الحفر تحت الأرض مقابل السطحي

يحدد نطاق العمل الفئة

تعمل منصات الحفر السطحية من مصطبة تحت سماء مفتوحة: لذا يمكن أن تكون أكبر حجمًا، وتحمل سلاسل قضبان أطول، وتستخدم مطارق أكبر. أما منصات الحفر تحت الأرض فيجب أن تتلاءم مع مقطع النفق، لذا فهي أقل ارتفاعًا وأضيق عرضًا، وغالبًا أكثر أتمتة في مناولة القضبان.

نطاق العمل قيد صارم يُقاس بالمليمترات، وليس تفضيلًا. فالنفق الذي يبلغ ارتفاعه 4 m وعرضه 4.5 m يحدد أقصى ارتفاع وأقصى عرض لكل آلة ستعمل داخله، كما يحدد كيفية توجيه الذراع لحفر حلقة كاملة من الثقوب دون إعادة التموضع. أما منصة الحفر السطحية ذات القدرة نفسها في الحفر فهي عادة أطول وأعرض بمتر أو أكثر، ولا يمكنها ببساطة أن تدخل.

ثم ينتقل أثر نطاق العمل إلى كل قرار آخر. فالحامل الضيق لا يستطيع حمل السلسلة نفسها من القضبان، لذا يكون عمق الثقب لكل قضيب أقصر وتكرار تغيير القضبان أكثر — ولهذا تُؤتمت الآلات العاملة تحت الأرض هذه العملية. والحامل الأقل ارتفاعًا لا يستطيع تركيب المحرك ونظام التبريد نفسهين، لذا يجب إدارة كثافة القدرة وطرد الحرارة بشكل مدروس. والآلة المصممة لتلائم نفقًا تكون عادة مصممة أيضًا لتُشغَّل من كابينة أو محطة تحكم عن بعد مع حماية المشغل، لأنه في واجهة الحفر لا يوجد مكان آمن للوقوف بجوار منصة حفر قيد التشغيل.

النطاقات المنشورة جنبًا إلى جنب

يسرد الجدول أدناه الطرازات السطحية وتحت الأرضية من نطاقنا الحالي مع قطر الثقب والعمق الأقصى، حتى تتمكن من رؤية فرق النطاق مباشرة.

الفئات السطحية وتحت الأرضية (المعاملات المنشورة)

مهمتان مختلفتان تحت الأرض في جدول واحد

صفوف تحت الأرض ليست عائلة واحدة. إنها عائلتان، والخلط بينهما هو الخطأ الأكثر شيوعًا عند قراءة جدول كهذا.

حفر التطوير والإنتاج للثقوب الصغيرة. KJ310 وKJ311 يحفران 32–102 mm، وKJ421 وKJ422 يحفران 42–102 mm، وKM211 يحفر 32–51 mm لأعمال التثبيت بالمسامير. هذه هي جسور الحفر: تستخدم مطرقة صخرية علوية (فئة HC50 أو HC95 أو YG18U) وتحمل ضاغطها الصغير الخاص — 0.7 m³/min عند 6–8 bar على KJ310/KJ311 وKM211، و1.55 m³/min عند 8 bar على KJ421/KJ422 — للغسل وللوظائف الهوائية للساق أو الذراع. هذا الهواء ليس هواء DTH؛ إنه إمداد خدمي، وهو أصغر بمرتبة أو مرتبتين من احتياج المطرقة تحت الثقب.

حفر DTH الكبير تحت الأرض. KQLG-115 هو الشاذ الوحيد: ثقوب 90–152 mm حتى 25 m، ومطرقة DTH 3–4 inch، وطلب هواء معلن 12.0–25.0 m³/min. هذا هو المكافئ تحت الأرضي لجهاز حفر ثقوب التفجير DTH السطحي، ويُستخدم للارتفاعات الهابطة وأعمال ممرات الخام وحفر الإنتاج حيث لا تستطيع المطرقة العلوية تحقيق حجم الثقب. يحتاج إلى ضاغط حقيقي، وهذا الضاغط عادةً ما يكون خارج النفق.

نطاق الثقب يخبرك أي عائلة تنظر إليها قبل أن تقرأ أي شيء آخر. أي شيء في نطاق 30–50 mm مع رقم طراز من خانتين هو عمل تطوير بالمطرقة العلوية؛ آلة من فئة DTH بقطر 90–152 mm هي مواصفة مختلفة تمامًا.

الهواء والضغط والفرق تحت الأرض

يغيّر العمل تحت الأرض معادلة الهواء: إذ يصبح العادم والتهوية قيدًا من الدرجة الأولى، وغالبًا ما يُوضع الضاغط خارج النفق. خطّط لخطوط الهواء وفقدان الضغط قبل اختيار الوحدة.

تترتب على ذلك ثلاث نتائج، وكلها تكلّف مالًا إذا اكتُشفت متأخرًا.

محركات الديزل في وجه الحفر. كل آلة ديزل في وجه تطوير تضيف عادمًا إلى نظام تهوية هو أصلًا عنق الزجاجة عند الجبهة. غالبًا ما تكون سعة التهوية، لا قدرة الحفر، هي التي تحدّد عدد الآلات التي يمكن أن تعمل في وجه واحد. يُفضّل المحرك الكهربائي حيث تتوفر البنية التحتية في المنجم، وحيث يُستخدم الديزل يجب إجراء حساب التهوية لأسطول الآلات، لا لآلة واحدة.

موضع الضاغط. الضاغط الكبير داخل النفق مشكلة ضجيج وحرارة وعادم، لذا يقف عادةً في الخارج ويسير الهواء عبر أنبوب أو خرطوم. في هذا الخط يُفقد الضغط. آلة بسعة 25 m³/min تغذّي مطرقة عبر 100 m من خط أصغر من اللازم تصل إلى المطرقة بضغط أقل مما تشير إليه قراءة المقياس، وتفقد المطرقة طاقة الطرق. اختر مقاس الخط بحسب معدل التدفق، وقلّل الانحناءات والوصلات إلى الحد الأدنى، وافحص الضغط عند المطرقة، لا عند الضاغط.

التهوية وتنظيف الثقب مشكلة واحدة بثوبين مختلفين. كلتاهما تحتاج حجمًا. مطرقة DTH تحت الأرض تحتاج الضغط والتدفق نفسيهما اللذين تحتاجهما نظيرتها السطحية — 17–24 bar لأعمال آبار المياه وإنتاج DTH، مع استهلاك المطرقة المعلن كحدّ أدنى — وترتفع الطاقة النوعية عندما يكون مجرى الهواء العائد مقيّدًا أو عندما يكون الثقب مبللًا. قواعد الضاغط هي نفسها كما على السطح؛ انظر Best Compressor for DTH Drilling وشرح تحديد المقاس في open-pit air guide.

الاستخدام الفعلي لصفوف الحفر السطحي

تنقسم فئات الحفر السطحي في الجدول حسب حجم الثقب وطريقة التعامل مع المصطبة.

إنتاج ثقوب التفجير. KG430 بقطر 90–152 mm حتى 25 m وKG520 بقطر 105–152 mm حتى 25 m هما منصتا حفر للمصاطب بطلب هواء معلن يبلغ 13.0–20.0 m³/min و15.0–22.0 m³/min على التوالي. كلاهما ضحل بحكم التصميم: تُحفر مصطبة الإنتاج حتى مستوى المصطبة التالية، لذا تتوافق سعة 25 m مع ارتفاع مصطبة قياسي مع الحفر الإضافي. قيمتهما تكمن في الأمتار المنجزة لكل وردية على نمط حفر محدد، وليس في العمق.

الأقطار الأكبر. KG550 يغطي 115–254 mm وKG940A يغطي 105–203 mm. يمتد نطاق المطارق فيهما من أدوات 3 بوصات إلى 8 بوصات، ويرتفع طلب الهواء مع المطرقة: يُذكر 15.0–26.0 m³/min لـ KG940A. ثقوب DTH كبيرة القطر هي المجال الذي يهم فيه الضغط والحجم معًا، وحيث يظهر ضعف سعة الضاغط فورًا في شكل عمر افتراضي منخفض للقمة.

الأقطار الصغيرة والمصاطب الأضيق. KZ5 بقطر 90–115 mm حتى 21 m وKG420B بقطر 90–130 mm حتى 25 m هما الطرف الخفيف، مع ذكر 10.0–17.0 m³/min لـ KG420B. يناسبان المصاطب الضيقة وواجهات المحاجر الصغيرة والمقاولين الذين يحتاجون آلة واحدة لأداء عدة مهام.

يُحدَّد معدل الإنتاج على المصطبة بنمط الحفر وحجم الثقب والأمتار المنجزة في الساعة، ومقارنة ذلك بنفق التطوير هي مسألة التكلفة الحقيقية. العوامل التي تحدد التكلفة لكل متر موضحة في ما الذي يحدد تكلفة الحفر لكل متر.

خطوات الاختيار

• قِس المغلاف قبل أي شيء آخر. ارتفاع مقطع الانحراف وعرضه، وأدنى نصف قطر للانعطاف، وحالة الأرضية، وأقصى وزن نقل ستحمله نقطة الوصول. على السطح، قِس المصطبة وطريق النقل.
• حدِّد الغرض: ثقوب التفجير في المصطبة، أو أنفاق التطوير، أو حفر الإنتاج، أو التثبيت بالمسامير أو التقشير. لكل غرض مدى ثقوب مختلف وفئة مختلفة من الماكينات.
• حدِّد قطر الثقب وعمقه لكل ثقب. أعمال التطوير تحت الأرض معظمها 32–102 mm؛ وأعمال الإنتاج بالطرق السفلي (DTH) تحت الأرض تبدأ من حوالي 90 mm وتمتد إلى 152 mm؛ وأعمال المصطبة السطحية تتراوح من 90 mm إلى 254 mm.
• اختر طريقة الحفر وفئة الأدوات المناسبة لذلك القطر وتلك الصخور. الطرق العلوي للثقوب التطويرية الصغيرة، والطرق السفلي (DTH) حيث يفرض القطر أو صلابة الصخر ذلك.
• حدِّد حجم الهواء المطلوب للطريقة. الجَمبو المزوَّد بضاغط خدمة ليس نفس عملية الشراء الخاصة بمنصة DTH تحتاج إلى 12–25 m³/min عند ضغط من ماكينة خارجية.
• تحقَّق من التهوية والخدمات لأسطول الماكينات الذي سيعمل في النفق، لا لماكينة واحدة. عادم الديزل والحرارة وتحديد مقاسات خط الهواء المضغوط كلها تنتمي إلى الحساب نفسه.
• خطِّط اللوجستيات: كيف تصل الماكينة إلى جبهة العمل، وكيف يتبعها الضاغط والقضبان، وكيف يُستبدل مطرق أو ذراع في نفق لا توجد فيه مساحة للعمل.
• تأكَّد من أن حزمة السلامة والأتمتة تطابق متطلبات المنجم — التشغيل عن بُعد، وتصنيف المظلة، وقدرة الماكينة على حفر حلقة من تثبيت واحد.

الأخطاء الشائعة

• قراءة عمود واحد "تحت الأرض" على أنه فئة واحدة. فمنصات التطوير عند 32–102 mm مع ضاغط خدمة 0.7 m³/min ومنصة DTH عند 90–152 mm تحتاج إلى 12–25 m³/min ليست بدائل لبعضها.
• نسيان حدود الأبعاد حتى وصول الآلة. الارتفاع والعرض ونصف قطر الدوران ووزن النقل هي معايير نجاح أو فشل، ولا يمكن تصحيحها لاحقًا.
• إغفال التهوية عند اختيار الآلة. تحدد ميزانية تهوية الجبهة عدد الآلات التي تعمل بالديزل التي يمكنها العمل عند الجبهة.
• تشغيل خط الهواء دون التحقق من الضغط عند المطرقة. الخط الطويل ذو القطر الأصغر من المطلوب يحوّل ضاغطًا جيد الحجم بصمت إلى ضاغط أصغر من اللازم.
• مقارنة منصة سطحية ومنصة تحت الأرض على قدرة الحفر وحدها. فقد صُممتا لأبعاد مختلفة، وانخفاض تكلفة الآلة السطحية لكل ثقب لا قيمة له إذا تعذّر دخولها.
• افتراض أن الأتمتة اختيارية. في جبهة ضيقة، تؤثر مناولة القضبان والتشغيل عن بُعد على زمن الدورة وسلامة المشغّل معًا.
• خلط واجب التطوير وواجب الإنتاج في عملية شراء واحدة. فعادةً ما يتطلب الواجبان آلات مختلفة، والآلة الوسطية بطيئة في كليهما.

قائمة التحقق

• أبعاد الممر أو المصطبة. 2) قطر الثقب وعمقه. 3) صلابة الصخر. 4) قواعد التهوية والعادم. 5) احتياجات مناولة القضبان والأتمتة. 6) حدود النقل والوصول.

الخلاصة

يُحدَّد العمل تحت الأرض أو على السطح حسب نطاق العمل أولاً، وحسب واجب الحفر ثانياً، ويجب أن يتوافق الجوابان. ابدأ من النفق أو المصطبة، ثم الثقب، ثم الطريقة، ثم الهواء — وتحقق من الضغط عند المطرقة لا عند الضاغط. للجانب السطحي من السؤال نفسه، راجع ملاحظات التطبيق حول التعدين في الحفرة المفتوحة؛ وللجانب تحت الأرضي، راجع التعدين تحت الأرض. ينطبق منطق اختيار الحفارة في كيفية اختيار حفارة حفر DTH على كليهما، بمجرد تحديد نطاق العمل.