ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเจาะ DTH ที่ใช้ระบบไฮดรอลิกและขับเคลื่อนด้วยน้ำ

1. ข้อดีของเครื่องเจาะหินไฮดรอลิก

① แรงดันไฮดรอลิกสูง: โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10 ถึง 25 MPa โดยมีแนวโน้มจะสูงกว่าขีดจำกัดนี้ ซึ่งสูงกว่าแรงดันลมหลายถึงหลายสิบเท่า

② กำลังขับสูง: โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 5 ถึง 20 กิโลวัตต์ รุ่นบางรุ่น เช่น COP4050 ของ ATLAS และ HL2000 ของ TAMROCK มีกำลังขับถึง 40 กิโลวัตต์ ขณะที่ HL4000 มีกำลังขับสูงถึง 70 กิโลวัตต์

③ ความเร็วในการเจาะที่รวดเร็ว: โดยทั่วไปจะมีอัตราการเจาะ 1–3 ม./นาที

④ ประสิทธิภาพสูง: ประสิทธิภาพของเครื่องเจาะหินแบบไฮดรอลิกสามารถสูงถึง 50% และปั๊มไฮดรอลิกมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องอัดอากาศ ดังนั้น การใช้พลังงานโดยรวมจึงสูงกว่าระบบเจาะหินแบบลมอย่างมาก

2. ข้อเสียของเครื่องเจาะหินไฮดรอลิก

① การสูญเสียในการส่งผ่านพลังงาน: เนื่องจากสว่านหินตั้งอยู่ที่ด้านบนของแท่งสว่าน การสูญเสียในการส่งผ่านพลังงานจึงเพิ่มขึ้นตามความลึกของรูที่มากขึ้น ส่งผลให้ความเร็วในการเจาะลดลง

② การสึกหรอของแกนสว่านสูง: เมื่อกำลังของสว่านหินไฮดรอลิกเพิ่มขึ้น ความเครียดบนแกนสว่านก็เพิ่มขึ้นด้วย ส่งผลให้เกิดความเสียหายมากขึ้น แม้ว่าเทคโนโลยี เช่น การเจาะปลอกของ Atlas Copco จะช่วยลดความเครียดได้ แต่ก็เพิ่มต้นทุนและไม่สามารถแก้ปัญหาได้อย่างสมบูรณ์ จึงจำกัดกำลังส่งออกของสว่าน ตัวอย่างเช่น แม้ว่า COP4050 จะมีกำลัง 40 กิโลวัตต์ แต่สำหรับการเจาะรูลึกจะใช้เพียง 30 กิโลวัตต์เพื่อลดความเครียดของอุปกรณ์

③การเบี่ยงเบนของหลุมเจาะ: แท่งเจาะต้องทนต่อแรงกระแทกและแรงบิด ทำให้เกิดการดัดและเสียรูป ซึ่งทำให้ความแม่นยำของหลุมเจาะลดลง

3. ข้อดีของลงไปในหลุม (DTH)การฝึกซ้อม

① ไม่มีการสูญเสียการส่งผ่านพลังงาน: ค้อนกระทบโดยตรงดอกสว่านช่วยลดความจำเป็นในการถ่ายเทพลังงานการกระแทกผ่านแท่งเจาะ ช่วยให้ความเร็วในการเจาะสม่ำเสมอไม่ว่าจะเจาะลึกแค่ไหน

② หลุมเจาะตรง: แท่งเจาะมีความแข็งแรงสูง ไม่รับแรงกระแทก และส่งแรงบิดด้วยแรงกดตามแนวแกนเพียงเล็กน้อย ซึ่งจะช่วยป้องกันการโค้งงอและการเสียรูป ทำให้มั่นใจได้ว่าหลุมเจาะจะตรงและเรียบ สว่าน DTH ทำงานได้ดีกว่าในชั้นหินแตก ชั้นหินเอียง หรือหินที่มีความแข็งต่างกัน

③ การกำจัดเศษวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ: ตัวกลางที่มีพลังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการล้าง ช่วยทำความสะอาดหลุมเจาะอย่างทั่วถึงและหลีกเลี่ยงการเจาะมากเกินไป

④ เสียงรบกวนต่ำ: เนื่องจากแรงกระแทกเกิดขึ้นที่ก้นหลุมเจาะ เสียงรบกวนจึงต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดสว่านกระแทก-

⑤ ความสามารถในการใช้งานที่กว้างขวาง: ยกเว้นในกรณีที่มีการก่อตัวที่อ่อนมาก สว่าน DTH สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุดกับหินทุกประเภท โดยเหนือกว่าสว่านเจาะหินแบบค้อนบนในส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางและความลึกของหลุมเจาะที่ทำได้ถึง

ด้วยข้อดีเหล่านี้ การขุดเจาะ DTH จึงได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด โดยเหมืองหินในอังกฤษ 90% เลือกใช้วิธีนี้

4. ข้อเสียของการเจาะ DTH แบบลม

① แรงดันและกำลังต่ำ: ข้อเสียหลักของสว่าน DTH แบบลมคือแรงดันอากาศและกำลังส่งออกต่ำ ทำให้ความเร็วในการเจาะช้าลง แม้ว่าความก้าวหน้าจะทำให้แรงดันอากาศเพิ่มขึ้นเป็น 2.5 MPa แต่ก็ยังต่ำกว่าแรงดันไฮดรอลิกของสว่านหินมาก นอกจากนี้ เครื่องอัดอากาศแรงดันสูงยังมีราคาแพง ต้องใช้ไดรฟ์กำลังสูง สร้างเสียงดังขึ้น และสูญเสียประสิทธิภาพอย่างมากในพื้นที่สูง

② ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ: สว่าน DTH แบบลมใช้พลังงานมากกว่าสว่านเจาะหินแบบไฮดรอลิกถึง 3 เท่าต่อเมตรที่เจาะ

5. การประยุกต์ใช้ระบบไฮดรอลิกค้อน DTH

เพื่อผสานข้อดีของสว่านหินไฮดรอลิก (แรงดันสูงและประสิทธิภาพสูง) และสว่าน DTH (หลุมเจาะตรง) Hausherr ของเยอรมนีได้พัฒนา "สว่าน DTH ไฮดรอลิกแบบรวดเร็ว" ขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ทั้งกลไกการหมุนและการกระแทกขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิก ค้อนมีท่อส่งน้ำมันสองเส้นสำหรับจ่ายและส่งคืน สว่านแบบรวดเร็วมีให้เลือกสามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ได้แก่ 90 มม. 115 มม. และ 150 มม. เหมาะสำหรับหลุมเจาะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100–125 มม. 127–156 มม. และ 168–230 มม. ตามลำดับ

การทดสอบเปรียบเทียบระหว่างสว่าน DTH ลม HBM80S ของ Rapid และ Hausherr แสดงให้เห็นว่า สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะที่เท่ากัน (125 มม.) และความลึก (36 ม.) Rapid แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจที่สำคัญโดยมีกำลังเครื่องยนต์ที่ต่ำกว่า อัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และอัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันหล่อลื่นที่ 0.46, 0.46 และ 0.47 ตามลำดับ

6. การใช้งานของค้อนน้ำไฮดรอลิก

บริษัท LKAB ของสวีเดนและบริษัทในเครือ G-Drill ได้พัฒนา “Wassara Water-Powered DTH Hammer” ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 โดยใช้น้ำแร่ที่ผ่านการกรองเป็นตัวกลาง ทำให้เครื่องนี้ทำงานภายใต้แรงดัน 18–20 MPa และอัตราการไหล 200–300 ลิตร/นาที ด้วยความเร็วการเจาะเฉลี่ย 850 มม./นาที เครื่องนี้จึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าค้อนลม (โดยทั่วไปอยู่ที่ 320 มม./นาที)

ค้อน Wassara ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่โดดเด่น เช่น ลดการเบี่ยงเบนของหลุมเจาะได้ครึ่งหนึ่งและเพิ่มผลผลิตได้ 86% ในเหมือง LKAB การใช้งาน ได้แก่ การอัดฉีดใต้ดินในนิวยอร์กและการขุดเจาะพลังงานความร้อนใต้พิภพในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งค้อน Wassara ขุดหลุมขนาด 599.8 ม. เสร็จภายใน 5 วัน เมื่อเทียบกับ 3 สัปดาห์ด้วยสว่านโรตารี่แบบเดิม

7. การเปรียบเทียบ: ค้อนที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำและไฮดรอลิกเทียบกับค้อนที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวไฮดรอลิก

ค้อนพลังน้ำ: ใช้แรงดันน้ำคงที่ ช่วยให้มีประสิทธิภาพและความเร็วในการเจาะที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับการใช้งานในการทำเหมืองแร่

ค้อนขับเคลื่อนด้วยของเหลว: ใช้แรงดันน้ำแบบไดนามิกและโดยทั่วไปจะจำกัดเฉพาะการขุดเจาะทางธรณีวิทยาที่มีแรงดันต่ำกว่า (0.5–4 MPa) และประสิทธิภาพ (

8. บทสรุป

ขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำและไฮดรอลิกค้อน DTHผสมผสานข้อดีของสว่านไฮดรอลิกหัวค้อนและค้อน DTH ลมเข้าด้วยกัน ซึ่งให้การใช้พลังงานต่ำ ความเร็วในการเจาะที่รวดเร็ว และการเจาะหลุมตรง สื่อกลางแบบรวมสำหรับกำลังและการล้างทำให้ค้อนที่ใช้พลังงานน้ำมีแนวโน้มมากขึ้นสำหรับการพัฒนาในอนาคต