 드릴링을 방지합니다.
④ 저소음 : 충격이 굴착공 바닥에서 발생하므로 소음이 현저히 낮다.탑해머 드릴.
⑤ 광범위한 적용성: 매우 부드러운 지층을 제외하고 DTH 드릴은 모든 암석 유형에서 최적으로 작동하며 달성 가능한 시추공 직경 및 깊이에서 상부 해머 암석 드릴을 능가합니다.
이러한 장점을 고려할 때 DTH 드릴링은 가장 좋은 선택으로 널리 간주되며, 영국 채석장의 90%가 이 방법을 채택하고 있습니다.
4. 공압 DTH 드릴의 단점
① 낮은 압력과 전력: 공압 DTH 드릴의 주요 단점은 낮은 공기압과 출력 전력으로 인해 드릴링 속도가 느려진다는 것입니다. 발전으로 공기압이 2.5MPa로 높아졌지만 여전히 암석 드릴의 유압 압력보다 훨씬 낮습니다. 게다가 고압 공기 압축기는 비싸고, 고출력 드라이브가 필요하며, 소음이 더 많고, 고지대에서는 효율성이 크게 떨어집니다.
② 낮은 에너지 활용 효율: 공압 DTH 드릴은 유압식 암석 드릴보다 1미터 굴착 시 3배 더 많은 에너지를 소모합니다.
5. 유압의 응용DTH 해머
유압식 암석 드릴(고압 및 효율성)과 DTH 드릴(직선 시추공)의 장점을 통합하기 위해 독일의 Hausherr는 1990년대 초에 "Rapid Hydraulic DTH Drill"을 개발했습니다. 회전 및 충격 메커니즘은 모두 유압으로 구동됩니다. 해머에는 공급 및 반환을 위한 두 개의 오일 라인이 있습니다. Rapid Drill은 90mm, 115mm 및 150mm의 세 가지 직경으로 제공되며 각각 100–125mm, 127–156mm 및 168–230mm 직경의 시추공에 적합합니다.
Rapid와 Hausherr의 HBM80S 공압 DTH 드릴을 비교 테스트한 결과, 동일한 시추공 직경(125mm)과 깊이(36m)에 대해 Rapid가 각각 0.46, 0.46 및 0.47의 낮은 엔진 출력, 0.46 및 0.47의 윤활유 소비 비율로 상당한 경제적 이점을 보였습니다.
6. 유압 수력 망치의 응용 분야
스웨덴의 LKAB와 자회사 G-Drill은 1980년대 후반에 "Wassara Water-Powered DTH Hammer"를 개발했습니다. 여과된 광산수를 매체로 사용하여 18~20MPa의 압력과 200~300L/min의 유량으로 작동합니다. 평균 드릴링 속도가 850mm/min으로 공압 해머(일반적으로 320mm/min)보다 성능이 뛰어납니다.
Wassara 해머는 LKAB 광산에서 굴착공 편차를 절반으로 줄이고 생산성을 86% 증가시키는 등 뛰어난 성능을 보였습니다. 적용 사례로는 뉴욕의 지하철 그라우팅과 스위스의 지열 시추를 들 수 있는데, 기존 회전 드릴로 3주가 걸렸던 것과 달리 599.8m의 굴착공을 5일 만에 완료했습니다.
7. 비교: 유압 수력 vs. 유압 유체 구동 망치
수력 망치: 정적 수압을 활용하여 더 높은 효율성과 드릴링 속도를 달성하며 광산 작업에 적합합니다.
유체 구동 해머: 동적 수압을 사용하며 일반적으로 낮은 압력(0.5~4MPa)과 효율성(30% 미만)으로 지질 굴착에 국한됩니다.
8. 결론
유압 및 수력DTH 망치탑해머 유압 드릴과 공압 DTH 해머의 장점을 결합하여 낮은 에너지 소비, 빠른 드릴링 속도, 직선 시추공을 제공합니다. 전력 및 플러싱을 위한 통합된 매체는 수력 해머를 미래 개발에 더욱 유망하게 만듭니다.
