Fremskritt innen hydraulisk og vanndrevet DTH-boreteknologi.

1. Fordeler med hydrauliske fjellbor

① Høyt hydraulisk trykk: Vanligvis fra 10 til 25 MPa, med en trend mot høyere grenser. Dette er flere til titalls ganger høyere enn pneumatisk trykk.

② Høy utgangseffekt: Vanligvis mellom 5 og 20 kW. Noen modeller, som COP4050 fra ATLAS og HL2000 fra TAMROCK, når 40 kW, mens HL4000 oppnår opptil 70 kW.

③ Rask borehastighet: Oppnår vanligvis en borehastighet på 1–3 m/min.

④ Høy effektivitet: Effektiviteten til selve hydrauliske fjellbor kan nå 50 %, og hydrauliske pumper er mer effektive enn luftkompressorer. Følgelig er den totale energiutnyttelsen betydelig høyere enn for pneumatiske fjellborsystemer.

2. Ulemper med hydrauliske fjellbor

① Energioverføringstap: Siden fjellboret er plassert på toppen av borestangen, øker energioverføringstapene med større hulldybde, noe som resulterer i redusert borehastighet.

② Høy slitasje på borestangen: Etter hvert som kraften til hydrauliske fjellbor øker, øker også belastningen på borestangen, noe som fører til høyere skadefrekvens. Selv om teknologier som Atlas Copcos foringsrørboring bidrar til å redusere stress, øker de kostnadene og klarer ikke å løse problemet fullstendig, og begrenser dermed borens utgangseffekt. For eksempel, mens COP4050s effekt er vurdert til 40 kW, brukes bare 30 kW til dyphullsboring for å minimere belastningen på utstyret.

③ Borehullsavvik: Borestenger tåler både slagkrefter og dreiemoment, noe som fører til bøyning og deformasjon, noe som reduserer borehullsnøyaktigheten.

3. Fordeler medDown-the-hole (DTH)øvelser

① Ingen tap av energioverføring: Hammeren påvirker direktebor, eliminerer behovet for overføring av slagenergi via borestangen, og sikrer jevn borehastighet uavhengig av dybde.

② Rette borehull: Borestangen har høy stivhet, er ikke utsatt for slagkrefter og overfører kun dreiemoment med minimalt aksialtrykk. Dette forhindrer bøyning og deformasjon, og sikrer rette og jevne borehull. DTH-bor yter bedre i bruddformasjoner, skrånende lag eller variabel steinhardhet.

③ Effektiv fjerning av rusk: Kraftmediet fungerer også som et spylemedium, renser borehullet grundig og unngår overboring.

④ Lav støy: Siden støt skjer ved borehullsbunnen, er støyen betydelig lavere enntopphammerbor.

⑤ Bred anvendelighet: Bortsett fra svært myke formasjoner, fungerer DTH-bor optimalt i alle bergtyper, og overgår topphammer-bergbor i oppnåelig borehullsdiameter og -dybde.

Gitt disse fordelene er DTH-boring ansett som det beste valget, med 90 % av britiske steinbrudd som tar i bruk denne metoden.

4. Ulemper med pneumatiske DTH-bor

① Lavt trykk og kraft: Den primære ulempen med pneumatiske DTH-bor er deres lave lufttrykk og utgangseffekt, noe som fører til lavere borehastigheter. Mens fremskritt har hevet lufttrykket til 2,5 MPa, er dette fortsatt langt under det hydrauliske trykket til fjellbor. Dessuten er høytrykksluftkompressorer dyre, krever høyeffektsdrift, produserer mer støy og mister effektiviteten betydelig i områder med stor høyde.

② Lav energiutnyttelseseffektivitet: Pneumatiske DTH-bor bruker tre ganger mer energi per meter boret enn hydrauliske fjellbor.

5. Bruk av hydraulikkDTH Hammers

For å integrere fordelene med hydrauliske fjellbor (høyt trykk og effektivitet) og DTH-bor (rette borehull), utviklet Tysklands Hausherr "Rapid Hydraulic DTH Drill" på begynnelsen av 1990-tallet. Både rotasjons- og slagmekanismene er hydraulisk drevne. Hammeren har to oljeledninger for tilførsel og retur. Hurtigbor er tilgjengelig i tre diametre: 90 mm, 115 mm og 150 mm, egnet for borehull med diametre på henholdsvis 100–125 mm, 127–156 mm og 168–230 mm.

En sammenlignende test mellom Rapid og Hausherrs HBM80S pneumatiske DTH-bor viste at for identiske borehullsdiametre (125 mm) og dybder (36 m), viste Rapid betydelige økonomiske fordeler med lavere motoreffekt, drivstofforbruk og smøreoljeforbruk på henholdsvis 0,46, 0,47 og 0,47.

6. Bruk av hydrauliske vanndrevne hammere

Sveriges LKAB og dets datterselskap G-Drill utviklet "Wassara Water-Powered DTH Hammer" på slutten av 1980-tallet. Ved å bruke filtrert gruvevann som medium opererer den med et trykk på 18–20 MPa og strømningshastigheter på 200–300 l/min. Med gjennomsnittlige borehastigheter på 850 mm/min, overgår den pneumatiske hammere (typisk 320 mm/min).

Wassara-hammeren har vist eksepsjonell ytelse, som å halvere borehullsavviket og øke produktiviteten med 86 % i LKAB-gruver. Bruksområder inkluderer t-banefuging i New York og geotermisk boring i Sveits, hvor det fullførte et 599,8 m borehull på 5 dager, sammenlignet med 3 uker med tradisjonelle roterende bor.

7. Sammenligning: Hydrauliske vanndrevne vs. hydrauliske væskedrevne hammere

Vanndrevne hammere: Utnytt statisk vanntrykk, oppnå høyere effektivitet og borehastigheter, egnet for gruvedrift.

Væskedrevne hammere: Bruk dynamisk vanntrykk og er generelt begrenset til geologisk boring med lavere trykk (0,5–4 MPa) og effektivitet (

8. Konklusjon

Hydraulisk og vanndrevetDTH hammerekombinere fordelene med topphammer hydrauliske bor og pneumatiske DTH-hammere, og tilbyr lavt energiforbruk, høye borehastigheter og rette borehull. Det enhetlige mediet for kraft og spyling gjør vanndrevne hammere mer lovende for fremtidig utvikling.