扩大限制

2021年初，山特维克矿山和凿岩机解决方案推出了新型顶锤凿岩钻机--Pantera DP1600i。它是Pantera DPi大型液压履带式钻机家族的最新成员，其特点是高穿进速率和先进的自动化选项，可用于基于数据的机队管理和钻孔性能优化。然而，到目前为止，它们的钻孔尺寸范围最大只能达到 152 毫米（6 英寸）。

Pantera DP1600i 的设计工程师的出发点是精心平衡钻机的三个主要部件：承载器、凿岩机和钻具，以便能够钻凿 140 至 178 毫米（5.5 至 7 英寸）的大孔。

承载解决方案基本上以可靠、成熟的 Pantera DPi 系列平台为基础，对液压系统的关键部件进行了升级，并重新设计了臂架结构，以承载功率更大的凿岩机。这就在不增加钻机物理占地面积的情况下，实现了更高容量，并最终实现了更大的钻孔尺寸。

"山特维克矿山和凿岩机解决方案公司的生产经理Jarno Vii-taniemi解释说："我们的Pantera DPi系列钻机在顶锤凿岩方面的性能久经考验，早在2008年就已开始使用，因此，将现有平台升级到新的水平，采用这种新的解决方案，是一个自然而然的选择。

新型 RD1840C 型凿岩机采用更长、更重的钻孔活塞，在不增加凿岩机物理尺寸的情况下，提高了钻孔冲击式凿岩机的能量。活塞的几何形状、长度和重量已针对凿岩机和目标更大的最佳钻孔尺寸（165 毫米）进行了优化，从而产生了更有效、更长的冲击波形状，并改善了钻孔动力。

"顶锤凿岩机XL概念的一个关键资产是，钻孔系统的三个主要部件--钻孔机、凿岩机和凿岩工具--都经过了重新审视、重新设计和相互优化，"山特维克矿山岩石解决方案公司
，凿岩机产品线经理Jukka Siltanen说。"它确实作为一个整体运作得非常好。"

作为选件，RD1840C配备了Sandvik RockPulse钻具应力监控系统，可为钻机操作员提供三个关键钻孔参数的实时测量数据：钻头响应、钻具负荷和进给水平。该系统实时测量每个活塞冲击引起的应力波，这有助于操作员避免岩石接触不良和过大的拉应力以及进给过多或过少。

为顶锤XL钻机概念优化的钻具系统是全新的山特维克LT90系列。开发这些凿岩机具的挑战在于新型RD1840C凿岩机产生的更长、更强的冲击波。更具体地说，就是如何以可控的方式将其传递到孔底，同时将能量损失降至最低，从而最大化穿进速率。

"我们在整个系统中拥有更多的能量，"山特维克矿山与岩石解决方案公司岩石工具表面钻孔产品经理Fredrik Björk说。"如果不利用这些能量破碎岩石，反而会破坏钻孔串和螺纹。它会转化为热量。

这一难题主要是通过改善钻孔动力学来解决的，而这又需要仔细平衡几个可能相互冲突的参数。其中之一是钻杆的刚度，既要实现直孔，又要避免刚度过大，以防钻具在弯曲下断裂。限制刚度实际上也意味着避免过大的钻杆直径，因为这会导致螺纹接头在弯曲时产生更大的应力。

在钻杆螺纹中，平衡的目的是使螺纹尽可能细长，但仍要有足够的强度，以优化钻杆的耦合特性。这样做的实际好处是便于钻杆和钻头的穿脱。

另一个关键平衡点是耐磨性能和硬度，因为过硬的工具钢也会太脆。在这方面，山特维克的一大优势是瑞典Sandviken的钢种和热处理技术。

RD1840C 凿岩机经过了数千小时的台架测试，整个钻机在困难的岩石条件下实际钻孔超过 10 万米。现场测试自 2019 年 1 月起在北欧进行，这意味着顶锤 XL 解决方案需要承受亚北极地区的各种典型条件，包括最低温度接近零下 40 ˚C 的两个冬季，以及最高温度达 30 ˚C 的炎热夏季。钻机和工具经受住了考验。

结果显示，与潜孔（DTH）钻机相比，钻机的油耗降低了 50%，总钻探成本降低了 25%，生产效率提高了 15%*。此外，与同类产品和技术相比，新型岩石工具的钻头使用寿命极佳。为了说明在典型采矿条件下的节油规模，其油耗相当于 107 辆普通家用轿车的年耗油量。在高海拔采矿应用中也能获得同样的优势。减少50%的油耗自然也会对二氧化碳排放产生重大影响。

山特维克是首家推出这种创新顶锤钻孔技术的原始设备制造商，该技术可在大尺寸矿孔中实现经济高效的钻孔效果。Top Hammer XL将顶锤钻孔技术的钻孔尺寸范围扩大到178毫米（7英寸），使本质上更省油的顶锤钻孔技术在比以往更大的范围内成为DTH技术的可行替代方案。