Сондирането с пневмоударник има дълга история в България. Днес, благодарение на технологиите и иновациите, въвеждани постоянно от водещите световни производители на сонди, българските фирми разполагат с най-модерна техника за сондиране. Сред тях важно място заемат сондите с долен чук, които са много популярни заради почти универсалните си възможности.
Сондите за пробивно-взривни работи (ПВР) в открити рудници и кариери са най-общо три вида: ротационни, с горен чук и с долен чук. Но има и варианти съчетаващи в едно технологиите на горен и долен чук, както и добавяне на долен чук към ротационна сонда.
Ротационните машини са най-големите и тежки сонди, които изпълняват пробиването чрез въртене и голям натиск върху щангите (тръбите), на чиито връх най-долу е монтирано триролково длето, разкъртващо скалата. Използват сгъстен въздух с ниско налягане само за продухването на сондажа и извеждането на шлама. Предлагат най-висока производителност, най-големи диаметри и са предпочитани за ПВР в най-големите мини.
Сондите с горен чук използват пробивни щанги (тръби), завършващи с корона – инструментът изпълняващ пробиването. На лафета има монтиран хидравличен чук (дрифтер), който извършва ротационно-перкусионно действие върху системата от щанги и корона. Този вид сонди предлагат по-висока скорост на пробиване от машините с долен чук, тъй като са изцяло хидравлични. Те са много ефективни, когато се откриват нови хоризонти в кариера или се започва нова кариера, при „сваляне” на определени върхове под различни ъгли на пробиване. Не се препоръчват за сондажи с големи дълбочини и диаметри, тъй като в тези случаи може да се получи нежелано изкривяване на траекторията на пробиване.
Сондите с долен чук са най-разпространения вид. Те могат да се справят отлично със сондирането в различни приложения: мини, кариери и мащабно строителство. Пробиването при тях се изпълнява чрез едновременното въртене на щангите (тръбите) от хидравличната ротационна глава, монтирана на лафета на машината, и възвратно-постъпателното движение на буталото на долния чук, разположен най-долу на върха на щангите. Долният чук се нарича също пневмоударник (потапящ се пневмоударник) и към него е монтирана пробивната корона.
Сондата с долен чук използва по правило мощен въздушен компресор, подаващ големи дебит и налягане, които са необходими както за работата на долния чук, така и за извеждането на шлама от сондажа. Въздухът преминава през вътрешността на щангите (тръбите) и стига до контролна тръба, където се разпределя за задвижване на буталото на чука и за продухване на сондажа (въздухът излиза от малки отвори на короната). Дължините на щангите на съвременните сонди са по 5 m или 6 m, но някои производители предлагат и по-дълги. Обикновено една сонда разполага с комплект щанги от три до осем броя.
Въздушният компресор е един от най-важните агрегати на сондата с долен чук – той изразходва най-много енергия по време на работа на машината и от неговото управление и действие зависи най-вече разходът на дизел. Според водещи производители на сонди с долен чук консумацията на гориво представлява около една трета от общите разходи за придобиване, експлоатация и поддръжка на машината в дългосрочен план. Ето защо консумацията на дизел е един от най-критичните икономически въпроси при вземане на решение за покупка и той определено е свързан с ефективното действие и управление на компресора.
От технологична гледна точка трябва също да се отбележи, че съществуват скални образувания с каверни, особено характерни за варовиковите находища. Наличието на каверни затруднява продухването на сондажа при работа с налягане на въздуха до 25 bar. В случая е необходимо по-високо налягане, например 30 bar, което позволява цялостно издухване на шлама и предпазва от блокиране на щангите.
Сондите с долен чук се предпочитат за сондажи с по-голяма дълбочина и по-голям диаметър от тези с горен чук. При не толкова големи открити рудници ротационната сонда да се окаже твърде мощна като производителност, а инвестицията в нея – неоправдана. В такива случаи е по-добре да се използват две или три сонди с долен чук. Това ще осигури по-голяма гъвкавост при изпълнение на сондирането и ще намали капиталовите разходи.
При избор на конкретен модел сонда с долен чук трябва да се има предвид, че в българските открити рудници и кариери обичайната максимална дълбочина на пробиване е до 18-20 m, а височината на стъпалото обикновено е 15-20 m. В кариерите се използват основно чукове от 4”, а в мините също 5” или 6”.
В днешно време водещите световни производители постоянно търсят и въвеждат варианти за автоматизиране на различните операции на сондирането. Целта, от една страна, е да се намалят разходите за експлоатация и поддръжка, а от друга, да се направи професията на сондьора по-привлекателна, особено предвид системния глад за квалифицирани оператори на минни, кариерни и строителни машини. Чрез автоматизацията се свеждат до минимум най-честите грешки, свързани с позиционирането на сондата, наклона и дълбочината на пробива, които могат да са причина за последващи сериозни разходи за рудника или кариерата, предвид резултата от взривяването. Добавянето на щангите, пробиването и изтеглянето на щангите с инструмента също са автоматични операции при съвременните сонди.
В Западна Европа все по-популярно става дистанционното управление на няколко сонди едновременно от един оператор. Модулът за дистанционно управление, който “копира” интериора на кабината на сондата, може да се монтира в микробус или в диспечерна стая. Популярност набира и използването на предварително изготвени дигитални схеми (планове) за изпълнение на сондирането. Така сондата може автоматично и прецизно да се насочва към следващата позиция според точни устиеви координати, а контролът върху работата ѝ (наклон, дълбочина и време за сондиране) е гарантиран. Това е предпоставка за постигане на напълно автономна работа на сондата – без оператор, което неизбежно ще се случи в близко бъдеще.
На следващите страници представяме четири от известните производители с предлаганите от тях сонди с долен чук според заявените от компаниите моделни гами и технико-технологични преимущества.
EPIROC
Сонда с долен чук Epiroc FlexiROC D55 със стандартна работна дълбочина до 45 m и диаметър на сондиране от 90 mm до 152 mm
Eprioc е един от водещите световни производители на пробивна минна и кариерна техника. В продуктовата палитра на компанията влизат четири вида сонди за ПВР: ротационни, с долен чук, с горен чук и COPROD (съчетава технологията на долния и горния чук). Гамата от сонди с долен чук обхваща 14 модела със стандартна дълбочина пробиване от 29 m до 56 m и диаметър от 85 mm до 229 mm.
Едно от големите предимства на сондите Epiroc е, че в тях се влагат въздушни компресори Atlas Copco, произвеждани от компания, директно свързана с Epiroc. Така всеки модел сонда се комплектова с компресор, който е специално разработен и настроен за нея, а това спомага за съществено намаляване на консумацията на гориво.
В гамата сонди с долен чук важно място заемат четирите модела, оборудвани с уникалната технология SmartROC: SmartROC D50, SmartROC D55, SmartROC D60 и SmartROC D65. Те се отличават с несравнима горивна ефективност благодарение на интелигентното управление на компресора и дизеловия двигател. Чрез използване на CAN Bus компресорът се регулира автоматично, така че да подава точния дебит, необходим на сондата за пробиване и извеждане на шлама в зависимост от работните условия. Това има голямо значение за понижаване на експлоатационните разходи на сондата.
Технологията SmartROC осигурява също напълно автоматична работа – пробиване, подаване на щангите по време на пробиването и изтегляне след достигане на зададената дълбочина. SmartROC е база за допълнително повишаване на автоматизацията и автономността на машината чрез различни системи (опции): автоматично прибиране на лафета, автоматично насочване към точното място за пробиване с точност +/-50 мм, дистанционно управление, както и цялостно управление на дейността (Surface Manager): картографиране, анализ и оценка на сондирането, сравняване на плана с реалните резултати и проследяване на използването на консумативите.
Забележителна е работната станция BenchREMOTE, която всъщност e модула за дистанционно управление. С него един оператор може да придвижва и управлява три сонди, които разполагат с камери, показващи изображения на мониторите пред оператора. При този вариант модулът може да се монтира в микробус. Когато един оператор управлява шест сонди, BenchREMOTE се поставя в диспечерна стая.
През 2021 г. екипът на Епирок България постига впечатляващи резултати в продажбата на сонди за ПВР, като планът за годината е изпълнен на 250%. Доставени са машини с долен и горен чук, както и COPROD. В основата на този успех стои както голямото доверие, което клиентите имат към компанията, така и осезаемите предимства на технологията SmartROC, вече позната и търсена от фирмите за ПВР. Българските клиенти оценяват не само икономическия ефект от управлението SmartROC, но то ги поставя също в много по-малка зависимост от знанията и уменията на оператора.
От Епирок България са защитили патент за SmartROC-управлението на компресора на сондите в Патентното ведомство на Република България. Така клиентите могат да кандидатстват по европейски програми за иновации с финансиране на 50% от стойността на машините.
FURUKAWA
Furukawa Rock Drill е реномиран японски производител на пробивна техника. Портфолиото на компанията е съставено от шест продуктови направления, сред които най-познати в Европа и България са сондите за ПВР и прикачния хидравличен инвентар за разрушаване (чукове, ножици, щипки, грайфери). Furukawa произвежда също минни карети за проходни и производствени сондажи и различни ръчнодържими пневматични инструменти, които са много популярни на пазари извън Европа.
Компанията разполага с разнообразна палитра от сонди за ПВР в открити рудници и кариери: ротационни, с горен чук и с долен чук, известни със своята надеждност, издръжливост и производителност. Най-богатата гама от машини е с горен чук и включва 18 модела, от които четири се предлагат в страните от ЕС. Сондите с долен чук са двe, като само моделът DCR22-II е предназначен за ЕС.
Furukawa DCR22-II е универсална сонда с долен чук. Стандартната ѝ работна дълбочина е до 40 m, а диаметърът на пробиване от 90 mm до 165 mm. Машината е от най-ново поколение и бе сред основните експонати на Furukawa по време на bauma 2019 в Мюнхен – най-голямото изложение за строителна, кариерна и минна техника в света. В сравнение с предходния модел, DCR22-II се отличава с редица подобрения, осигуряващи по-малък разход на дизел, по-висока производителност и повече комфорт за оператора.
Сондата е оборудвана с нов високоефективен компресор, подаващ повече дебит и налягане при по-ниски обороти на двигателя, а това директно намалява консумацията на гориво за метър пробив. Използването на щанги с по-голям диаметър (76-114 mm) свива обема, който се продухва. Така при по-ниски обороти се постига същата скорост на извеждане на шлама от сондажа.
Furukawa DCR22-II се отличава с повишен въртящ момент, осигуряван от ротационната глава, което гарантира по-високо качество на изпълнение в трудни работни условия. Използването на щанги с по-голяма дължина (5 m и 6 m) намалява необходимото време за добавянето им, а производителността се повишава. На свой ред по-голямата сила на отвиване на щангите съкращава времето за тяхното изваждане от сондажа. Новост е въвеждането на режим за забурване, гарантиращ по-ефективно и по-прецизно стартиране на сондирането. Увеличаването на теглителната сила на машината с 50% означава много по-бързо придвижване в сравнение с предходния модел.
Сондата DCR22-II е оборудвана с по-широка кабина за повече комфорт на оператора. В същото време нивото на шума вътре е намалено до 79 dB. Новият дизайн на уредите за управление прави работата с тях по-лека и удобна. Всички настройки за управлението на сондата, историята на предишните сондажи, диагностиката, нивата на налягане и данните от двигателя са поместени само в един дисплей за повече лекота при работа.
Японските инженери са предвидили лявата конзола с уреди за управление, точно до вратата, да се премества хоризонтално напред и назад. Когато тя е върната назад докрай, се прекъсва изцяло хидравличното налягане към задвижването на ходовата част и работните функции. Така се елиминира вероятността от неволно задействане на някое работно движение при слизане или качване в кабината и се повишава нивото на безопасност.
Сонда с долен чук Furukawa DCR22-II със стандартна работна дълбочина до 40 m и диаметър на сондиране от 90 mm до 165 mm
SANDVIK
Сонда с долен чук Sandvik Leopard DI650i със стандартна работна дълбочина до53,6 m и диаметър на сондиране от 115 mm до 203 mm
Sandvik e един от водещите световни производители на пробивна минна и кариерна техника. За целите на ПВР в открити рудници и кариери компанията произвежда три вида сонди: с долен чук, с горен чук и ротационни. В портфолиото на Sandvik ясно се откроява серията от сонди с долен чук – серия Leopard. В нея влизат четири надеждни и високопроизводителни модела: DI450, DI550, DI560 и DI650i, предлагащи диаметри на пробиване от 90 mm до 203 mm и дълбочина на сондиране до 53,6 m.
Сред тези машини забележителен е най-големият модел DI650i, който е предназначен главно за минни клиенти и се отличава с интелигентното си управление SICA, пакет за сондиране с обратна циркулация и магазин за 6-метрови сондажни тръби. Чрез най-съвременни технологии SICA контролира процеса на пробиване и работата на компресора . Благодарение на него компресорът подава само необходимите дебит и налягане за изпълнение на сондажите според конкретните работни условия и вида на скалата. Така консумацията на гориво, която е основен експлоатационен разход, може да сe намали до 30% в сравнение с конвенционални сонди с долен чук.
Интелигентното управление предлага забележителни възможности за автоматична работа чрез платформата за автоматизация iDrill. Тя допълва съществуващите автоматизирани функции на машините Leopard и осигурява преминаване към следващите по-високи нива на автоматизация, при които операторът само наблюдава процеса, а икономиите от разходи за експлоатация и поддръжка са значителни.
Платформата iDrill за модела DI650i спомага за избягване на най-честите грешки, свързани с позиционирането на сондата, наклона и дълбочината на сондажите, които са основните причини за увеличаване на разходите след взривяване.
Самият работен цикъл започва с автоматично позициониране, при което системата за навигация TIM3D насочва сондата към точните устиеви координати, определени от предварително изготвен дигитален план (схема) за пробиване. След като машината се стабилизира автоматично, следва автоматично нагласяване на лафета за прецизно изпълнение на зададения план.
При работа на пълна мощност системата iFlow автоматично регулира налягането и дебита на въздуха, а системата iTorque постоянно следи въртящия момент и автоматично оптимизира силата на подаване според геоложките условия. Добавянето на щангите, пробиването и изваждането на инструмента също става автоматично. При изваждането системата елиминира каквито и да са сътресения и натоварване вследствие на невнимание и предпазва чука от навлизане на замърсители.
Най-високото ниво на автоматизация на Sandvik е AutoMine Surface Drilling, позволяващо дистанционно управление на максимум три сонди Leopard DI650i с директна видимост или от диспечерска стая. AutoMine Surface Drilling подсигурява автоматично придвижване на сондата от завършения сондаж към мястото на следващия според дигиталния план за сондиране, което ще превърне Leopard DI650i в изцяло автономна сонда. Освен производителност и ниски експлоатационни разходи, Sandvik цели да се осигури и безопасност на операторите. Затова допринася и изцяло новият дизайн на операторската кабина, понижаващ нивата на шум до 78 dB.
В България Leopard DI650i също се радва на интерес от местни минни компании. Две машини от този модел предстои да бъда доставени и пуснати в експлоатация у нас в началото на следващата година.
SUNWARD
Sunward Intelligent Equipment Group е създадена през 1999 г. и е една от най-динамично развиващите се частни китайски компании в областта на строителната, кариерната и минна техника. Тя се нарежда сред двадесетте най-големи производители на багери и сред петдесетте най-големи производители на строителна техника в света. Основана е от Хи Кинкхуа, професор в Централния Южен Университет в Китай.
Още през 80-те години на 20 в. проф. Кинкхуа започва да се занимава интензивно с изследвания в областта на сондирането. След както основава Sunward, той създава първите изцяло китайски разработки на подземна хидравлична карета и хидравлична сонда с горен чук, както и първия китайски пробивен робот за тунелно строителство. През 2004 г. Sunward въвежда на местно ниво първата китайска сонда с долен чук, която бързо разширява пазарния си дял и постепенно измества вносните марки от високия клас.
Днес Sunward произвежда широка гама от сонди с долен чук, включваща 15 различни модела и версии. На пазара на ЕС се предлагат пет модела със стандартна работна дълбочина от 24 m до 30 m и диаметър на сондажа от 90 mm до 270 mm. Китайските инженери залагат на сравнително дълги щанги от 6 m, 8,5 m и 10 m, като за едно сондиране се използват по три или четири с цел повишаване на производителността чрез съкращаване на времето за тяхното добавяне или изваждане.
Сондите с долен чук на Sunward се отличават със съвременни семпли конструкции, в които са вложени компоненти и агрегати от водещи световни производители. Машините са оборудвани със съвременни компресори Sullair и дизелови двигатели Cummins, като в най-тежката категория освен версия с дизелов двигател има и сонда с дизел-електрическо задвижване.
За ходовата част се използват универсални багерни шасита с висок просвет от земята, висока проходимост и отлична стабилност. За повишаване на работната и горивната ефективност управлението на сондите разполага с два режима – стандартен и бърз, а ротационната глава подава висок въртящ момент с добра самоадаптивност към различните скални слоеве, което намалява вероятността от блокиране на инструмента. Изключително здравото хидравлично рамо предлага възможност за сондиране под най-различни ъгли. Разработена е собствена гама от работни инструменти за пробиване, осигуряваща висока скорост на сондиране и малък разход на енергия.
Сондите Sunward разполагат с просторни комфортни кабини, отлична видимост, джойстици с пилотно налягане и удобна седалка с възможност за пълно регулиране. Панелите с уредите за управление са със съвременен дизайн и удобно разположение, а климатичната система е японска с марка Denso.
Всички основни параметри за техническото и работно състояние на машината се визуализират на широк LCD-дисплей с висока резолюция. Той е част от съвременната електронна система за управление и показва нивото на горивото, температурата на охлаждащата течност и хидравличното масло, съобщения и предупреждения за възможни технически проблеми (самодиагностика), ъгъл и дълбочина на сондиране, и др.
ОбзорA подготви: Данаил Николов
Сонда с долен чук Sunward SWDЕ120A със стандартна работна дълбочина до 24 m и диаметър на сондиране от 90 mm до 138 mm
