拓展限制

2021年初，山特维克矿山与岩石技术推出了一款新型顶锤式钻机——Pantera DP1600i。作为Pantera DPi系列大型液压履带式钻机家族的最新成员，该机型以高钻进速度和先进的自动化选项为特色，可实现基于数据的车队管理及钻进性能优化。然而，该系列钻机的孔径范围此前一直受限于152毫米（6英寸）。

Pantera DP1600i的设计工程师们以实现钻机三大核心组件——底盘、凿岩机和凿岩钻具之间的精妙平衡为出发点，从而能够钻进140至178毫米（5.5–7英寸）的大孔径。

底盘解决方案主要基于可靠且久经考验的 Pantera DPi 系列平台，通过升级液压系统中的关键部件并重新设计大臂结构，以承载更强大的凿岩机。这使得设备在不增加钻机占地面积的前提下，实现了更高的作业能力，并最终实现了更大的钻孔直径。

“自2008年起，我们便凭借Pantera DPi系列钻机在顶锤领域拥有悠久的历史和久经考验的性能，因此，将现有平台升级至更高水平以推出这一新解决方案，实属顺理成章之举，”山特维克矿山与岩石技术公司露天钻机产品经理Jarno Vii-taniemi解释道。

新型 RD1840C 凿岩机通过采用更长、更重的钻孔活塞，在不增加钻机物理尺寸的前提下，成功解决了提升钻孔冲击能的难题。该活塞的几何形状、长度和重量均针对凿岩钻具及目标钻孔尺寸（即更大的165毫米最佳钻孔尺寸）进行了优化，从而产生了更有效、更长的冲击波形，并提升了钻孔动力学性能。

“顶锤 XL 系统概念的一大优势在于，钻孔系统的三大核心组件——钻机、凿岩机和凿岩钻具——均经过全面评估、重新设计并相互优化，” 山特维克矿山与岩石技术公司凿岩机产品线经理尤卡·西尔塔宁（Jukka Siltanen）表示，“整个系统确实配合得非常默契。”

作为选配，RD1840C可配备山特维克RockPulse钻具应力监测系统，该系统为钻机操作员提供三项关键钻进参数的实时测量数据：钻头响应、钻具负载及进给量。该系统实时测量每次活塞冲击产生的应力波，从而帮助操作员避免岩体接触不良、过大的拉应力以及进给过快或过慢的情况。

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。