Rozszerz limit

Na początku 2021 r. firma Sandvik Mining and Rock Solutions wprowadziła na rynek nową wiertnicę górną udarową - Pantera DP1600i. Jest to najnowszy członek rodziny dużych hydraulicznych wiertnic gąsienicowych Pantera DPi, charakteryzujących się wysoką prędkością penetracji i zaawansowanymi opcjami automatyzacji do zarządzania flotą opartą na danych i optymalnej wydajności wiercenia. Jednak ich zakres wielkości otworów do tej pory wynosił maksymalnie 152 milimetry (6 cali).

Punktem wyjścia dla inżynierów projektujących Pantera DP1600i było stworzenie starannej równowagi między wszystkimi trzema dominującymi komponentami wiertnicy: wózkiem, wiertłem do skał i narzędziami wiertniczymi do skał, aby móc wiercić duże otwory o wielkości od 140 do 178 milimetrów (5,5-7 cali).

Rozwiązanie nośnika jest zasadniczo oparte na niezawodnej i sprawdzonej platformie z serii Pantera DPi, zmodernizowanej o krytyczne części w układzie hydraulicznym i przeprojektowanej strukturze wysięgnika do przenoszenia mocniejszej wiertnicy do skał. Skutkuje to wysoką wydajnością i ostatecznie większym rozmiarem otworu, bez zwiększania fizycznej powierzchni wiertnicy.

"Mamy długą historię sprawdzonej wydajności wiercenia górną wiertnicą udarową z serii Pantera DPi, począwszy od 2008 r., więc naturalnym wyborem była modernizacja istniejącej platformy do następnego poziomu dla tego nowego rozwiązania", wyjaśnia Jarno Vii-taniemi, menedżer produktu ds. wierceń udarowych w Sandvik Mining and Rock Solutions.

Nowy młot wiertniczy udarowy RD1840C stawia czoła wyzwaniu zwiększenia energii udarowej wiercenia bez zwiększania fizycznych rozmiarów wiertła poprzez zastosowanie dłuższego i w konsekwencji cięższego tłoka wiertniczego. Geometria, długość i waga tłoka zostały zoptymalizowane pod kątem narzędzi wiertniczych i docelowego, większego optymalnego rozmiaru otworu wynoszącego 165 milimetrów, co skutkuje bardziej efektywnym, dłuższym kształtem fali uderzeniowej i lepszą dynamiką wiercenia.

"Kluczowym atutem koncepcji Top Hammer XL jest to, że trzy główne komponenty systemu wiertniczego - wiertnica, wiertło do skał i narzędzia wiertnicze - zostały poddane przeglądowi, przeprojektowane i wzajemnie zoptymalizowane", mówi Jukka Siltanen,
product line manager rock drills w Sandvik Mining and Rock Solutions. "To naprawdę działa bardzo dobrze jako całość".

Opcjonalnie RD1840C jest wyposażona w system monitorowania naprężeń narzędzia Sandvik RockPulse, który oferuje operatorowi wiertła dane pomiarowe w czasie rzeczywistym dotyczące trzech kluczowych parametrów wiercenia: reakcji wiertła, obciążenia narzędzia i poziomu posuwu. System mierzy w czasie rzeczywistym fale naprężeń wywołane przez każde uderzenie tłoka, co pomaga operatorowi uniknąć słabego kontaktu ze skałą i nadmiernych naprężeń rozciągających, a także nadmiaru lub niedoboru posuwu.

System narzędziowy zoptymalizowany pod kątem koncepcji wiertnicy górnej udarowej XL to nowa rodzina Sandvik LT90. Wyzwaniem przy opracowywaniu tych narzędzi do skał była dłuższa, mocniejsza fala uderzeniowa generowana przez nowe wiertło do skał RD1840C. A dokładniej, jak przenieść ją w kontrolowany sposób na dno otworu przy minimalnych stratach energii, aby zmaksymalizować prędkość penetracji.

"Mamy więcej energii w całym systemie - mówi Fredrik Björk, product manager rock tools surface drilling w Sandvik Mining and Rock Solutions - Jeśli nie zmiażdżysz skały tą energią, zniszczy ona przewód wiertniczy i gwinty. Zamieni się w ciepło".

Wyzwanie zostało rozwiązane głównie poprzez poprawę dynamiki wiercenia, co z kolei wymaga starannego wyważenia kilku potencjalnie sprzecznych parametrów. Jednym z nich jest sztywność przewodu wiertniczego w celu uzyskania prostych otworów, przy jednoczesnym unikaniu nadmiernej sztywności, aby zapobiec łamaniu się narzędzi pod wpływem zginania. Ograniczenie sztywności praktycznie oznacza również unikanie zbyt dużych średnic żerdzi, ponieważ spowoduje to większe naprężenia w połączeniach gwintowych pod wpływem zginania.

W przypadku gwintów żerdzi wiertniczych chodzi o to, aby gwinty były jak najcieńsze, ale jednocześnie wystarczająco mocne, aby zoptymalizować charakterystykę sprzęgania żerdzi wiertniczej. Praktyczną korzyścią jest łatwe gwintowanie i rozkręcanie żerdzi i wierteł.

Kolejną kluczową kwestią jest równowaga między odpornością na zużycie a twardością, ponieważ zbyt twarda stal narzędziowa będzie zbyt krucha. Dużym atutem firmy Sandvik w tym zakresie jest wiedza na temat gatunków stali i obróbki cieplnej dostępna w szwedzkim Sandviken.

Młot wiertniczy RD1840C przeszedł tysiące godzin testów stanowiskowych, a cała wiertnica wykonała ponad 100 000 metrów rzeczywistego wiercenia w trudnych warunkach skalnych. Testy terenowe odbywały się w północnej Europie od stycznia 2019 r., co oznacza, że rozwiązanie Top Hammer XL musiało wytrzymać szerokie spektrum warunków typowych dla obszarów subarktycznych, w tym dwa sezony zimowe, z minimalnymi temperaturami bliskimi -40˚C, a także upalne lato, do 30˚C. Platforma i narzędzia wytrzymały te warunki.

Wyniki wskazują na 50-procentową redukcję zużycia paliwa, 25-procentową redukcję całkowitych kosztów wiercenia i 15-procentowe zwiększenie wydajności w porównaniu z metodą wiercenia wgłębnego (DTH)*. Ponadto nowe narzędzia do skał zapewniają doskonałą trwałość serwisowania koronek w porównaniu z konkurencyjnymi produktami i technologiami. Aby zilustrować skalę oszczędności paliwa w typowych warunkach górniczych, są one porównywalne z rocznym zużyciem 107 przeciętnych samochodów rodzinnych. Korzyści są również dostępne w zastosowaniach górniczych na dużych wysokościach. Zmniejszenie zużycia paliwa o 50 procent ma oczywiście również znaczący wpływ na emisję CO2.

Sandvik jest pierwszym producentem OEM, który wprowadził tego rodzaju innowacyjną technologię wiercenia młotkiem górnym, umożliwiającą uzyskanie efektywnych kosztowo wyników wiercenia w otworach górniczych o dużych rozmiarach. Top Hammer XL rozszerza zakres wielkości otworów technologii wiercenia z górnym młotkiem do 178 milimetrów (7 cali), dzięki czemu z natury bardziej paliwooszczędne wiertarki z górnym młotkiem stają się realną alternatywą dla technologii DTH na znacznie większą skalę niż dotychczas.