ماشین آلات و دستگاه ها | کلیه ماشین آلات، حفاری، راهسازی، حمل و نقل، باربری و ...

ماشین آلات و دستگاه ها | کلیه ماشین آلات، حفاری، راهسازی، حمل و نقل، باربری و ...

تی بی ام (Tunnel boring machine) :

دستگاه حفاری تونل (به انگلیسی: Tunnel Boring Machine) یا تی بی ام که با نام مول (به انگلیسی: Mole) نیز شناخته می شود، دستگاهی است که برای حفاری تونل ها از آن استفاده می گردد. این دستگاه با استفاده از یک سطح مقطع مدور، قادر است در قشرهای خاکی و سنگی زمین حفاری کند. این نوع از ماشین آلات توانایی ایجاد حفره در هر نوع زمینی، از سنگ سخت گرفته تا ماسه را دارد. قطر تونل هایی که این دستگاه ایجاد می کند در محدوده یک متر (با استفاده از میکرو-تی بی ام ها) تا نزدیکی ۱۶ متر (تی بی ام های امروزی) قرار دارند. برای کندن تونل هایی که کم تر از یک متر قطر دارند، به طور معمول، به جای استفاده از تی بی ام ها، از روش ساخت وساز بدون گودال یا حفاری افقی استفاده می کنند.
دستگاه های حفاری تونل، به عنوان جایگزینی برای روش های حفاری و انفجار صخره ها و کندن زمین با دست مورد استفاده قرار می گیرد. تی بی ام ها مزایایی همچون کاهش تعرض به زمین های مجاور و ایجاد دیوارهای نرم در تونل را دارند. این دستگاه به صورت قابل توجهی هزینه استرکشی تونل را کاهش می دهد که خود این باعث شده برای استفاده در مناطق به شدت شهرنشین مناسب باشند. ایراد عمده این دستگاه قیمت بالای آن است. تی بی ام ها برای استفاده در ساخت وسازها گران قیمت بوده و آن ها را به سختی می توان جابجا کرد. هرچند با وجود طویل بودن تونل های مدرن، هزینه استفاده از دستگاه های حفاری تونل، در مقابل روش های سنتی حفر و انفجار به مراتب پایین تر است. به همین دلیل تونل سازی با دستگاه های تی بی ام در یک پروژهٔ کوتاه تاثیر بیشتری دارد.
بزرگترین تی بی امی که تاکنون ساخته شده با قطر ۱۵٫۴۳ متر توسط کارخانه آلمانی هرنکنشت برای پروژهٔ اخیری در شانگهای چین ساخته شده است. این دستگاه برای حفاری زمین سستی حاوی ماسه و خاک رس ساخته شده بود. بیشترین قطر مربوط به تی بی ام هایی که برای زمین هایی با سنگ های سخت ساخته شده اند توسط شرکت رابینز برای پروژه تونل نیاگارا تولید شده است. این دستگاه برای حفاری تونلی برق آبی در زیر آبشار نیاگارا استفاده شد. دستگاه تی بی ام مذکور به نام «بکی بزرگ»، با اشاره به سد برق آبی «سر آدام بک» نام گذاری شده است که این دستگاه، تونلی برای دسترسی اضافی به آن حفاری می کند.


تاریخچه
نخستین سپر محافظ تونل، توسط سر مارک ایزامبارد برونل در سال ۱۸۲۵ و برای حفاری تونل تِیمز ساخته شد. اگرچه این ابتکار تنها به منظور ساخت یک سپر بوده و شامل ساختن یک دستگاه حفاری تونل کامل نبود؛ اما عملیات حفر تونل ها نیاز داشت که با استفاده از روش های استاندارد حفاری به سرانجام برسد.
مشهور است که نخستین دستگاه حفاری ساخته شده، هنری-جوزف ماوس یک دستگاه برش کوه بوده است. این دستگاه در سال ۱۸۴۵ به سفارش پادشاه ساردینیا و به منظور حفر تونل ریلی فرجوس از میان رشته کوه های آلپ، بین دو کشور فرانسه و ایتالیا ساخته شده بود. عملیات ساخت این دستگاه در یک کارخانه اسلحه سازی در نزدیکی تورین و در سال ۱۸۴۶ به پایان رسید. این دستگاه عبارت بوده است از بیش از ۱۰۰ مته کوبه ای که در قسمت جلویی دستگاهی به اندازه لوکوموتیو نصب شده بود که نیروی رانشی آن از ورودی تونل به صورت مکانیکی اعمال می شد. بودجه این پروژه تحت تاثیر انقلاب سال ۱۸۴۸ قرار گرفته و تونل هنوز کامل نشده بود؛ تا اینکه با استفاده از روش های مبتکرانه و کم هزینه ای همچون استفاده از مته پنوماتیک، پس از ۱۰ سال به بهره برداری رسید.
نخستین ماشین حفر تونل ساخته شده در ایالات متحده برای ساختن تونل هوساک در سال ۱۸۵۳ مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه، با چدن ساخته شده و به نام ماشین برش سنگ انحصاری ویلسون و به نام مخترعی به اسم ویلسون نام گذاری شد. این ماشین، قبل از شکستن زمین سنگی، ۱۰ فوت را درون سنگ حفاری کرد. تونل مذکور سرانجام بعد از بیش از ۲۰ سال به پایان رسید. در ساخت آن همانند تونل ریلی فرجوس از روش های جاه طلبانه، کمتر استفاده شد.
در اوایل دهه ۱۹۵۰، ف. ک. مایتری برنده مناقصه احداث سد انحرافی اوه واقع در پییر در ایالت داکوتای جنوبی شد که با مشاورهٔ جیمز س. رابینز (بنیان گذار شرکت رابینز) حفاری زمین های سنگ رسی پییر شیل را که مشکل ترین عملیات حفاری زمین های سنگ رسی در آن زمان بود شروع کرد. شرکت رابینز دستگاهی درست کرد که قادر بود ۱۶۰ فوت از زمین های سنگ رسی را در بیست و چهار ساعت حفر کند که نسبت به روش های رایج در آن هنگام ۱۰ برابر سریع تر بود.
چیزی که باعث شد ماشین های حفر تونل، کارآمد و مطمئن شوند، اختراع سر گردان آن ها بود که به صفحه برش نصب می شد. در ابتدا، در دستگاه تی بی ام رابینز از چکش های فولادی چرخشی استفاده کردند که با حرکت دایره ای خود زمین پیش روی اش را حفر می کرد؛ اما او سریعاً متوجه این شد که این چکش ها، علیرغم محکم بودنشان کارآیی زیادی ندارند؛ زیرا به محض شکستن و کند شدن، باید مکرراً با چکش های جدید تعویض می شدند. این مشکل با جایگزین کردن صفحات برش بادوام تر به جای چکش، به طور قابل ملاحظه ای برطرف شد. در سال ۱۹۵۶ این طرح، برای اولین بار در تونل فاضلاب و رودخانه هامبر با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت (فولی، ۲۰۰۹). از آن زمان تاکنون، در تمام حفاری هایی که در زمین های سخت، با توفیق همراه بوده است، از تی بی ام هایی با چرخ های برش گردان و صفحات برش مدور استفاده گردیده است.

Tbmهاي غير دايره اي قرن بيست و يکم

استفاده از ماشين هاي حفار بزرگ با قطر بيش از 14 متر، نتيجه رشد و توسعه سريع ماشين هاي حفار تمام مقطع تونل مي باشد. اين توسعه عظيم در اغلب کشورهاي صنعتي جهان، به خصوص آلمان و ژاپن اتفاق افتاده است. در کشور اسلواکي نيز، سرمايه گذاري هاي خصوصي در زمينه مذکور، نقش بسيار مهمي را در اين روند بازي مي کند. توسعه ماشين هاي حفار تمام مقطع بر اساس طرحي از روش تونلسازي اتريشي و با هدف دستيابي به حفاري مقاطع ايده آل در هر پروژه، انجام شده است که در متن زير به طور کامل بررسي مي شود.


مقدمه
امروزه ماشين هاي حفار با قطرهايي بيش از 14 متر در اغلب پروژه ها استفاده مي شوند. به عنوان مثال در پروژه مادريد در اسپانيا، يک سپر حفار از نوع فشار تعادلي زمين (epb) با قطر 2/15 متر ساخت شرکت هرنکشت آلمان، در پروژه تونل آبشار نياگارا در کانادا، يک دستگاه tbm با قطر 4/14 متر مخصوص حفاري در سنگ هاي سخت، ساخت شرکت رابينز، در سوئيس، يک ماشين tbm به قطر 4/14 متر ساخت شرکت ويرث و در هلند نيز يک دستگاه tbm به قطر 87/14 متر ساخت شرکت فرانسوي nfm ، به کار گرفته شده است.
يکي از مشکلات موجود در حفاري تونل هاي راه و راه آهن با 2 يا 3 لاين، توسط ماشين هاي بزرگ حفار تمام مقطع دايره اي، حفاري در بخش پاييني مقطع تونل مي باشد. از طرفي تمام طول تونل هاي حفر شده با اين دستگاه ها، مي بايست با نصب ستون نگهداري شود. ولي ماشين هاي تمام مقطع غير دايره اي مقاطع زيادي را در حين حفاري ايجاد کرده و اين مشکل را به کلي برطرف کرده است.


Tbmهاي غير دايره اي با عملکردي مناسب
ژاپن، يکي از پيشرفته ترين کشورهاي جهان در زمينه طراحي ماشين هاي حفار تمام مقطع غير دايره اي مي باشد و به لحاظ قرارگيري اين کشور در کنار دريا و وجود خاک نرم در تمام شهرهاي صنعتي آن، طرح هاي عمده اي به منظور ساخت تونل در سنگ هاي رسوبي و خاک نرم، در نظر گرفته شده است. يکي از مزيت هاي ماشين هاي حفاري دو جداره تونل ها اين است که تونل حفاري شده، فضاي کمتري را چه در ارتفاع و چه از نظر عرضي اشغال کرده و روباره کمتري نيز در مقايسه با ماشين هاي حفاري تک جداره، نياز دارد. نقص اصلي اين روش با توجه به دلايل استاتيکي، نياز به ستون نگهداري در محل تقاطع اين دو مقطع دايره اي است. يک مورد ديگر در رابطه با ماشين هاي چند سپره دايره اي، استفاده موفقيت آميز از آنها براي ساخت ايستگاه هاي مترو مي باشد. با يک ماشين سپري دايره اي که ديسک هاي برشي آن در مرکز و محيط صفحه حفار گسترده شده اند، سطح مقطع هاي مختلف مي توان ايجاد کرد که مسير دوران اين ديسک ها با تنظيم و يا تغيير زاويه چرخشي هريک قابل تغيير است. با همين روش، مقاطع مختلفي مثل مستطيل، بيضي و دايره ايجاد مي شود. روش سپري dplex (حفاري پيوسته موازي) در ساخت خط 11 متروي توکيو در ژاپن از طرف شرکت هيتاچي به کار گرفته شده است.

استفاده از tbmهاي غير دايره اي در خاک نرم
ماشين هاي تمام مقطع دو سپره مخصوص حفاري در خاک هاي نرم نيز طراحي شده اند. يک سپر DPLEX براي حفاري يک مسير سه لاينه با مقطعي به عرض 2/17 متر و طول 8/12 متر و سپر ديگر نيز، يک صفحه حفار چهارتايي است که براي پايداري و استحکام از نوع فشار تعادلي بوده و سرعت چرخش يک نقاله حلزوني را دارد.
اين TBM با ترکيبي از روش هاي چرخشي و لغزشي ديسک هاي برشي وارد عمل شده و از نوع دوغابي مي باشد.
TBMهاي غير دايره اي مخصوص سنگ سخت
شرکت هاي Wirth و Robbins هر يک به ترتيب در 17 و 22 سال گذشته، بر روي ساخت اين نوع ماشين حفار متمرکز بوده اند. از سال 1991 تاکنون، شرکت ويرث، در حال ساخت ماشين هاي حفار پيوسته مي باشد که به طور موفقيت آميزي در کانادا به کار گرفته شده است. در اين نوع ماشين ها روش کف بري به طور واضح، کارآيي عمليات حفاري را به ازاي هر ديسک، افزايش مي دهد. اين تکنولوژي، در حال حاضر به منظور تعريض تونل ها، مورد استفاده قرار مي گيرد. ماشين هاي حفار تعريض کننده تونل ساخت شرکت ويرث، مدل H-HST، TBM500/1440، توانايي حفاري تونل هايي با قطر بيش از 4/14 متر را خواهند داشت. يکي از اين ماشين ها در ساخت تونل Uetlibery زوريخ، در سال گذشته به کار گرفته شد. اين دستگاه داراي يک مقطع بيضوي با عرض 4/14 متر و ارتفاع 2/14 متر مي باشد.
شرکت آمريکايي Robbins نيز يک ماشين تونلسازي تمام مقطع مخصوص حفاري در سنگ سخت، ساخته است که با اسکنه هاي شعاعي، به طور موفقيت آميزي مورد استفاده قرار گرفته است.
TBMهاي غير دايره اي سنگ سخت
نياز به ساخت بيش از 50 کيلومتر تونل در اسلوواکي، شرکت هاي TBM ساز را به فکر توسعه تکنولوژي حفاري سريع و اقتصادي انداخت.
استفاده از TBMهايي با مقطع غير دايره اي با توجه به عدم نياز به کف برداري تونل ها در اسلوواکي و ضرورت استفاده از مقاطع نعل اسبي، کاملاً منطقي به نظر مي رسيد. در اين نوع TBMها دو صفحه اضافي دوتايي ايجاد شد که جمعاً 4 صفحه حفار چرخشي را شامل مي شود. دو صفحه حفار جلويي به شکل دايره بوده و زير آنها دو صفحه ديگر با مقاطع استوانه اي ديده مي شود که قابليت حفاري سقف و کف تونل را خواهند داشت. ماداميکه دو صحفه بالايي، سقف تونل را حفر مي کند، صفحات پايين کف تونل را مي تراشند. حتي ممکن است با توجه به سختي سنگ در برخي از شرايط، صفحات استوانه اي، حفاري سقف تونل را انجام دهند. بدين طريق يک حفاري کاملاً اقتصادي و مقرون به صرفه خواهيم داشت. يکي ديگر از مزاياي بکارگيري TBMهايي با دو صفحه اضافي در مقايسه با TBMهاي دايره اي، هنگام رويارويي با تغييرات زمين شناسي مي باشد که در چنين مواقعي، صفحات بالايي توسط جک هاي هيدروليکي با صفحات پايين جايگزين مي شوند.
اين امتياز، امکان دستيابي به فضاي بالاي صفحات استوانه اي را بدون نياز به ايجاد حفاري اضافي، ممکن مي سازد.
يک TBM به منظور انجام حفاري با مقاطع نعل اسبي مي تواند همراه با روش اتريشي مورد استفاده قرار گيرد. بدين طريق که يک صفحه حفار غير دايره اي با دو صفحه حفار اضافي با مقطع گلابي شکل براي TBM، طراحي شده است که دستيابي به مقطع نعل اسبي را آسان مي کند. اين روش تلفيقي از دو روش، حفاري با TBM و روش اتريشي مي باشد. استفاده از اين دستگاه در سنگ ها و خاک هاي نرم، همراه با سپر و نصب آستر بتني ميسر خواهد شد.


نتيجه
مزاياي اقتصادي يک TBM غير دايره اي با مقطع نعل اسبي، براي ساخت تونل هاي تمام مقطع با طول زياد، بسيار جالب توجه است. هزينه حفاري يک تونل با TBMهاي غير دايره اي بسيار کمتر از TBMهايي با مقطع دايره است.
- هزينه حفاري در سنگ، به دليل ايجاد مقاطع کوچک تر حدود 20 تا 30 درصد کمتر مي باشد. به اين معنا که هزينه هاي پرداخت شده براي الکتريسيته و تغيير ديسک هاي برشي نيز کمتر خواهد بود.
- هزينه ساخت آستر بتني يک تونل با محيطي کوچک، حدود 15 الي 20 درصد کمتر است.
- عمليات پرکردن و فشرده سازي فضاي زير سطحي تونل هاي راه و راه آهن مي تواند باعث افزايش سرعت رانش تونل شود.
معايب TBMهايي با مقطع غير دايره اي نيز به شرح زير است.
- صرف هزينه هاي بيشتر براي ساخت يک ماشين حفار با پيچيدگي هاي بيشتر
- افزايش تعداد حلقه هاي مورد نياز به منظور نصب آستر بتني تونل ها
شايان ذکر است که در تونل هايي با طول بيش از 3 کيلومتر، استفاده از ماشين هاي حفاري غير دايره اي، مزاياي بيشتري نسبت به TBM هايي با مقطع دايره خواهند داشت.


منبع: نشرفن مهندسي معدن شماره 37و 38

Tbmها چگونه راه خود را مي يابند؟

Tbmها و رودهدرها مي بايست با مهارت هرچه بيشتر، تمام طول تونل را در شرايط زمين شناسي سخت و متغير حفر کرده و همواره شيب و خط تراز طراحي شده را کنترل نمايند.
اين عمليات يک روند پيچيده را شامل مي شود که ابتداي آن به صورت طراحي ذهني قبل از حفر چاه دسترسي و پايان آن برگزاري مراسم افتتاحيه است. بين اين دو مرحله، فعاليت هاي عمده اي نظير لوله کشي، برق کاري، نگهداري و عمليات مساحي و نقشه برداري زيرزميني انجام مي شود.
امروزه با وجود سيستم هاي راهنماي حفاري، استفاده از تيم نقشه بردار، کار بيهوده اي تلقي مي شود. اين ابزار راهنما طي چند سال گذشته، استفاده از ترازياب هاي قديمي را در انجام عمليات نقشه برداري زيرزميني، به شدت کاهش داده است.
انجام عمليات نقشه برداري توسط نقشه برداران قديمي و با استفاده از ترازياب هاي بسيار ابتدايي و نوارهاي اندازه گيري در نواحي کوهستاني و در زير توده هاي عظيم سنگ هاي سخت با مشقت زيادي همراه بوده است. بدون شک، استفاده از سيستم هاي راهنماي پيشرفته کنوني، نقش پررنگي در کارآيي عمليات نقشه برداري و دسترسي راحت به اطلاعات درست و منطقي خواهد داشت.
اين ابزار شامل gps به منظور آماده سازي پروژه هاي زير سطحي، دستگاه هاي جهت يابي ژيروسکوپي براي تعيين دقيق جهت و فاصله سنج هاي حيرت انگيز مجهز به اشعه نوراني مي باشند. سيستم هاي راهنماي الکترونيکي نيز به عنوان فن آوري برتر، ادامه عمليات نقشه برداري را بسيار آسان کرده است. اين سيستم ها در انواع pps، tacs، vmt و zed مي باشند که نمايش دقيق و بدون وقفه موقعيت دستگاه حفار را نسبت به شيب و مسير طراحي شده ميسر مي سازد. تکنولوژي به کار گرفته شده در تمام اين تجهيزات مشابه است.
در ترازياب هاي ابتدايي، از مقياس درجه بندي متاليکي به منظور نمايش زواياي اندازه گيري شده، استفاده مي?شده است. نقشه برداران نيز از يک عدسي محدب براي قرائت صحيح استفاده مي کردند. اندازه گيري فواصل نيز توسط نوارهاي فلزي و به صورت دستي به وسيله يک نفر از پرسنلين انجام مي شد. البته خطاي زيادي به دليل وجود تغييرات ناشي از درجه حرارت در اين روش وجود دارد.
دستگاه هاي تئودوليت جديد که وارد بازار شده است، با روش الکترونيکي و با دقت بسيار بالا، اندازه گيري زوايا و فواصل را انجام مي دهند.
تغييرات مکانيکي جزيي در ساخت اين وسيله و نيز تاثير فشار اتمسفري بر روي اندازه گيري فواصل، به طور خودکار تصحيح شده است.
سيستم راهنماي جديد، توانايي جستجوي هدف و قراول روي خودکار (اتوماتيکي) بر مرکز هدف را داشته و زاويه قراول روي و فاصله دستگاه حفار تا هدف را به طور دقيق قرائت مي کند. اين خصوصيت، دستگاه جديد را به عنوان يک سيستم راهنماي جديد با قابليت کاربري اتوماتيک و امکان کنترل از راه دور با کامپيوتر، جهت نصب در ماشين هاي تونلسازي در جهان مطرح کرده است. در حال حاضر، يک اپراتور مي تواند به کمک اين سيستم هوشمند، از طريق يک نمايشگر، موقعيت دقيق ماشين حفار را با توجه به شيب و مسير طراحي شده مشاهده نمايد.


ماشين آلات حفر تونل t.b.m
دستگاهاي T.B.M يا tunnel boring machine يکي ازمهمترين ماشین آلات حفر تونل مي باشند که قادرند تونل را به صورت تمام مقطع حفرکنند.
تکامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حدقابل توجهی افزایش یابد. امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین ها استفاده میک کنند.






بعد از سالها تلاش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است. در واقع شروع این تحقیقات کوشش های رابینز در سال 1957 میلادی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند در سنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.
در آنزمان به تدریج این دستگاه ها سنگینتر و محکم تر شدند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ های محکم کند است. به عنوان مثال عملکرد نوعی ازاین دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و ديسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلیتی که در بین آنها لایه هایی با مقاومت140mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.




◄ تقسیم بندی ماشین های t.b.m :
1. open t.b.m
2. single t.b.m
3. d.s t.b.m


◄ قسمتهای اصلی این نوع ماشین ها به شرح زیر است:
1. بدنه
2.صفحه حفار
3.ابزار برش
4.چنگ زنها
5.جک های رانش صفحه حفار


◄ نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین :
مواد حفر شده به وسیله سیستمویزه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبهه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند و عمل اتقال را متوقف سازند.
از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آب جدا میشوند.






◄ قیمت این ماشین ها :
قیمت tbm گران است و بیشتر به نوع سفارش داده شده به کارخانه سازنده ونوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمت آنها را می توان در حدود 7 یا 8 میلیارد تومان در نظر گرفت باید دوباره بگویم که حدود قیمت این است و بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد.
از مهم ترین سازند گان این نوع ماشین ها می توان از شرکت ویرث نام برد

دستگاه هاي حفاري اكتشافي

دستگاه هاي حفاري بسته به اهداف مورد نظر در كار متنوع هستند و به طور كلي با توجه به تنوع در روش هاي حفر چاه هاي حفاري حدود 9 مدل از اين دستگاه ها توسط شركت هاي سازنده توليد مي شوند كه از آنها در حفاري هاي چاه آب، نفت، مطالعات ژئوتكنيكي، حفر چاه هاي انفجاري و مطالعات اكتشافي معادن استفاده مي كنند. اكثر اين دستگاه ها در حين حفاري سنگ هاي مسير را خرد كرده و خرده سنگ ها از دهانه چاه خارج مي شوند (Percussion Drills) و در برخي از مدل ها نيز سنگ هاي مسير چاه سالم و با خردشدگي كم از چاه خارج مي شوند (Core Drills). در چند دهه گذشته حفاري هاي اكتشافي با دستگاه هاي مغزه گيري (Core Drill Rigs) انجام مي گرفته و عدم به كارگيري دستگاه هاي نوع Percussion به دو دليل اختلاط خرده سنگ هاي خروجي با سنگ ديواره چاه و عدم امكان بررسي هاي سنگ شناسي و ديگر مطالعات بر روي خرده سنگ هاي خروجي بوده است. در اينجا به آخرين روش هاي مورد استفاده در حفاري اكتشافي اشاره مي شود:




1. حفاري اكتشافي به روش RC:
اين روش در سال هاي اخير به تدريج جاي خود را در حفاري هاي اكتشافي ذخاير معدني باز كرده است. در اين روش براي عدم اختلاط خرده سنگ هاي خروجي با ريزش هاي ديواره چاه، خرده سنگ ها با فشار هوا و يا آب از فضاي بين دو لوله به بيرون رانده شده و تماس با ديواره چاه نخواهند داشت، در مدل ديگري از اين دستگاه ها هواي فشرده و يا آب از فضاي بين دو لوله وارد چاه شده و خرده سنگ ها از فضاي لوله مركزي به بيرون از چاه هدايت مي شوند و بنابراين هيچ نوع آلودگي با سنگ هاي ديواره چاه ايجاد نمي شود. هم اينك بيش از نيمي از حفـــاري هاي اكتشافي در دنيــــا تـــوسط دستگاه هاي، (Reverse Circulation Drilling) RC انجام مي يابد، سرعت زياد و هزينه كمتر از جمله مزيت هاي عمده اين نوع دستگاه ها نسبت به دستگاه هاي مغزه گيري است و در هر پروژه اكتشافي جهت شناخت اوليه و سريع از ذخيره معدني مي توان حفاري را با اين روش آغاز كرد. درحال حاضر در پروژه هاي اكتشافي به منظور ايجاد سرعت و كم كردن هزينه هاي حفاري بيش از نيمي از چاه ها را با دستگاه هاي RC و بخش ديگر را با دستگاه هاي مغزه گيري حفر مي كنند.
البته اين روش معايبي نيز دارد مثلا در صورت افت و كم بودن فشار هوا ممكن است كاني هاي سنگين نظير طلا به ته چاه سقوط كنند و يا اينكه در صورتي كه كاني سازي در درزه هاي ريز باشد احتمال خروج كانه ها از خرده سنگ ها و سقوط آنها در چاه وجود دارد در حال حاضر حفاري RC تا عمق 500 متر نيز امكان پذير است.


2. حفاري چند جهتي و يا Directional Drilling Core:
در اين نوع روش حفاري پس از حفر كردن يك چاه در عمق مشخصي از چاه مذكور با توجه به اهداف موردنظر مي توان چاه هاي انحرافي ديگري حفر كرد و بنابراين با اين روش صرفه جويي زيادي در زمان و هزينه حفاري خواهد شد اين روش در چند سال اخير ابداع شده و هنوز به صورت گسترده در پروژه هاي اكتشافي در سطح جهان استفاده نمي شود و براي ذخاير لايه اي و يا رگه اي كاربرد بيشتري دارد در اين روش جهت كنترل كردن جهت حفاري در عمق از انواع ابزارهاي جانبي در دستگاه حفاري استفاده مي شود و از جمله مهمترين آنها Steerable Core Barrels است در حال حاضر با اين روش چاه هاي تا عمق 700 متر را مي توان حفر كرد.

- - - به روز رسانی شده - - -

توتال استيشن

نحوه استفاده از سيستم هاي راهنما


توتال استيشن هاي جديد (Total Station) با استفاده از يک پايه ثابت در ديواره تونل نصب مي شوند. يک دستگاه گيرنده و بازتاب کننده منشوري نيز به همين ترتيب نصب مي شود. محل قرارگيري هر يک از اين دو وسيله، توسط تيم نقشه برداري و به منظور تعيين موقعيت سه بعدي هر کدام، در سيستم مختصاتي پروژه، مساحي شده است. اين دو نقطه، موقعيت هاي مشخصي هستند که موقعيت ماشين تونلسازي در مراحل بعدي با توجه به همين نقاط تعيين مي شود. با کنترل از راه دور با کامپيوتر، دستگاه توتال استيشن به سمت هدف هاي مشخص شده قراول رفته و فواصل هر يک را با ماشين حفار قرائت مي کند.
دستگاه توتال استيشن زوايا و فواصل بين نقاط هدف را مشخص و به اپراتور منتقل مي کند. يک شيب سنج الکترونيکي نيز بر روي دستگاه حفاري و به منظور اندازه گيري دقيق هرگونه انحراف به چپ يا راست و يا اختلاف با شيب طراحي، نصب شده است. نتايج اين اندازه گيري ها با استفاده از معادلات مشخص توسط تيم نقشه برداري، پردازش مي شوند. در پايان کار نيز با استفاده از يک سيستم معروف (Poltinger Precision System) فايل داده هاي موجود که در هنگام راه اندازي برنامه کامپيوتري سيستم راهنما و به عنوان داده هاي اوليه طراحي به سيستم داده شده بود با اطلاعات مکان يابي به صورت درجا و بدون وقفه مقايسه شده و نتايج آن به صورت نمايش نمودارهاي جهت دار به اپراتور ماشين حفار منتقل مي شود. ساير اطلاعات مفيد نيز در صفحه نمايشگر اپراتور مشهود مي باشد.
قابليت فرعي، ولي مهم سيستم هاي راهنماي الکترونيکي، محاسبه سريع، انتخاب و جهت يابي آسترهاي پيش ساخته بتني در تونل ها است. با اين قابليت، خصوصيات هندسي حلقه ها، ميزان انبساط سيلندر و محکم نبودن عقب دستگاه نصاب، نوع رينگ و محل قرارگيري قطعه راهنماي حلقه ها و نيز ترتيب قرارگيري رينگ ها، مشخص مي شود. نمايش گرافيکي نصب رينگ ها و نيز ترتيب نصب آنها، از طريق يک پايگاه داده و به منظور استفاده تحليلي در مديريت ساخت تونل انجام مي شود.
کليه عمليات سيستم راهنماي توتال استيشن مذکور به استثناي جابجايي دوره اي دستگاه و منشور انعکاس دهنده نصب شده روي ديواره تونل، بدون استفاده از دست و به صورت تمام اتوماتيک انجام خواهد شد. اين ويژگي باعث افزايش دقت جابجايي و به حداقل رساندن زمان پروژه و نيز عدم نياز به پرسنل بيشتر مي باشد.
فاکتورهاي اوليه موثر در عملکرد موفق اين سيستم شامل موارد زير است.
1- ايجاد خط ديد کاملاً واضح بين دستگاه توتال استيشن و نشانه ها
2- پايداري پايه ها جهت نصب هدف هاي روي ماشين و نيز دستگاه هاي توتال استيشن و منشور نصب شده روي ديواره تونل
3- اطلاع دقيق از موقعيت هدف هاي نصب شده روي ماشين متناسب با خط مرکزي
4- پيمايش منظم و خودکار تونل جهت تأييد و تطبيق اطلاعات بين سيستم راهنما و موقعيت نهايي تونل
استفاده از سيستم راهنماي الکترونيکي در مقايسه با روش هاي دستي مانند سيستم ليزر و شبکه بندي نقاط هدف، امتيازات زيادي دارد که از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد.


1- کاهش نياز مداوم به پرسنل نقشه برداري
2- ثبات يکنواخت و دقت بالا در کنترل شيب و خط مرکزي طراحي شده
3- کاهش خطاي قرائت
4- افزايش بهره وري در نتيجه کاهش موثر زمان عمليات نقشه برداري
5- قابليت جانمايي اختياري دستگاه توتال استيشن در مقابل نياز دستگاه هاي راهنماي ليزري به قرارگيري در يک تراز دقيق
6- ذخيره اطلاعات به صورت خودکار در حين عمليات
7- ايجاد فايل ها و نقشه هاي در حين کار (AS-built) از موقعيت منطقه و فايل هاي Ascll و Pdf به منظور بررسي هاي بيشتر


در اوايل سال 1980، آقاي آلوين پلتينگر (Alwin Poltinger) اداره يک گروه مهندسي و نقشه برداري را در آلمان بر عهده داشت که اين گروه در حال ساخت يک سيستم راهنما به منظور استفاده در نقشه برداري هاي زيرزميني به نام Dywidag بودند. پس از مدتي اين گروه منحل شد و آلوين پلتينگر، شخصاً فعاليت هاي مربوط به ساخت اين سيستم را ادامه داد. امروزه سيستم راهنماي بسيار معروف (Poltinger Precision System)PPS در اغلب پروژه هاي تونلسازي استفاده مي شود.
امروزه اکثر نقشه برداران، با استفاده از سيستم هاي راهنماي پيشرفته و ابزارهايي دقيق، عمليات نقشه برداري در مناطق کوهستاني را انجام مي دهند و اين سيستم نيز به عنوان تکنولوژي برتر در جهان پذيرفته شده است.

ماشین آلات ویژه معادن روباز

برای عملیات مختلف معدنکاری در معادن روباز٬ علاوه بر ماشین آلات عمومی معدن از ماشین های ویژه ای استفاده میشود که عملیات حفاری و بار گیری را انجام میدهند . مشخصه این ماشین ها در آن است که به علت عدم محدودیت فضا در معادن روباز ابعاد آنها را بزرگ در نظر میگیرند و این امر سبب میشود که ما شینهای یاد شده با راندمان بالا کار کنند و استفاده از آنها اقتصادی باشد . مهمترین ماشینهای ویژه معادن روباز به شرح زیر است :


بیل مکانیکی (power shovel)


بیل مکانیکی یکی از متداولترین ماشینهای معدن روباز می باشد در مواردی که سنگهاو مواد معدنی نرم باشند ٬ این دستگاه عمل حفر و بارگیری را تواما بر عهده دارد در مورد سنگها و مواد معدنی سخت ٬ ابتدا آتشباری انجام میگیرد و سپس از بیل مکانیکی برای بارگیری مواد استفاده میشود . امروزه برای کار در معادن مواد نرم –به ویژه معادن زغال سنگ – بیلهای مکانیکی بزرگی ساخته شده است که ظرفیت برخی به بیش از 138 متر مکعب نیز میرسد.این ماشین از قسمتهای مختلفی مانند ارابه٬ موتور و جرثقیل٬ دکل ٬بازو و صندوقه تشکیل شده است.


دراگلین(drag line)


وسیله ای است که برای خاکبرداری و حفر مواد نرم در قسمتهای گود به کار میرود . شکل عمومی این دستگاه نیز شبیه بیل مکانیکی اما صندوقه این دستگاه به دو رشته کابل متصل است که به وسیله این کابل ها میتوان آن را در قسمتهای مختلف به کار برد .به طور مختصر شیوه کار این دستگاه به این صورت است که ابتدا کابلها را رها میکنند و صندوقه دستگاه را به پایین گودال میفرستند سپس به وسیله کابل دیگری آنرا روی زمین میکشند که به این ترتیب صندوقه از مواد معدنی پر میشود


بیل چرخشی (bucket wheel excavator)


یکی از ماشینهای متداول در معادن روباز و به ویژه معادن زغال می باشد قسمت اصلی این دستگاه را چرخ بسیار بزرگی تشکیل میدهد که قطر آن به 16 متر نیز میرسد. این چرخ ٬ زواید سطل مانندی دارد که در نقاط مختلف محیط آن معلقند و ضمن گردش چرخ و تماس آن با مواد معدنی باعث حفر این مواد میشود و سطلها از مواد پر میشوند و پس از رسیدن به قسمت بالای چرخ مواد درون سطلها بر روی نوار نقاله ای ریخته میشود . راندمان این دستگاه هنگام کار بسیار بالا میباشد . انواع معمولی آن قادر است تا 1500 متر مکعب در ساعت مواد معدنی را حفر و به وسیله نوار نقاله خود به فاصله 130 متری منتقل کند از این رو وسیله بسیار مناسبی برای باطله برداری از روی مواد معدنی میباشد


بولدوزر(bulldozer)


در جلو دستگاه یک بیل بزرگ و در عقب آن چنگکهایی وجود دارد و دستگاه روی زنجیر حرکت میکند همن گونه که میدانیم مواد معدنی یا باطله نرم را به وسیله بیل حفر میکنند ولی برای مواد سخت تر ازبولدوزر استفاده میشود .


حفر کننده برجدار (tower excavator)




این دستگاه شبیه دراگلین است و معمولا همراه با سایر ماشینهای معادن روباز از قبیل بیل مکانیکی و دراگلین به کار میرود به ویژه به هنگام بازسازی معادن روباز از این وسیله استفاده میشود زیرا بیل یا دراگلین قسمتهای بالای قسمتهای بازسازی شده را به خوبی نمیتوانند پر کنند .دستگاه دارای دو برج متحرک در جلو وعقب است که آندو را به ترتیب در قسمت انبار باطله و در جلو قسمتی که هنوز استخراج نشده است قرار میدهند . در بالای برجها قرقره هایی وجود دارند که چند رشته کابل از درون آنها عبور میکنند . به ای کابلها صندوقه ای متصل است که در اثر حرکت کابلها بین دو برج نوسان میکند و مواد باطله را به بالای انبار این مواد منتقل میکند.


بیل هیدرولیکی(hydraulic excavator)


این دستگاه نیز شبیه بیل مکانیکی می باشد با این تفاوت که حرکت صندوقه آن توسط چند بازوی هیدرولیکی انجام میشود

آشنايی با دستگاه نلسون

استفاده از نيروي گريز از مركز براي پرعيار سازي مواد معدني به سال 1925 برمي گردد. اما دستگاه نلسون در سال 1978 توسط Byron Knelson در كانادا طراحي و ساخته شده و در دهه 1980 و 1990 توسعه و گسترش يافته است. در حال حاضر در 2500 واحد توليد كنسانتره در 70 كشور جهان، از دستگاه نلسون براي پرعيار سازي فلزات گرانبها و سنگين مانند عناصر گروه پلاتين، جيوه، طلا و مس آزاد استفاده مي شود.
اين دستگاه از نيروي گريز از مركز براي افزايش نيروي ثقلي ذرات تا 60 برابر، در ابعاد ميكرون تا 6 ميليمتر كاربرد دارد. ذرات آزاد طلا با ابعاد 30 ميكرون توسط اين دستگاه، تا 96 درصد قابل بازيابي ست. حتي ذرات آزاد طلا تا 2/0 ميكرون توسط اين دستگاه قابل بازيابي بوده ولي بازيابي در اين ابعاد كاهش مي يابد.
دستگاه ثقلي نلسون از يك كاسه مخروطي شكل داخلي و يك مخروط خارجي تشكيل شده است كه با سرعت حدود 400 دور در دقيقه در جهت عقربه هاي ساعت مي چرخد و لذا نيروي ثقلي وارد بر ذرات را تا حدود 60 برابر افزايش مي دهد. خوراك دستگاه نلسون پس از عبور از سرندهاي ارتعاشي يا Hoppers از طريق يك لوله مركزي به دستگاه وارد مي شود و ذرات در اثر نيروي گريز از مركز، در داخل شيارهاي كاسه مخروطي تجمع مي يابند. به منظور جلوگيري بيشتر ذرات در داخل شيارها، ژاكت هاي آب در روي شيارها تعبيه شده است. آب با فشار به بستر فشرده نفوذ مي كند تا يك بستر سيال از ذرات را ايجاد نمايد. در اثر اين عمل، ذرات سنگين همچنان در شيارها باقي مي مانند ولي ذرات سبك از داخل بستر سيال جدا شده و به قسمت مركزي دستگاه حمل شده و به طور پيوسته از دستگاه خارج مي شوند.
پس از سيكل باردهي، جريان خوراك به داخل دستگاه قطع مي شود تا كنسانتره تجمع يافته در شيارهاي داخل مخروط، توسط آب شسته شده و از محل مربوط به خود استحصال مي شود. بعد از استحصال كنسانتره همين سيكل كار مجددا تكرار مي شود.
جنس كاسه مخروطي شكل داخلي معمولا از پلي اورتان، كه يك ماده مقاوم در برابر سائيدگي ست انتخاب مي شود. اندازه دستگاه نلسون با قطر كاسه مخروطي شكل مشخص مي شود.


از مهمترين پارامترهاي موثر در دستگاه نلسون، مي توان به موارد زير اشاره كرد:

دبي جريان و فشار آب مورد نياز براي ايجاد بستر سيال

مدت زمان سيكل توليد كنسانتره

دبي جريان پالپ خوراك

نسل پيشرفته يا اخير دستگاه نلسون كه در حقيقت نسل پنجم اين نوع دستگاهها به شمار مي رود، نسبت به مدل هاي قبلي، از مزاياي زير برخوردار است:

افزايش در خوراك ورودي

افزايش در بازيابي

كاهش در آب مصرفي تا 60 درصد در مقايسه با مدل هاي قبلي

كاهش در حجم توليدي كنسانتره توليدي

كاهش در هزينه هاي عملياتي و نگهداري

سري هاي مختلف دستگاه جدا كننده نلسون:

دستگاه جدا كننده نلسون تخليه از مركز

دستگاه نلسون با قدرت بالا

دستگاه نلسون با تخليه دستي

دستگاه نلسون براي بازيابي جيوه

دستگاه نلسون با تخليه متغير پيوسته

دراگلاین

معمولا برای روباره برداری و یا حفاری در معادن مختلف مورد استفاده قرار میگیرند و جامی که توسط کابلهایی قابل هدایت است دراگلاین را قادر به حفاری در شرایطی میکند که دیگر وسایل توانایی کار را در آن شرایط ندارنداز این ماشین میتوان برای حمل مواد سخت و نرم استفاده کرد و لی مواد مورد نظر در صورت سخت بودن ابتدا باید توسط آتشباری خرد شده باشند.


یکی از بزرگترین دراگلاین های ساخته شده ارتفاعی در حدود 23 متر را دارا بوده و هزینه ساخت آن به بیشتر از 250000 دلار میرسد .
دراگلاینها کاربردهای مختلفی داشته و با توجه به اینکه میتوانند سطحی بسیار پایین تر از سطح استقرار خود را حفاری نمایند وسایل مفیدی برای به کار گیری در معادن روباز هستند سطل مورد نظر با استفاده از دو کابل هدایت میشود به این صورت که توسط کشش کابلهای مذکر جام دستگاه به سمت آن کشیده شده و در ضمن حرکت از مواد پر میشه و سپس میتوان آنها را از قسمت زیرین دستگاه که قابل باز شدن است در مکان مورد نظر تخلیه کرد محل استقرار دراگلاین به طور معمول بر روی پله بوده پله مورد نظر را حفر میکند .

ماشین رنده(Plow systems)

معرفی سیستم های خودکار ماشین رنده(Plow systems) در لایه های با ضخامت کم تا متوسط


استخراج زغال با استفاده از ماشین های رنده ( Plow ) ، یک روش اقتصادی جذاب برای جبهه کار بلند در لایه های نازک تا متوسط است ، بنابراین ماشین های رنده مزیت های زیادی نسبت به زغالبرها (Shearer ) دارند ازجمله :
- استخراج و بارگیری زیاد تا 1500 تن در ساعت در لایه های تا یک متر ضخامت ( برخی از انواع آنها تا ضخامت 0.6 متر نیز قادر به کار می باشند) .
- پروفیل کم و کوچک ماشین رنده ( Plow) نیاز به کندن سنگ مجاور برای رفع موانع ماشین ندارد ، بطوریکه رنده زیر طاق سپر (Shield ) باقی می ماند ، این یک فاکتور مهم در کاهش سنگ ، گرد و گبار ، فرسودگی تجهیزات و هزینه های آماده سازی زغال است .
- این سیستم خودکار ایمن ترین سیستم موجود جبهه کار بلند می باشد .
- امروزه سیستم رنده جبهه کاربلند بصورت خودکار و کنترل از راه دور شده است .پرسنل فقط برای نصب ، تعمیرات و نگهداری لازم است و کارهای کنترل از راه دور در مرکز کنترل مدخل جبهه کار و یا در اتاق کنترل در سطح زمین صورت می گیرد . این نه تنها راندمان بالا را سبب می شود بلکه استاندارد ایمنی بالا را برای پرسنل فراهم می کند .
- مقدار گاز متان در مقایسه با زغال بر ( Shearer) کاهش چشمگیری می یابد ، زیرا ماشین رنده یک عمق برش کمتری را استفاده می کند ، این سیستم همچنین تهویه بهتری را برای جبهه کار فراهم می آورد .
- بخاطر اصول برش (کندن) ماشین رنده نسبت به زغال بر ، گرد و غبار کمتری تولید می شود .
- همچنانکه توسط رنده فضا های جدیدی از سقف کنده شده و در معرض دید قرار می گیرند ، کنترل سقف اصلاح میشود، بنابراین یک رأس بهینه برای فاصله جبهه کار با سپرها که با پیشروی خودکار آنها بهینه تر میگردد ، بوجود می آید .
طراحی سیستم ماشین رنده (Plow system design )
سختی و ضخامت لایه زغال در رابطه با نیروی برش لازم بوسیله رنده ، پارامترهای اصلی هستند که در هنگام طراحی پرو*ژه ماشین رنده برای مقدار تولید خواسته شده بایستی در نظر گرفت . انستیتو تحقیقات زغال آلمان (DMT ) یک روش برای تعیین نیروی محرکه و دیگر پارامترهای مطرح برای عملکرد رنده در مرکز آزمایش خود توسعه داد .
DBT این روش را در طراحی رنده جبهه کار بلند سرتاسر دنیا بکار برد. داده ها و اطلاعات بدست آمده از مرکز آزمایش ، برای تعیین مقاومت برش یک جبهه کار زغال بخصوص استفاده شدند . این یک فرآیند تجربی است و نتایج با اطلاعات پایه بیش از یک صد آزمایش زیرزمینی بدست آمده از سال 1985 در آلمان ، لهستان ، امریکا و دیگر کشورها تطبیق داده شد .
نتایج این آزمایش ها بعنوان ورودیهائی برای یک طیفی از عمق برش ، قدرت و سرعت رنده و سیستم ناو زنجیری برای کار در جبهه کار بلند مورد تقاضا بکار گرفته شد . دو نوع سرعت برای ماشین رنده در نظر گرفته شد :
1- روش میانبر یا سبقت : در این حالت رنده همیشه سریتر از ناو زنجیری حرکت می کند ، بنابراین چندین لایه بار روی ناو زنجیری قرار می گیرد .
2- روش ترکیبی : رنده هنگام حرکت از بالا ی جبهه کار به دم جبهه کار سریعتر از ناو زنجیری عمل می کند و از پائین به بالا کندتر از ناو زنجیری حرکت می کند .
برای تعیین بهترین روش ممکن و سرعت های بهینه ، DBT یک برنامه نرم افزاری ویژه ای را توسعه داده است .
نتیجه این کارها به ابداع سیستم رنده شرکت DBT موسوم به (Reischaken ) منجر شد.
سیستم رنده DBT (DBT Plow System)
یک نوع از این ماشین رنده موسوم به Gleithobel مناسب برای لایه های کم ضخامت ، بدون توجه به شیب لایه و یا سختی زغال طراحی شده است . ریل این رنده (Plow) 9-38 به بخشی از ناو که در سمت سینه کار قرار می گیرد متصل است . همینطور که از نام آن مشخص است از کفشک های رنده تا 38 میلیمتر می توان استفاده کرد. این ماشین طوری طراحی شده که هر قطعه از رنده و یا ریل آن براحتی در جبهه کار زیرزمینی تعویض شود .
بخاطر طراحی انعطاف پذیر ، ارتفاع رنده بسادگی با وارد کردن و یا خارج کردن موانع مته ها تا 400 میلیمتر قابل تعدیل است ، بنابراین بدنه رنده به سرعت می تواند با تغییرات کوچک در ارتفاع لایه تطبیق داده شود . تنظیم ارتفاع تا 300 میلیمتر بوسیله بالا و پائین کردن چرخ دنده حلزونی صورت می گیرد . مته ها نیز برای ماکزیمم اجرا قابل تنظیم هستند .
مزیت های این ماشین :
- مقدار بالای پیشروی در جبهه کار بلند با راندمان بالا ، حتی در لایه های با ضخامت کم امکان پذیر است .
- استفاده از سیستم رنده در لایه های نازک تا متوسط باعث شده ، عملیات در جبهه کار بلند به کمترین هزینه برسد .
- تعمیرات در طی فرآیند معدنکاری (اگرلازم باشد) بسادگی و بسرعت انجام می شود ، بطوریکه رنده در طول جبهه کار قابل دسترسی است .خطری در طی تولید و انتقال نیست ، هزینه تعمیرات کم است .
- تعدیل سریع ارتفاع برش رنده از طریق تیغه ها
تعدیل سریع و آسان برای مقابله با تغییرات پیش آمده در ضخامت لایه زغال و یا گسل ها و سنگهای نفوذی .

دریفتر (Drifter)

دریفترها نوع دیگری از سیستم حفاری ضربه ای که مشابه چکش های حفاری اند اما از آنها سنگین تر اند به نحوی که حمل آنها به کمک حفار امکان پذیر نیست . این نوع چکش ها قادرند در جهات مختلف (افقی ، به سمت پایین ، به سمت بالا) چال حفر کنند . این ماشین برای چالهایی با قطر بین 5/2 تا 6 اینچ و عمق 100 فوت طراحی شده اند . سرعت چالزنی این نوع ماشین برای سنگهای بسیار سخت مثل گرانیت بین 30 تا 60 فوت در ساعت و برای سنگهای رسوبی (سخت) بین 70 تا 150 فوت در ساعت متغیر است . وزن دریفترها بین 75 تا 260 پوند متغیر اند .
این ماشین حفاری عم ً در معادن زیر زمینی و حفر تونل مورد استفاده زیاد دارد . هنگامی که از دریفتر برای حفر چالهای افقی یا بالاسر استفاده می شود برای ایجاد تراست یا فشار کافی از سیلندر هیدرولیکی یا پنوماتیکی (هوا یا به طور کلی گاز) استفاده می شود . اما در حفر چالهای با جهت به سمت پایین سنگینی خود ماشین ، تراست مناسب را ایجاد خواهد کرد . انواع جدید این ماشین قادرند تا در هر دقیقه 2000 ضربه به لوله حفاری وارد کنند .
دریفترها همچنین بر حسب قطر چالی که حفاری می کنند به 4 گروه تقسیم می شوند :
.1. دریفترهای سبک که قادرند چالها با قطر تا 3 اینچ حفر کنند .
.2. دریفترهای نیمه سنگین که قادرند چالها با قطر بین 3 تا 5/4 اینچ حفر کنند .
.3. دریفترهای سنگین که قادرند چالها با قطر 4 تا 5 اینچ حفر کنند .
.4. بالاخره دریفترهای بسیار سنگین که قادرند چالها با قطر بین 5 تا 6 اینچ حفر کنند

انواع مته ها و معرفی دریفتر
الف) مته های مورد نیاز در سیستم حفاری چرخشی (Rotary)
.1. مته های تیغه ای :
این نوع مته ها از دو یا سه یا چهار تیغه تشکیل شده اند . که با فاصله 180 درجه ، 120 درجه و 90 درجه در کنار یکدیگر قرار گرفته اند . نوع دو تیغه ای آن را دم ماهی نیز می نامند . جنس تغه ها معمولاً از کربور تنگستن است و هرچه طول آنها کمتر باشد بازدهی مته بیشتر خواهد بود و به روی مته ها منافذی تعبیه شده که گل حفاری پس از عبور از این منافذ قطعات خرد شده ته چال یا چاه را به سطح منتقل و باعث تمیز شدن ته چاه می شود .
عمر مته های تیغه ای به دلیل کاربرد در سنگهای نرم معمولا بیش از 1000 فوت خواهد بود و مقدار بار روی مته برای سنگهای سخت بین 1000 تا 2000 پوند به ازای هر اینچ مته است .
.2. مته های چرخشی مخروطی :
مته های چرخشی مخروطی یا غلتکی بر حسب نوع ساختمان آنها به چند زیر گروه تقسیم می شوند این تقسیم بندی اولین بار در سال 1909 توسط هوارد هیوز ارائه شده است .
در بعضی مته های مخروطی شکل نحوه قرار گیری مخروط نسبت به یکدیگر شبیه علامت بعلاوه ، ضربدر یا صلیبی است که به آنها مته های مخروطی شکل تقاطعی می نامند . این نوع مته ها در سنگهای سخت ، بازدهی خوبی دارند .
تعداد مخروط مته می تواند یک ، دو ، سه ، چهار ، پنج یا حتی شش عدد برسد اما رایج ترین آنها مته های مخروطی است .
باید توجه داشت که به دلیل نیاز به حفر چال یا چاه در سنگهای بسیار سخت در سال های اخیر تغییراتی در این نوع مته ها به وجود آمده است . در این مته ها ارتفاع دندانه ها بسیار کم و جنس آنها از کربورتنگستن و سر دندانه ها کاملاً گرد و صاف است و چون شبیه دگمه اند بدان مته های دگمه ای می گویند .


.3. مته های تک غلتکی (یک مخروطی)
این نوع مته در سیستم حفاری چرخشی برای سنگهای شکاف دار ، سنگهایی با خاصیت خراش اندازی ، سنگهایی با سختی متوسط و برای طبقات شیبدار کاربرد دارد چون در این وضعیت امکان انحراف چال یا چاه با این نوع مته به کمینه خواهد رسید . شکل مته تقریبا کروی و به روی آن دندانه های نیمه کروی یا V شکل که از آلیاژ سخت تشکیل شده تعبیه شده و برای عبور گل حفاری به ته چاه جهت انتقال قطعات بریده شده ، معمولاً یک سوراخ روی مته ایجاد می شود .


دریفتر (Drifter)
دریفترها نوع دیگری از سیستم حفاری ضربه ای که مشابه چکش های حفاری اند اما از آنها سنگین تر اند به نحوی که حمل آنها به کمک حفار امکان پذیر نیست . این نوع چکش ها قادرند در جهات مختلف (افقی ، به سمت پایین ، به سمت بالا) چال حفر کنند . این ماشین برای چالهایی با قطر بین 5/2 تا 6 اینچ و عمق 100 فوت طراحی شده اند . سرعت چالزنی این نوع ماشین برای سنگهای بسیار سخت مثل گرانیت بین 30 تا 60 فوت در ساعت و برای سنگهای رسوبی (سخت) بین 70 تا 150 فوت در ساعت متغیر است . وزن دریفترها بین 75 تا 260 پوند متغیر اند .
این ماشین حفاری عم ً در معادن زیر زمینی و حفر تونل مورد استفاده زیاد دارد . هنگامی که از دریفتر برای حفر چالهای افقی یا بالاسر استفاده می شود برای ایجاد تراست یا فشار کافی از سیلندر هیدرولیکی یا پنوماتیکی (هوا یا به طور کلی گاز) استفاده می شود . اما در حفر چالهای با جهت به سمت پایین سنگینی خود ماشین ، تراست مناسب را ایجاد خواهد کرد . انواع جدید این ماشین قادرند تا در هر دقیقه 2000 ضربه به لوله حفاری وارد کنند .
دریفترها همچنین بر حسب قطر چالی که حفاری می کنند به 4 گروه تقسیم می شوند :
.1. دریفترهای سبک که قادرند چالها با قطر تا 3 اینچ حفر کنند .
.2. دریفترهای نیمه سنگین که قادرند چالها با قطر بین 3 تا 5/4 اینچ حفر کنند .
.3. دریفترهای سنگین که قادرند چالها با قطر 4 تا 5 اینچ حفر کنند .
.4. بالاخره دریفترهای بسیار سنگین که قادرند چالها با قطر بین 5 تا 6 اینچ حفر کنند.


واگن دریل ( Wagon drill)
واگن دریل نوع دیگر از سیستم حفاری ضربه ای است که چالزن از طریق تسمه ها به دکل نصب گردیده و به صورت خشاب وار بر روی دکل بالا و پایین می شود و مجموعه چالزن و دکل بر روی ارابه دو یا سه چرخ لاستیکی سوار گردیده اند که به همین دلیل به آن واگن دریل می گویند .
واگن دریل با زوایای مختلف می تواند چال حفر کند که در مجموع چال با واگن دریل
در مقایسه با انواع چکش های حفاری در شرایط یکسان از نظر سنگ با سهولت و کیفیت بهتری انجام می گیرد . از واگن دریل برای حفر چالهایی با عمق 150 فوت و قطر تا 5/4 اینچ برای سنگهای نیمه سخت و سخت استفاده می شود . اما به طور رایج عمق چالهایی که با واگن دریل حفاری می شوند تا 30 فوت است .




چکش حفاری (Jack hammer)
ابتدایی ترین نوع سیستم حفاری ضربه ای می باشند ، (Jack hammer) . که عم ً برای حفر چالهای با قطر کم (یک تا دو اینچ) به کار برده می شود . انرژی این ماشین توسط هوای فشرده تامین و معمولاً از آنها جهت حفر چالهای با عمق کم استفاده می شود . چون کلاً جهت چالهایی که با این سیستم حفاری می شوند به سمت پایین است لذا به آنها سینکر (Sinker) نیز می گویند .
طبقه بندی چکشهای حفاری بر حسب وزن آنها است که بین 30 تا 90 پوند متغیراند . اگر چه در موارد نادر چکشهای حفاری برای حفر چالهایی تا عمق 20 فوت به کار گرفته شده اند اما بیشتر از آن برای حفر چالهای تا عمق 10 فوت استفاده می شود .
چکش های حفاری یا پیکورها بیشتر در معادن زیر زمینی و کارهای ساختمانی و حفر چال برای انفجارهای ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند .

آشنايي با بيل هاي خاك انداز Lhd

به طور كلي ماشين هايي كه براي كار در معادن مجاز شمرده مي شوند بايد از هر لحاظ ايمن بوده و با توجه به محيط محدود معدن هاي زير زميني نسبت به ابعادي كه دارند از كارايي بالايي برخوردار باشند ،كه تمام اين ويژگي ها در مورد اين ماشين صادق است.




اين مدل از بيل خاك انداز داراي 4 بخش عمده ميباشد كه عبارتند از:
• مجموعه ي موتور و اجزاي وابسته به آن
• اتاقك اپراتور
• ترمز هاي ماشين
• سيستم اطفاء حريق
كه به ترتيب به توضيح هر قسمت خواهيم پرداخت.
موتور: اين بخش شامل قسمت هاي زير مي باشد :
1.موتور
2.سيستم اگزوز
3.منبع سوخت
4.منبع آب


◄ موتور: دستگاه داراي يك موتور انژكتوري ديزل به نام 3306 Caterpillar شش سيلندر ميباشد.


◄ سيستم اگزوز:سيستم اگزوز اين ماشين خود داراي 3 قسمت مي باشد:
الف) لوله اي كه به خروجي چند تايي گاز موتور وصل شده است.
ب)scrubber يا فيلتر.
پ) لوله ي خروجي گاز.
در مورد Scrubber لازم به توضيح است كه دو وظيفه ي مهم به عهده دارد،اول تميز كردن گازهاي خروجي از موتور كه به علت بسته بودن محيط كار دستگاه از اهميت بالايي برخــوردار اسـت و دوم سرد كردن گازهاي خروجــي كه اين عمـل با استفاده از آب انجام مي گيرد و ميتوان آن را بخشي از سيستم اطفاي حريق دانست . Scrubber خود داراي يك منبع آب ميباشد كه بايد تا سطح مشخص شده اي از آب پر شود ولي براي تامين آب مورد استفاده ي آن از يك منبع آب در سمت چپ ماشين استفاده مي شود اين منبع باScrubber در ارتباط بوده و كمبود آب آن را جبران ميكند.




◄ منبع سوخت:اين بخش در سمت راست ماشين قرار گرفته است و با توجه به ابعاد آن به راحتي قابل شناسايي است.
◄ منبع آب:اين بخش آب مورد نياز Scrubber را تامين ميكند و در سمت چپ ماشين در پشت Scrubber قرار دارد.




◄ اتاقك اپراتور:
اتاقك اپراتور : اين قسمت داراي يك ورودي در جلوي ماشين مي باشد كه براي ورود و خروج اپراتور مورد استفاده قرار ميگيرد ولي در موارد اضطراري اپراتور ميتواند از قسمت انتهايي اتاقك كه داراي يك دريچه ي متحرك است خارج شود. به دليل حفظ سلامتي اپراتور اتاقك وي داراي يك گارد محافظ اضافي ميباشد.
درون اتاقك اپراتور امكانات فراواني وجود دارد از قبيل:
** فعال كنندها ي سيستم اطفاء حريق كه يكي به صورت دستي كار ميكند و ديگري به صورت خودكار.
** امكانات لازم براي كنترل حركات ماشين
** كپسول آتش نشاني كه در مواقع خاص براي خاموش كردن آتشهايي كه سيستم اطفاي حريق آنها را شناسايي نكرده و يا خارج از ماشين به وجود آمده اند به كار ميرود.
** سيستم ترمز هاي ماشين كه از اهميت بالايي برخوردار است.
** نشان دهنده ي زمان تعويض فيلتر كه داراي يك هشدار دهنده ميباشد و زماني كه فيلتر بايد تعويض شود را با رنگ قرمز نشان ميدهد.
** خاموش كننده ي اضطراري ماشين كه در مواقع خطر با قطع كردن جريان هواي مورد نياز موتور آن را خاموش ميكند.
** كليد چراغ هاي ماشين كه داراي 4 حالت است.


◄ ترمزهاي ماشين:ترمزها به دليل وزن بالاي ماشين و بار سنگين آن بايد هر هفته تست و در صورت نياز تعمير شوند علاوه بر اين تست كردن ترمزها به وسيله ي يك سيستم خودكار كه در ماشين تعبيه شده است انجام ميگيرد.


◄ سيستم اطفاي حريق: با توجه به محيط حساس معادن زير زميني و لزوم رعايت نكات ايمني سازندگان اين ماشين براي جلوگيري از اتفاقات غير مترقبه اي كه امكان بروز آنها وجود دارد پيش بيني هاي لازم را انجام داده اند ، كه از جمله اين وقايع ميتوان به آتش سوزي اشاره نمود.
اين ماشين به طور كلي شامل دو سيستم اطفاي حريق مي باشد كه يكي به صورت دستي كار ميكند و اپراتور بايد در صورت نياز آن را فعال كند و ديگري به صورت خودكار عمل ميكند و چنانچه آتشي در قسمت هايي از ماشين كه تحت پوشش اين سيستم قرار دارد اتفاق بيفتد بلافاصله شناسايي شده و خاموش ميشود.
الف) سيستم اطفاي حريق دستي:اين سيستم شامل دو فعال كننده مي باشد كه به وسيله ي اپراتور فعال مي شوند . يكي درون اتاقك اپراتور قرار دارد و ديگري درطرف ديگر ماشين ( كنار منبع آب).
ب) سيستم اطفاي حريق خودكار:اين سيستم شامل يك سري سيمهاي نازك در قسمت هاي داخلي ماشين مي باشد كه در صورت ايجاد آتش سوزي قطع شده و سيستم فعال مي شود.
بعد از فعال شدن سيستم اطفاي حريق چه به صورت دستي و چه به صورت خودكار مرحله ي بعدي كار يعني خاموش كردن آتش آغاز ميشود . اين عمل به وسيله ي پودر شيميايي كه درون يك منبع مخصوص قرار دارد و از نازل هاي تعبيه شده در قسمت هاي مختلف داخلي ماشين به بيرون پاشيده مي شود انجام ميگيرد و باعث مي شود آتش در هر نقطه اي از ماشين خاموش شود.




البته تجهيزات ديگري هم براي شناسايي و خاموش كردن آتش در ماشين قرار دارد ، به عنوان مثال سنسور هايي كه در نقاط مختلف اگزوز قرار دارند و دماي گازهاي خروجي موتور را اندازه گيري مي كنند و در صورت بالا رفتن دماي اين گازها از حد خاصي اين سنسورها باعث قطع شدن سوخت موتور و در نتيجه خاموش شدن آن مي شوند و همچنين چند سنسور در سطوح مختلف ماشين قرار دارد و دماي آنها را كنترل مي كند.
به طوركلي ساخت ماشين ها وتجهيزات معدن هاي زيرزميني داراي يك سري محدوديت ها نسبت به ماشين هاي معادن رو باز است، ازجمله اين محدوديت ها ميتوان به فضاي محدود معادن زيرزميني اشاره نمود.به همين دليل اين ماشين داراي ارتفاع كم و طول زياد است! به عبارت ديگر سازندگان LHD تا جاي ممكن از ارتفاع دستگاه كاسته و در عوض به طول آن افزوده اند تا به راحتي در معادن حركت كند ، همچنين براي تخليه ي بار لازم نيست كه جام را تا ارتفاع زيادي بالا برده و سپس با كج كردن آن محتوياتش را درون واگن هاي حمل بار يا روي نوار متحرك بريزد ، بلكه در انتهاي جام يك صفحه ي متحرك وجود دارد كه محتويات جام را به خارج هل ميدهد.

اکسکاواتور بیل چرخشی (Bucket wheel excavator)

اکسکاواتورهای بیل چرخشی، یکی از بزرگ ترین ماشین های حفاری و استخراج در جهان هستند. این ماشین های غول پیکر، با کمک بیل های ( جام ها) خود قادرند به طور پیوسته در زمین های نرم و نیمه سخت به کندن زمین و استخراج کانسارها بپردازند. بیل های این ماشین به دور یک چرخ بزرگ نصب شده اند و با چرخش پیوستهٔ چرخ، ماشین توانایی کندن زمین را دارد و خاک و سنگ استخراج شده به روی نوار نقالهٔ دستگاه ریخته شده و به پشت سر دستگاه و محل بارگیری انتقال پیدا می کند.


یکی از نمونه های جالب این دستگاه در کشور آلمان ساخته شده.( آلمان یکی از سازنده های اصلی این دستگاه است ) اکسکاواتور بیل چرخشی آلمانی بزرگترین ماشین متحرک جهان می باشد با سرعت 0.6 کیلومتر بر ساعت، وزن 45 هزار تن، طول 240 متر، ارتفاع 90 متر، قطر چرخ حفاری 26 متر، دارای 28 بیل، با توانایی استخراج روزانهٔ 200 هزار تن! طراحی این غول حفاری 5 سال طول کشید و 5 سال هم زمان صرف ساختن آن شد تا در سال 1978 این ماشین آمادهٔ بهره برداری در معدن روباز زغال سنگ گشت.


لینک عکس های اکسکاواتور: http://www.google.com/search?q=%D8%A...w=1366&bih=643
منبع: http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%...AE%D8%B4%DB%8C

---

فیلم اکسکاواتور بیل چرخشی (Bucket wheel excavator)

◄ اکسکاواتور جام چرخشي يا ريکلايمر
اکسکاواتور جام چرخشي يا ريکلايمر يکي از بزرگترين انواع ماشين آلات بارگيري در معادن مي باشد. اساس كار ماشين اين استوار است كه يك چرخ دوار بزرگ كه محور آن افقي است و داراي تعداد زيادي (تا 24) جام است توسط ناخنهاي فولادي مواد را كنده ، به بالا مي برد و سپس در حركت دوراني خود مواد را بوسيله نقليه منتقل مي كند . اين وسيله در معادن ليگنيت ، بنتونيت ، خاك رس (كليه موادي كه داراي مشخصات مكانيكي مشابه است) و معادني كه بصورت نواري هستند ، بخوبي و با رغبت بكار مي رود.

در بعضي معادن بزرگ مثل معادن سنگ آهن گل گهر ، چغارت و چادرملو به منظور همگن سازي بار ورودي به کارخانه فرآوري و همچنين ذخيره سنگ آهن مورد نياز کارخانه فرآوري در زمان هايي که معدن قادر به تامين سنگ آهن نمي باشد، ابتدا ابتدا سنگ آهن خرد شده توسط سنگ شکن را در دپوهاي بزرگي که توسط دستگاه استاکر ايجاد مي شود ذخيره مي کنند سپس با استفاده از ريکلايمر از اين دپوها براي تامين خوراک ورودي به کارخانه بارگيري انجام مي شود.

در زير مشخصات و تصاوير يکي از بزرگترين اکسکاوانور هاي جهان که توسط آلمانيها ساخته شده است را مي توانيد مشاهده کنيد. اكسكاواتور جام چرخشي داراي وزني حدود 13000 تن است. قدرت موتور جامهاي آنها كه جمعاً 18 عدد است 3360 كيلو وات است. سرعت برش خاك در محل دندانه ها تا 3 متر بر ثانيه مي باشد . قطر چرخ جامدار در اين حالت 26.6 متر و توان خاكبرداري ماشين 240000 مترمكعب در روز است (ظرفيت اسمي آن 12000 مترمكعب در ساعت مي باشد ) .
طول اين نوع ماشينها بيش از 200 متر و ارتفاع آنها بيش از 100 متر مي باشد. قيمت آنها تا 100 ميليون دلار نيز ميرسد ، 5 سال مونتاژ آن طول مي كشد و براي هدايت آن 5 نفر لازم مي باشد.

لامپهای فلورسنت در معدن

این لامپها از یک لوله ی شیشه های تشکیل شده که محتوای بخار جیوه و گاز آرگون با فشار خیلی کم است .در دو انتهای لوله مزبور دو الکترود از جنس تنگستن تعبیه شده و سطح داخلی لوله نیزبا قشری از مواد فلورسنت اندود شده است . از آنجا که شیشه لامپ فلورسنت ضمن کار داغ نمی شود ودر حقیقت از جمله لامپ های سرد است لذا این لامپها در معادنی که دارای گاز زغال اند بااطمینان خاطر می توان به کار برد . مصرف این لامپها نیز انواع رشتهای کمتر وعمر بیشتر است .
لامپهای فلورسنتی که در داخل معدن به کار می رود، معمولا دارای یک پوشش محافظ است ودر مواردی که از این لامپها در معادن زغال گاز دار استفاده می شود ، حتما باید ضد جرقه باشد و به نحوی ساخته شود که در صورت بروز عیب جریان در آن قطع شود . در شکل زیر چراغ فلوسنت استفاده شده در معادن می باشد .
یکی از اشکالات لامپ های فلورسنت در معادن زغال سنگ آنست که هر گاه شیشه لامپ بشکند ممکن است جرقه داخل آن منجر به ایجاد انفجار در معادن زغال گازدار گردد . به همین خاطر لامپ فلورسنت مخصوص ساخته شده است که به محض شکسته شدن شیشه مدار برق داخل آنها قطع می شود از جرقه جلوگیری میکند .

چکش حفاری (Jack hammer)

ابتدایی ترین نوع سیستم حفاری ضربه ای می باشند ، (Jack hammer) . که عم ً برای حفر چالهای با قطر کم (یک تا دو اینچ) به کار برده می شود . انرژی این ماشین توسط هوای فشرده تامین و معمولاً از آنها جهت حفر چالهای با عمق کم استفاده می شود . چون کلاً جهت چالهایی که با این سیستم حفاری می شوند به سمت پایین است لذا به آنها سینکر (Sinker) نیز می گویند .
طبقه بندی چکشهای حفاری بر حسب وزن آنها است که بین 30 تا 90 پوند متغیراند . اگر چه در موارد نادر چکشهای حفاری برای حفر چالهایی تا عمق 20 فوت به کار گرفته شده اند اما بیشتر از آن برای حفر چالهای تا عمق 10 فوت استفاده می شود .
چکش های حفاری یا پیکورها بیشتر در معادن زیر زمینی و کارهای ساختمانی و حفر چال برای انفجارهای ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند


مته های مورد استفاده در سیستم حفاری ضربه ای:


به طور کلی از سه نوع مته در سیستم حفاری ضربه ای استفاده می شود که عبارتند از :
.1. مته اسکنه ای . (Chisel bit)
.2. مته های تقاطعی (Cross bit)
.3. مته دگمه ای (Button bit)
مته های اسکنه ای غالبا در حفاری های معادن زیر زمینی به کار برده می شوند و چالزن هایی از نوع سینکر و یا چکش حفاری دارای این نوع مته هستند ولی برای چالهای با قطر و عمق زیاد مناسب نیستند و معمولاً برای چالهای با قطر کمتر از 3 اینچ استفاده می شود .
باید دانست که تا چند سال گذشته معمولاً مته های چکش های حفاری و یا دریفتر به شکل اسکنه مشابه نوک قلم خط نویسی در انتهای لوله های حفاری به طور یکپارچه ساخته می شد که در واقع غیر قابل جدا شدن و تعویض بودهند . اما در سالهای اخیر به جای این نوع ساختار ، مته ها غالبا به میله حفاری متصل می شوند . حسن این نوع مته ها آن است که به آسانی قابل تعویض اند و در ضمن در اندازه و اشکال مختلف با درجه سختی متفاوت طراحی گردیده اند . جنس این مته ها غالباً فولادی است اما به دلیل خاصیت خراش اندازی بعضی از کانیها و سنگها ، مته های فولادی گاهی به ازای هر اینچ حفاری باید تعویض گردند و چون از نظر اقتصادی و اتلاف وقت جهت عوض کردن این مته ها مشکلاتی در امر حفاری به وجود می اید ، لذا به تدریج برای ساختن این مته به جای فولاد از کربورتنگستن(WC) که مقاومت بیشتری دارد استفاده می شود . بدین جهت برای چالهای بیش از 3 اینچ مته های از این نوع به شکل دیگری توسعه داده شده که عم ً شباهت به حرف لاتین «X» دارد و در بعضی موارد نیز به علامت بعلاوه «+» طراحی گردیده اند .
معمولاً از مته های ضربدری جهت سنگهای متراکم و سخت ساخته می شود که در چال شیار های مارپیچی ایجاد می کند .
وزن این مته ها بین حدود 600 گرم تا حدود 8 کیلوگرم متغییر است .




واگن دریل ( Wagon drill):


واگن دریل نوع دیگر از سیستم حفاری ضربه ای است که چالزن از طریق تسمه ها به دکل نصب گردیده و به صورت خشاب وار بر روی دکل بالا و پایین می شود و مجموعه چالزن و دکل بر روی ارابه دو یا سه چرخ لاستیکی سوار گردیده اند که به همین دلیل به آن واگن دریل می گویند .
واگن دریل با زوایای مختلف می تواند چال حفر کند که در مجموع چال با واگن دریل
در مقایسه با انواع چکش های حفاری در شرایط یکسان از نظر سنگ با سهولت و کیفیت بهتری انجام می گیرد . از واگن دریل برای حفر چالهایی با عمق 150 فوت و قطر تا 5/4 اینچ برای سنگهای نیمه سخت و سخت استفاده می شود . اما به طور رایج عمق چالهایی که با واگن دریل حفاری می شوند تا 30 فوت است.

كاربرد چكش هيدروليك در تونل

چالشهاى دو كمپانى rammer و آى تى سى براى كاهش هزينه حفارى تونلهاى ريزشى دنياى رقابت موجب شده تا كمپانيهاى سازنده ماشين آلات حفار تونل با چالش تقليل هزينه ها، اعم از سرمايه گذارى و يا عملياتى روبرو باشند.
حفارى تونلهاى با سنگ سست و ترك دار كه داراى ساختار ضعيف هستند همواره از پردردسرترين براى مهندسان حفار تونل به شمار مى آيند. اين تونلها داراى هزينه حفارى و تحكيم بالائى بوده و گاه به علت ريزش در اثر انفجار نه تنها پروژه را متوقف مينمايد بلكه هزينه هاى گزافى
را موجب ميشوند. بدين لحاظ از روش هاى غير انفجارى كه متداول ترين
آنها در چند دهه اخير استفاده از ماشين آلات حفار تى بى ام و رودهدر
است استفاده ميگردد.
كاربرد چكش هيدروليك در تونلچالشهاى دو كمپانى rammer و آى تى سى براى كاهش هزينه حفارى تونلهاى ريزشىدنياى رقابت موجب شده تا كمپانيهاى سازنده ماشين آلات حفار تونل باچالش تقليل هزينه ها، اعم از سرمايه گذارى و يا عملياتى روبرو باشند.حفارى تونلهاى با سنگ سست و ترك دار كه داراى ساختار ضعيف هستند همواره از پردردسرترين براى مهندسان حفار تونل به شمار مى آيند. اين تونلها داراى هزينه حفارى و تحكيم بالائى بوده و گاه به علتريزش در اثر انفجار نه تنها پروژه را متوقف مينمايد بلكه هزينه هاى گزافىرا موجب ميشوند. بدين لحاظ از روش هاى غير انفجارى كه متداول ترينآنها در چند دهه اخير استفاده از ماشين آلات حفار تى بى ام و رودهدراست استفاده ميگردد.تى بى ام، بسيار گران و داراى زمان تحويل طولانيست و تنها براىتونلهاى بسيار طولانى با سنگ با مقاومت فشارى نه چندان متغير قابلاستفاده ميباشد. چنانچه مقاومت فشارى سنگ با مقدار پيش يينى شدهمغاير باشد، عملا تى بى ام فلج شده و براى جبران آن نياز به تغييرات گاهاساسي در تى بى ام ضرورى است كه خود مي تواند ماهها به طول بيانجامد.نكته ديگر اين كه إين سرمايه گذارى عظيم، تنها براى يك پروژه قابلاستفاده ميباشد.رودهدر ها تنها ميتوانند سنگ هاي با مقاومت فشارى تا 60 مگا پاسكال رابه صورت اقصادى حفارى نموده و چنانچه سنگ مستحكم تر در بين راهباشد نياز به روش انفجاري است كه خود نيز با مسائل متعدداضافه حفارى و تحكيم روبرو خواهد بود. هزينه حفارى بارودهدرها به علت مصرف بالاى ناخن هاى برش و مصرفبالاى برق نسبتا زياد ميباشد.براى مقابله با معضلات دو روش فوق، استفاده از چكشتخريب هيدروليك كه برروى بيل مكانيكى نصب ميگردد ازاواسط دهه1980 با موفقيت بسيار شروع گرديد.چكش هاى نوينى را براى سهولت عمليات حفارى تونلتوليد شده است كه بطوريكه در حال حاضر اين چكشها با حجمحفارى بسيار بالا و عمر طولانى مخصوص حفارى تونل توليدمي گردند. مزيت اين روش هزينه سرمايه گذارى كم، عدمنياز به ماشين آلات خاص مثل تى بى ام و رودهدر و سهولتنگهدارى و استفاده اين ماشين آلات براى عمليات ساختمانىغير تونلى پس از اختتام پروژه است.بهره گيرى از روش حفارى تونل با چكش تخريب درتونلهاى با سطح مقطع كوچك، به علت ابعاد بيل مكانيكىو نيز مشكلات تهويه عملى نبوده و لذا كمپانى آ ى تى سىسوئيس ماشين آلات حفارجديدي را ابداع نمودهاست كه در تصوير ملاحظه مي شود. اين ماشينميتواند در همه گونه سنگهاى سست عملياتحفارى تونل را با سرعت بالا و هزينه كم انجامدهد.در سنگهاي يكپارچه محكم گاه از روشانفجار استفاده ميشود. آي تى سى براى لقگيرى و رگلاز و قله شكنى و بالاخره بارگيرىسريع استفاده ميگردد. قابليت انعطاف اين ماشين باعث شده تا ايده آل براى تونلهاى بابافت سنگ متغير باشد.از مزاياى ديگر آن سهولت در انتقال است بهطوريكه ميتوان آن را در دو جبهه كارى منتجاز يك تونل دسترسي، متناوبا استفاده نمود.اپراتور ميتواند بر حسب شرايط از يكى از دوموتور برقى يا ديزل آن استفاده نمايد كه دراين صورت شكل تهويه مرتفع ميگردد. آىتى سى در چهارظرفيت براى تونلهاى با مقطع 8 الى 60 مترمربع توليد مى گردد.

شاول چیست؟ (?What is Shovel)

شاول چیست؟
شاول نوعي از مجموعه بيل مكانيكي است كه براي بارگيري سنگهاي سخت (واستثنائاً خاكها) و اغلب در فضاي باز (معادن روباز) مورد استفاده قرار مي گيرد.
شاولها در استخراج هاي سطحي به روش نواري و كاواكي مورد استفاده قرار مي گيرند. در روش نواري روباره برداشته شده و در يك بخش استخراج شده قبلي مجاور ريخته مي شود و ماده معدني زير روباره بوسيله ماشين ديگري بارگيري شده و به قسمت ديگري برده مي شود.
شاولها توانايي كندن و بارگيري مواد واقع در سطح ايستايي ماشين يا بالاتر از آن را دارند.


◄ انواع شاول :
1- شاول استاندارد :
در معدنكاري سطحي و براي اهداف عام بكار مي رود. از آنها براي بارگيري انواع كانسنگها و باطله استفاده مي شود. ظرفيت آنها معمولاٌ بين 7 تا 40 متر مكعب مي باشد.


2- شاولهاي دكل بلند :
داراي دكل بلندتر و جام كوچكتر هستند و كاربردهاي خاص دارند. اندازه صندوقه (جام) اين شاولها حدود 25 درصد از انواع استاندارد كوچكتر است و دكل آنها بسته به اندازه جام انتخاب شده 35 درصد و گاهي بيش از آن بلندتر است. شاولهاي دكل بلند ، با صندوقه تا 1.5 متر مكعب نيز ساخته شده اند


3- باركننده هاي زغالي :
مشابه شاولهاي استاندارد مي باشند ولي بيل آنها حدود 75 درصد بزرگتراز انواع استاندارد مشابه است.
ظرفيت اين باركننده ها تا 100 متر مكعب نيز مي رسد.


◄ ساختمان شاولها :
شاولها از سه قسمت اصلي تشكيل شده اند كه عبارتند از :


الف ) شاسي اصلي :
اين بخش پائين ترين قسمت ساختمان شاول را تشكيل مي دهد و از دو بخش ارابه و شاسي ثابت تشكيل شده است.


• ارابه (يا وسيله حركت) : معمولاٌ چرخ زنجيري بوده و توسط آن مي توان ماشين را جابجا كرد. دليل استفاده از چرخهاي زنجيري براي جلوگيري از فرو رفتن شاول در زمين مي باشد. وجود سطح تماس بيشتر چرخهاي زنجيري با زمين ، باعث كمتر شدن فشار وارده بروي سطح (مخصوصاً زمينهاي خاكي و نرم) مي شود.
البته شاولهايي با چرخ لاستيكي نيز وجود دارند كه در مواقعي از آنها استفاده مي گردد كه مقدار بارگيري نسبتاً كم است و شاول به حركت و جابجايي زيادي نياز دارد.


• شاسي ثابت : سازه ثابت اصلي دستگاهي است كه روي ارابه قرار گرفته و بخشهاي ديگري روي آن قرار مي گيرند.






ب) شاسي متحرك :
اين شاسي بر روي محور قائمي كه روي شاسي ثابت قرار گرفته سوار شده و مي تواند حول محور تا 360 درجه دوران كند. كليه وسايل و تجهيزات بارگيري بر روي اين شاسي قرار دارند.


ج) تجهيزات بارگيري :
اين تجهيزات شامل دكل ، بازوي جام ، جام و ماشين آلات مي شود كه همه بر روي شاسي متحرك سوار مي شوند.


• دكل : يكي از بخشهاي كليدي شاول مي باشد و ميله اي است كه به شاسي متصل بوده و به طرف جلوي ماشين زاويه دارد. در قسمت بالاي دكل قرقره شياردار وجود دارد كه كابل بالابري صندوقه از روي آن عبور مي كند.
اتصال دكل به بدنه شاسي بصورت لولايي بوده و دكل مي تواند در جهت بالا و پايين حركت نمايد و بوسيله كابلهاي مخصوص در موقعيت مورد نظر ثابت نگاه داشته شود.


• بازوي جام : از يك طرف به جام متصل بوده و از طرف ديگر به دكل لولا شده است. در زير بازو دندانه هايي وجود دارد كه امكان حركت بازو به جلو و عقب را فراهم مي آورد ، كه اين حركت مبناي نفوذ در سينه كار است.
بازوي صندوقه همچنين مي تواند حول محور اتصال خود به دكل به طرف بالا و پايين حركت نمايد كه اين كار با تغيير طول كابل بالابري انجام مي گيرد.


• جام (ياصندوقه يا بيل) :
كه به انتهاي بازو متصل بوده و در تماس مستقيم با سينه كار قرار مي گيرد. لبه جام به ناخنهاي قابل تعويض مجهز است كه موجب سهولت نفوذ مي گردد. در زير جام دريچه اي وجود دارد كه در موقع قرار گرفتن بيل در موقعيت تخليه به كمك كابل مخصوص باز شده و موا داخل آن تخليه مي شود.
بديهي است كه بين هر يك از بخشهاي ماشين هماهنگي قدرت و ظرفيت وجود دارد ، بعنوان نمونه جنس و وزن جام بستگي به نوع ماده مورد كار دارد.
براي كار در زغال جامها سبكتر بوده و فرم و لبه ناخنهاي آنها نيز متناسب اين كار ساخته مي شود.


◄ بطور كلي عمليات شاول شامل حركات ذيل مي باشد :
• نفوذ كردن در سينه كار و پركردن صندوقه بوسيله بازوي جام (crowding)
• بالا آوردن صندوقه و جدا كردن آن از سينه كار (hoisting)
• دور زدن به محل تخليه ((swining
• تخليه صندوقه بوسيله بازكردن دريچه بيل (dumping)
• چرخش مجدد بطرف سينه كار جهت شروع چرخه بعدي (swining)
• در صورت نياز حركت به محل بارگيري جديد بوسيله چرخ زنجيري (propelling)


شاولهاي قديمي مكانيكي و شاولهاي جديد با نيروي هيدروليكي كار مي كنند. شاولها معمولاً از پائين به بالا (يعني از كف به بالا) بار برمي دارند ولي شاولهايي نيز ساخته شده اند كه بار را از بالا به پائين برداشت مي كنند. شاولهاي معادن بزرگ با ظرفيت جام تا 30 متر مكعب كار ميكنند.
شاول مي تواند بار را بداخل سنگ شكن اوليه كه معمولاٌ سنگ شكني منقول است بريزد ، سپس توسط نوار كه معمولاً تغييرات آن بسادگي امكانپذير است مواد از معدن جابجا مي شوند (اين بحث مربوط به طراحي معدن مي باشد )


◄ سيستم محركه شاول :
دو روش اصلي براي تامين قدرت مورد نياز شاولها وجود دارد :
شاولهاي كوچكتر ، تا ظرفيت حدود 10 متر مكعب ، داراي موتور ديزلي هستند.
ماشينهاي بزرگتر كه از نيروي الكتريسيته براي تامين محركه مورد نياز خود استفاده مي كنند. (اين قدرت مي تواند از طريق كابل دنبايه و برق سه فاز AC تامين شده يا سيستم محركه شاول ديزل الكتريك باشد.
موتورهاي ديزلي قابليت تحرك بيشتري را براي ماشين بوجود مي آورند ولي عمر عملياتي آنها نسبت به انواع الكتريكي كمتر است. در عوض موتورهاي الكتريكي نياز به نگهداري و تعمير كمتر داشته ، عمر عملياتي آنها بيشتر است ، ولي فاقد تحرك كافي هستند. (ضمناً بدليل وجود كابل در اين نوع ، مشكلات نگهداري و تعميرات (نت) و انتقال كابلها به مكان ديگر در هنگام تغيير محل شاول وجود دارد.
به علت اينكه كابلها معمولاً طولاني و سنگين مي باشند ، براي حمل آنها معمولاً از لودر استفاده مي گردد كه گاهاً باعث آسيب ديدگي كابلها مي گردد ، از طرف ديگر بدليل عبور و مرور وسايل و پراكنده بودن كابلها بر روي زمين باز هم احتمال آسيب ديدگي كابل وجود دارد )


◄ سيستمهاي حركتي اصلي كه نيازمند قدرت محركه هستند شامل موارد ذيل مي باشند :


• سيستم بالابري
• سيستم نفوذ در سينه كار
• سيستم حركت دوراني
• سيستم حركت انتقالي


در اكثر ماشنها براي هر سيستم حركتي يك موتور محركه مستقل وجود دارد






◄ استفاده از شاولها (اكسكاواتورهاي كابلي) :
براي كمينه كردن هزينه بارگيري ظرفيت شاول بايد با ظرفيت كاميوني كه با آن كارمي كند هماهنگ باشد. بعنوان يك قاعده تجربي كاميون بايد با 4 تا 5 صندوقه شاول پر شود.
بعنوان مثال اگر كاميوني در حدود 150 تن را در نظر بگيريم ، با توجه به چگالي مواد ، شاولهايي با بيلهاي 20 تا 30 متر مكعبي براي اين چنين كاميونهايي مناسب هستند.
بايد توجه داشت كه ظرفيت واقعي صندوقه با ظرفيت اسمي آن يكسان نيست و معمولاً با ضرب كردن ظرفيت اسمي جام در يك ضريب كه به ضريب بيل DF (Deeper Factor) موسوم است ، ظرفيت واقعي بيل بدست مي آيد. مقدار ضريب بيل بسته به نوع ماده و شرايط كاري مي تواند از حدود 40 درصد تا بيش از 100 درصد تغيير كند.
بطور تجربي اين ضريب به شرح ذيل مي باشد :
براي مواد با قابليت كنده شدن آسان 85 تا 120 درصد
براي مواد با قابليت كنده شدن متوسط 80 تا 90 درصد
براي مواد با حفاري سخت 70 تا 80 درصد
براي سنگ 40 تا 60 درصد


◄ زمان چرخه شاول :
عامل مهم در كارايي شاول زمان چرخه آن است. اين زمان از زمانهاي لازم براي عملياتهاي زير تشكيل شده است :
نفوذ در سينه كار و پر كردن صندوقه بالابري جام
گردش بطرف باربر و گردش بطرف سينه كار
زمان چرخه به زاويه چرخش ، اندازه شاول و مهارت كاربر بستگي دارد و معمولاً از حدود 25 ثانيه تا بيش از يك دقيقه متغيير است.
بيشترين زمان چرخه به گردش شاول بطرف باربر و بازگشت بطرف سينه كار اختصاص دارد (حدود 60 درصد) و در نتيجه نحوه قرار گيري كاميون در كنار شاول از اهميت بالايي برخوردار است.
در آرايشهاي معمولي كاميون در كنار شاول و در سمت چپ ان قرار مي گيرد ، گاهي براي تسريع در كار ، وسيله باربر در صورت مناسب بودن شرايط در هر دو طرف شاول قرار مي گيرد تا زمان مانور كاهش يابد ، زاويه گردش شاول در اين حالتها حدود 90 درجه مي باشد.
با توجه به طولاني تر بودن زمان چرخه كاميون ، معمولاٌ يك شاول به چند كاميون سرويس مي دهد.


◄ مزاياي شاول :


1- هدايت جام ساده است.
2- از پائين به بالا و بالعكس بارگيري مي كند.
3- تخليه بدون جابجايي شاسي مي باشد و فقط با حركت دوراني دكل و اتاقك صورت مي گيرد.
4- سنگ را عملاٌ با ابعاد بزرگ مي پذيرد.
5- در برابر ديوارهاي سنگي بدليل بزرگي جثه و استحكام مقاومت دارد.
6- درسطوح (كف هاي) سست نيز استقرار مي يابد.


◄ معايب شاول :


1- هزينه خريد آن زياد است.
2- حداقل بار را لازم دارد تا اقتصادي كار كند.
3- تعميرات آن پر هزينه است.
4- به علت خصوصيات مانور كم بايد به اندازه كافي جا آماده باشد تا بارگيري صورت بگيرد.


◄ مدت كار شاول :


1- مدت كار شاول 37 درصد
2- تاخيرهاي طولاني (بيش از 15 دقيقه) 42 درصد (كه 33 درصد آن بدي آب و هوا مي باشد)
3- تاخيرهاي كوتاه مدت (كمتر از 15 دقيقه) 21 درصد


گذشته از موارد فوق تاخيرها مي توانند بدلايل زير باشند :
نرسيدن كاميون ، آماده سازي پس از انفجار ، استقرار كاميون ، آماده كردن محوطه ، جابجل شدن بيل ، تعمير بيل ، تسطيح راه ، برداشتن موانع (چوب و آهن آلات) و بدون راننده بودن

چكش اشميت براساس استاندارد astm c805

استاندارد هاي مرتبط:


cn650, bs1881-202, en12504/2, din 1048, iso-din 8045


اين آزمايش به نامهاي چكش بازتاب ، چكش ضربه اي ، يا آزمايش سنجش سختي نيز شناخته مي شود. و يك روش غير مخرب براي آزمايش بتن مي باشد.
آزمايش بر اساس اين اصل است كه بازتاب يك جرم ارتجائي به سختي سطح در مقابل جرمي كه به آن برخورد مي كند وابسته است. در چكش اشميت جرم متصل شده به فنر وجود دارد كه با كشيدن فنر تا نقطه مشخصي ، مقدار انرژي ثابتي به آن داده مي شود. اين كار با فشار دادن چكش به سطح صاف بتن انجام مي شود . بعد از آزاد كردن ، جرم تحت اثر بازتاب ميله چكش ( كه هنوز در تماس با سطح بتن است ) قرار مي گيرد و مسافتي كه توسط جرم طي مي شود و برحسب درصدي از انبساط اوليه فنر بيان مي شود، عدد بازتاب ناميده مي شود. اين مقدار توسط يك نشانه كه در طول يك مقياس مدرج است حركت مي كند ، نشان داده مي شود . عدد بازتاب يك اندازه مطلق است ، چون به انرژي ذخيره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته مي باشد.
مطالعات نشان داده است که سختي سنگ ها با مقاومت فشاري تک محوري و مدول کشساني سنگ ها در ارتباط است در واقع سختي يكي از مفاهيم رايج است كه براي توصيف رفتاري سنگ*ها بكار مي رود. سختي تابعي از عوامل ذاتي چون نوع كاني ها، ابعاد دانه ها، چسبندگي مرزي كاني ها، مقاومت و رفتار الاستيك و پلاستيك سنگ مي باشد. تركيب و اندركنش اين عوامل، تعيين كننده سختي يك سنگ است. روش هاي متعددي براي تعيين سختي سنگ پيشنهاد شده است كه يكي از اين روش*ها بكارگيري وسيله اي به نام چكش اشميت است. كه معروف به آزمايشهاي واجهشي يا ديناميكي است. در اين دسته از آزمايش ها از يك چكش يا وزنه براي ضربه زدن به سطح سنگ استفاده مي شود و ارتفاع واجهش وزنه مقياسي براي سنجش سختي است. هرگونه رفتار پلاستيك يا تغيير شكل بر اثر ضربه، انرژي الاستيك واجهش چكش را كاهش مي دهد. اين آزمايش براي تعيين سختي سنگ و بتن با استفاده از چكش اشميت در صحرا و يا آزمايشگاه بكار مي رود. با استفاده از اين سختي مي توان خصوصيات ديگر سنگ و بتن را مانند مقاومت فشاري آن، تخمين كرد. اين روش كه توسط انجمن بين المللي مكانيك سنگ isrm به صورت استاندارد در آمده است. در مورد سنگ هاي خيلي نرم يا خيلي سخت داراي محدوديت هايي بوده است و نتايج قابل اطميناني ارائه نمي دهد.چکش هاي اشميتي که جهت تخمين مقاومت فشاري بتن بکار مي رودانرژی ضربه فنر در حدود 2.207ژول دارند که برای سازه های بتنی که مقاومتی بین 10 تا 70 مگاپاسکال دارند مناسب است.


نكاتي كه در انجام اين آزمايش مي بايست مد نظر قرار داد. عبارتند از:
1- اين آزمايش تخميني از عدد بازگشتي بتن سخت شده توسط چكش فولادي با نيروي محركه فنر ميباشد.
2- از اين تست مي توان در تعيين يكنواختي بتن درجا استفاده كرد براي تشخيص مناطقي از سازه كه بتن ضعيف يا خراب دارد. همچنين براي روند افزايش مقاومت بتن كاربرد دارد.
3- براي تخمين مقاومت بتن لازم است بين مقاومت بتن و عدد بازتاب رابطه اي بدست آورد. اين رابطه براي هر طرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود. براي تخمين مقاومت در حين ساخت بايد مقاومت نمونه هاي مكعبي در آزمايشگاه تعيين گردد و با استفاده از آن رابطه مذكور بدست آيد. براي تخمين در بتن هاي ساخته شده بايد رابطه فوق براساس تعيين مقاومت نمونه هاي كر بدست آمده از سازه تعيين شود. (aci-228 r روشهاي تعيين مقاومت درجا بتن )
4- براي يك طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تاثير عوامل مختلفي از جمله رطوبت سطحي بتن ، روش بدست آوردن سطح نمونه و عمق كربناتاسيون بتن تاثير مي گذارد . اين عوامل بايستي در رابطه اي كه براي تخمين مقاومت بدست مي آيد و تفسير نتايج تاثير خودش را نشان دهد.
5- با توجه به تخميني بودن اين آزمايش نمي تواند تعيين كننده در رد يا قبول بتن باشد.
6- براساس موارد مندرج در استاندارد astm-c805 و نشريه 72 و همچنين 283-ک مرکز تحقيقات ساختمان و مسکن ، نتايج حاصل از اين روش تنها محدود به کيفيت لايه سطحي بتن (عمق حدود 30 ميليمتر ) بوده و تعيين مقاومت فشاري واقعي بتن با آزمايش شکستن (جک مقاومت فشاري) بتن امکانذير مي باشد. علاوه بر ان از اين وسيله بيشتر به منظور مقايسه بتن هاي با نسبت اختلاط و ميزان رطوبت يکسان استفاده مي شود.


وسايل آزمايش :
- چكش بازتاب (اشميت)
- سنگ سنباده جهت سائيدن سطح بتن هوازده و همچنين مسطح كردن سطح بتن
- سندان يا صفحه فولادي از جنس فولاد بسيار سخت با قطر 15 سانتيمتر جهت كاليبراسيون


انتخاب سطح آزمايش :
- حداقل ضخامت عضو مورد آزمايش 100 ميليمتر مي باشد.
- مناطق متخلخل و داراي ترك و پوسته شده و هوازده نباشد.
- در مناطق ماله كشيده شده و زبر اعداد بزرگتري نسبت به مناطق قالب بندي شده مي دهد.


آماده كردن سطح :
- سطح انتخابي حداقل 150 ميليمتر
- سائيدن محل مذكور درصورتي كه زبر يا ناصاف يا پوسته شده است و مسطح كردن آن
- سطح خيس عدد كمتري مي دهد. و سطح زبر عدد بيشتر . سطوح كربناته بايد قبل از آزمايش به مدت 24 ساعت خيسانده شود. يا سطح كربناته برداشته شود.
- بتن هاي روي سطح زمين با ساير بتن هاي قسمت هاي سازه اي نبايستي با هم مقايسه شوند.
مواردي كه در جوابها تاثير مي گذارد.
- بتن يخ زده عدد بسيار بيشتر مي دهد
- دماي چكش اشميت تاثير دارد ( دماي كمتر از 18- سانتي گراد)
- جهت ضربه ( عمودي ، افقي )
- چكش هاي مختلف حتي از يك كارخانه از يك تا سه واحد اختلاف دارند.
- عدم كاليبراسيون و سرويس كردن دستگاه
- جوابهاي يكسان در روي صفحه كاليبره تائيد كننده جوابهاي صحيح براي نمونه هاي ديگر نمي باشد.


روش آزمايش :


1) چكش اشميت : پلانژر(ميله چكش) روي نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چكش به سنگ، به داخل بدنه فرو مي رود. اين عمل باعث فشرده شدن فنر داخل چكش مي گردد. ضامن فنر در سطح انرژي تراكمي مشخصي آزاد شده و به وزنه اي كه بالاي پلانژر قرار دارد ضربه وارد مي كند. ارتفاع واجهش وزنه از روي خط كش قرائت مي شود و به عنوان مقياسي براي تعيين سختي استفاده مي شود. اين وسيله قابل حمل بوده و در همه جا قابل استفاده است. مدلهاي گوناگوني از چكش اشميت با سطوح انرژي متفاوتي ساخته شده است. براي مثال چكش نوع l انرژي ضربه اي معادل 74/0 نيوتن متر توليد مي كند.


2) قاعده فولادي : قاعده فولادي به وزن حدودي 20 كيلوگرم كه نمونه را محكم در داخل خود نگه مي دارد. نمونه هاي استوانه اي شكل داخل يك غلاف v شكل يا استوانه اي شكل با شعاعي برابر شعاع مغزه قرار مي گيرند.


3) آنويل(سندان) فولادي استاندارد براي كاليبره كردن چكش : نمونه مورد آزمايش بايد معرف سنگ مورد مطالعه باشد. در صورت امكان بهتر است كه از قطعات بزرگتر براي آزمايش استفاده شود. چكش اشميت نوع بايد روي مغزه هاي (54 ميلي متر) يا بزرگتر و يا نمونه هاي بلوكي شكل كه هر ضلع آنها حداقل 6 سانتي متر باشد مورد استفاده قرار گيرد.


مراحل انجام آزمايش:
الف) چكش اشميت قبل از هر آزمايش توسط يك آنويل (سندان) استاندارد، كاليبره مي شود. ميانگين ده قرائت روي آنويل استاندارد محاسبه شده و از آن براي تعيين ضريب تصحيح استفاده مي شود.
ب) سطحي از نمونه كه زير پلانژر قرار مي گيرد بايد كاملا صاف و پرداخته شده باشد (چه در صحرا و چه در آزمايشگاه). اين سطح و همچنين ماده سنگي زير آن از هر گونه ناپيوستگي موضعي مربوط به توده سنگ باشد.
پ) قطعات مجزا و سنگ را بايد محكم به يك پايه صلب بست تا نمونه در طي آزمايش از هرگونه تكان يا لرزش محفوظ باشد.
ت) مقدار سختي بدست آمده بستگي به راستاي قرار گيري چكش دارد. طبق پيشنهاد isrm بهتر است كه چكش در يكي از سه وضعيت قائم به سمت بالا، افقي و يا قائم به سمت پايين قرار بگيرد.


- در هر سطح آزمايش 10 بار انجام شود و فاصله هركدام از هم 2.5 سانتيمتر كمتر نباشد و چنانچه سطح بتن خرد و شكسته شود آن نتيجه قابل قبول نيست.
- اعدادي كه بيش از 6 واحد با ميانگين فاصله دارند حذف گردد.
- اگر بيش از 2 نمونه حذف شود كل آزمايش باطل است.


در هر حالت مقدار انحراف چكش نبايد بيشتر از مثبت و منفي 5 درجه باشد. در صورتي كه امكان انجام آزمايش در هيچ يك از جهات ذكر شده نباشد مي توان آزمايش را با زاويه اي دلخواه انجام داد و سپس نتايج را براي حالات قائم و يا افقي تصحيح نمود. منحني تصحيح معمولا توسط كارخانه سازنده چكش ارائه مي شود. زاويه قرارگيري چكش و هرگونه تصحيح انجام شده روي نتايج بايد يادداشت و گزارش گردد.
ث)دست كم 20 آزمايش مجزا بايد روي هر نمونه سنگ انجام گيرد. نقاط مورد آزمايش بايد حداقل به اندازه قطر پلانژر از هم فاصله داشته باشند. درصورت ايجاد هرگونه درزه و ترك بر اثر ضربه وارده، نتايج آزمايش باطل و نمونه مربوطه براي آزمايش هاي بعدي غير قابل استفاده خواهد بود. وجود هرگونه خطا در آماده سازي نمونه و روش آزمايش باعث ايجاد مقادير پايين تر سختي مي شود.


◄ محاسبات:
ضريب تصحيح قرائت ها با توجه به كاليبراسيون چكش از رابطه زير بدست مي آيد:

مقدار سختي استاندارد ويژه سندان
-------------------------------------------------------------------------------- = ضريب تصحيح
ميانگين 10 قرائت انجام شده روي سندان كاليبراسيون

براي تعيين سختي اشميت با توجه به اينكه احتمال وجود خطا در مقادير پايين بيشتر است، ابتدا نيمي از داده ها كه كمترين مقدار را دارند حذف شده و از بقيه داده ها ميانگين گرفته مي شود. اين ميانگين در ضريب تصحيح ضرب شده و عدد حاصل به عنوان سختي واجهشي اشميت در نظر گرفته مي شود . با استفاده از سختي واجهشي اشميت ، مي توان بر اساس جداول ارائه شده توسط كارخانه سازنده و زاويه برخورد چكش به نمونه ، مقاومت فشاري سنگ را تخمين زد.


دقت و خطا :
فاصله بزرگترين و كوچكترين اعداد قرائت شده نبايد بيش از 12 واحد اختلاف داشته باشند . تخمين ميزان خطا ممكن نيست.


گزارش نتايج :
- تاريخ و زمان آزمايش
- توضيح دقيق مكانهاي انجام آزمايش و ابعاد عضو مورد بررسي
- توصيف اختلاط بتن و ابعاد درشت دانه
- مقاومت مشخصه بتن
- مشخصات سطح : سطح پودر شده يا ترك دار، پشت بند بودن سطح آزمايش ، نحوه قالب گيري ، نحوه آماده كردن سطح ، نحوه تماس با هوا و محيط اطراف
- مشخصات چكش : شماره سريال و ...
- دماي هوا
- زاويه چكش حين آزمايش
- ميانگين اعداد قرائت شده
- نكات مهم از جمله اعداد حذف شده و شرايط غير عادي


◄ منابع:
1-اورت هوک ؛ ترجمهي طاهريان؛ "مهندسي سنگ کاربردي" ، انتشارات دهخدا، چاپ اول
2-وتوکوري؛ ترجمه ي محمد فاروق حسيني؛ "در آمدي بر مکانيک سنگ" ، نشر کتاب دانشگاهي، چاپ چهارم.
3-سيد رحمان ترابي؛ "مقدمهاي بر مکانيک سنگ" ، انتشارات دانشگاه شاهرود، چاپ اول.


گردآورنده : محمد مهدی مالکی

رودهدر (Roadheader)

رودهدر یکی از ماشین های بازویی برای حفر تونل ها می باشد که اجزای آن عبارتست از: بدنه ، بازو ، سرمته ، ناخن های حفار و سیستم بارگیری.
بدنه دستگاه مرکب از یک ارابه چرخ زنجیری است که تحرک آن را تامین میکند.
موتور اصلی دستگاه معمولا برقی است و توان کلی دستگاه بین 86 تا 625 کیلو وات می باشد.
بازو یکی از بخش های مهم ماشین آلات بازویی است که قابلیت حرکت در امتداد افقی و قائم و در بعضی ماشین ها جلو و عقب را دارد.


سرمته به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود:
•سرمته با برش شعاعی که محور دوران سرمته در امتداد محور بازوست و قطر آن ها بین 50 تا 150 سانتی متر است
•سرمته با برش عرضی که محور دوران آن عمود بر محور بازو است.
سیستم بارگیری: مواد حفاری شده به وسیله خود ماشین جمع آوری و بارگیری می شود. تقریبا در تمام ماشین ها در جلو دستگاه یک سینی وجود دارد که سیستم بارگیری درون آن نصب می شود