Máy khoan hầm biến đổi ngành khai thác mỏ và kỹ thuật dân dụng

Thiết bị chuyên dụng nào có thể đào các lối đi thẳng đứng quan trọng, kết nối các hoạt động dưới lòng đất với bề mặt trong khi xây dựng các mạng lưới giao thông rộng lớn sâu trong lòng mỏ? Câu trả lời nằm ở máy khoan nâng - hệ thống cơ khí hạng nặng được thiết kế đặc biệt để xây dựng trục đứng. Với phương pháp khai quật độc đáo và khả năng thích ứng đáng kể, những cỗ máy này đóng một vai trò không thể thiếu trong các hoạt động khai thác, các dự án thủy điện và phát triển cơ sở hạ tầng đô thị.

Máy khoan nâng, còn được gọi là hệ thống khoan trục đứng, là thiết bị chuyên dụng được sử dụng để tạo ra các lối đi ngầm thẳng đứng hoặc nghiêng. Những cỗ máy này hoạt động bằng cách xoay các cần khoan và đầu cắt để làm vỡ và loại bỏ vật liệu đá, từ đó tạo thành các trục. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong khai thác, đào hầm, bảo tồn nước và các dự án thủy điện để xây dựng các trục thông gió, kênh thoát nước, đường chuyền quặng, đường tiếp cận, trục cáp và ống dẫn áp lực.

Máy khoan nâng chủ yếu được chia thành ba loại dựa trên phương pháp khai quật của chúng:

Là loại được sử dụng rộng rãi nhất, máy khoan nâng thông thường trước tiên khoan một lỗ mồi có đường kính nhỏ từ một tầng trên (thường là mặt đất hoặc một đường hầm trên mỏ) đến một tầng dưới (thường là một đường hầm dưới mỏ). Sau khi hoàn thành lỗ mồi, người vận hành thay thế mũi khoan bằng đầu khoét rộng hơn được gắn vào chuỗi khoan. Sau đó, máy kéo đầu khoét lên trên trong khi nó quay để cắt xuyên qua đá, mở rộng lỗ mồi đến đường kính trục mong muốn. Trọng lực tự nhiên mang các mảnh vụn đá xuống tầng dưới để loại bỏ bằng thiết bị làm sạch.

Phương pháp này vượt trội trong việc tạo ra các trục thẳng đứng khác nhau, đặc biệt là trục thông gió, đường chuyền quặng, trục dịch vụ và lối đi khẩn cấp. Ưu điểm của nó bao gồm hiệu quả khai quật cao, thành trục nhẵn và an toàn tuyệt vời. Tuy nhiên, khoan nâng thông thường yêu cầu không gian làm việc có thể tiếp cận ở cả tầng trên và tầng dưới, điều này có thể hạn chế việc sử dụng nó trong một số tình huống nhất định.

Tương tự như khoan nâng thông thường trong việc khoan lỗ mồi ban đầu, khoét xuống khác biệt bằng cách đẩy đầu khoét xuống dưới thay vì kéo nó lên trên. Đầu khoét cắt xuyên qua đá dưới lực đẩy xuống của máy trong khi quay, yêu cầu các hệ thống chuyên dụng để loại bỏ các mảnh vụn từ đáy trục.

Phương pháp này chứng minh giá trị khi việc khoét lên không khả thi, chẳng hạn như trong điều kiện địa chất phức tạp hoặc các khu vực trên bị hạn chế về không gian. Mặc dù nó loại bỏ sự cần thiết của không gian làm việc ở tầng dưới, khoét xuống đặt ra những thách thức lớn hơn trong việc loại bỏ mảnh vụn và hiệu quả khai quật tương đối thấp hơn.

Biến thể khoan nâng chuyên dụng này đặt máy ở đáy trục để khai quật lên trên. Nó có thể khoan trực tiếp lên trên hoặc trước tiên tạo một lỗ mồi trước khi khoét. Trọng lực một lần nữa mang các mảnh vụn xuống dưới để loại bỏ bằng hệ thống làm sạch.

Khoan hộp phù hợp với các trục thẳng đứng nhỏ hơn, ngắn hơn, đặc biệt khi không có quyền truy cập trên. Thiết kế nhỏ gọn của nó mang lại sự tiện lợi trong vận hành, nhưng giới hạn độ sâu và đường kính khai quật tối đa.

• Máy Chính: Đơn vị cốt lõi cung cấp năng lượng và điều khiển khoan, bao gồm hệ thống thủy lực, bộ nguồn, hệ thống điều khiển và nền tảng vận hành.
• Cần Khoan: Các thành phần thép hợp kim cường độ cao kết nối máy chính với mũi khoan, truyền mô-men xoắn và áp suất dọc trục.
• Mũi Khoan: Các thành phần cắt đá khác nhau dựa trên độ cứng của đá và phương pháp khai quật, bao gồm mũi con lăn, mũi hình nón và mũi kim cương.
• Đầu Khoét: Các cụm đa dao để mở rộng lỗ mồi đến đường kính yêu cầu.
• Hệ Thống Hướng Dẫn: Dụng cụ đo lường, phần mềm điều khiển và servo thủy lực đảm bảo hướng khoan chính xác.
• Hệ Thống Loại Bỏ Mảnh Vụn: Hệ thống trọng lực, khí nén hoặc thủy lực để làm sạch vật liệu đá bị vỡ.

Máy khoan nâng phục vụ các chức năng quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp:

Những cỗ máy này xây dựng các trục thông gió để lưu thông không khí, kênh thoát nước để loại bỏ nước, đường chuyền quặng để vận chuyển vật liệu và đường tiếp cận để di chuyển nhân viên và định tuyến cáp.

Chúng tạo ra các ống dẫn áp lực để vận hành tuabin nước, trục thoát nước để kiểm soát thấm đập và các điểm truy cập kiểm tra để bảo trì.

Trong các thành phố, chúng xây dựng các trục thông gió tàu điện ngầm, đường hầm tiện ích ngầm và ống dẫn cáp để tối đa hóa việc sử dụng không gian bề mặt.

Công nghệ này cũng áp dụng cho khoan giếng địa nhiệt, khai thác dầu khí và hai ứng dụng khai thác độc đáo:

• Lỗ Truyền Thông: Các lối đi dịch vụ đường kính nhỏ vận chuyển nước, khí nén, điện hoặc thông tin liên lạc giữa các tầng.
• Lỗ Lấp Đầy: Các kênh thẳng đứng để cung cấp vật liệu ổn định cho các khu vực đã khai thác, sử dụng vật liệu lấp đầy xi măng, lấp đầy thủy lực hoặc lấp đầy đá.

So với các phương pháp khai quật trục truyền thống, khoan nâng cung cấp:

• Tốc độ khai quật nhanh hơn
• Thành trục chất lượng cao hơn, yêu cầu gia cố tối thiểu
• An toàn nâng cao thông qua vận hành từ xa
• Khả năng thích ứng với các điều kiện địa chất đa dạng

Tuy nhiên, những hạn chế bao gồm:

• Chi phí thiết bị cao
• Thách thức vận chuyển do kích thước và trọng lượng
• Yêu cầu không gian làm việc ở nhiều tầng

Các xu hướng mới nổi trong công nghệ khoan nâng tập trung vào:

• Tăng cường tự động hóa để khoan, loại bỏ mảnh vụn và hướng dẫn
• Nâng cao khả năng cho đường kính lớn hơn và độ sâu lớn hơn
• Cải thiện hiệu suất môi trường, giảm tiếng ồn, bụi và rung

Các quy trình vận hành quan trọng bao gồm:

• Yêu cầu đào tạo người vận hành được chứng nhận
• Kiểm tra thiết bị toàn diện trước khi vận hành
• Tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình vận hành
• Thực hiện thiết bị an toàn thích hợp
• Lịch bảo trì và thay thế bộ phận thường xuyên

Là hệ thống khai quật thẳng đứng hiệu quả, an toàn, máy khoan nâng tiếp tục phát triển thông qua tự động hóa, trí thông minh và các cân nhắc về môi trường. Việc hiểu và ứng dụng đúng cách của chúng vẫn rất quan trọng để nâng cao hiệu quả dự án đồng thời đảm bảo chất lượng và an toàn trong xây dựng ngầm.