Преимущества и недостатки буровых установок типа «джамбо» для разработки подземных выработок.
Буровые установки с большими лопастями становятся все более распространенным выбором для разработки забоев, но у них также есть явные ограничения в подземной добыче. Практический вывод таков: в условиях больших размеров, твердости и высокого содержания полезных ископаемых буровая установка с большими лопастями может значительно повысить эффективность; в других условиях она может просто увеличить затраты.
Преимущества при благоприятных условиях.
Скорость бурения: трехстреловая буровая установка может достигать скорости продвижения за один цикл в 3–6 раз выше, чем пневматическая буровая установка с откидной стойкой; ежемесячное продвижение может стабильно поддерживаться на уровне около 130 м в благоприятных условиях.
Качество отверстий: крупные поршни обеспечивают очень малые отклонения в положении отверстий (как правило, менее ~2 см во многих отчетах), снижают перебор примерно на 10% и формируют более однородные взрывные поверхности. Это снижает потребность в креплении торкрет-бетона и последующие затраты на обработку/транспортировку.
Повышенная безопасность: операторы работают из кабин, что сокращает количество персонала на забое примерно до двух человек. Значительно снижаются уровень пыли и шума, что повышает как безопасность на забое, так и защиту персонала.
Экономическая эффективность при длительных проходах: после амортизации экономия на рабочей силе, электроэнергии, расходных материалах, детонаторах и взрывчатых веществах может достигать примерно 15% на длинных участках.
Недостатки при неблагоприятных условиях
Высокие капитальные затраты: первоначальные инвестиции значительны. Двухстреловые буровые установки обычно стоят от 3 до 6 миллионов юаней за единицу, при этом запасы запасных частей, как правило, составляют около 5% от стоимости активов, что делает их дорогими по сравнению с буровыми установками с откидной стрелой.
Требования к поперечному сечению: для большинства универсальных буровых установок типа «джамбо» требуется ширина прохода >4,0 м и высота >3,8 м. Меньшие сечения, особенно менее 2,0 м, не подходят для стандартных буровых установок типа «джамбо» и требуют использования специализированных малогабаритных буровых установок, что снижает их универсальность.
Чувствительность к геологическим особенностям: буровые установки типа «джамбо» хорошо работают в прочных твердых породах, но в мягких грунтах, зонах трещин или водоносных пластах они склонны к частым заклиниваниям долота и другим перебоям в работе; в таких условиях их эффективная производительность может быть ниже, чем у буровых установок с откидным креплением.
Требования к техническому обслуживанию: гидравлические и электрические системы (гидравлика, системы управления, смазка) представляют собой комплексные решения, требующие квалифицированного персонала для технического обслуживания. Выход из строя основных компонентов (насосов, клапанов) часто приводит к необходимости ремонта в течение всей смены на начальном этапе эксплуатации, что может отпугивать операторов.
Медленное перемещение: гигантские шлакоблоки тяжелые и часто транспортируются по частям для спуска в шахту и повторной сборки; перемещение между рабочими забоями или во время продвижения многосекционных участков может занимать много времени в ограниченном подземном пространстве.
Типичные условия эксплуатации и рекомендации по работе. Буровые установки типа «джамбо» наиболее подходят в случаях, когда площадь поперечного сечения проходческого участка превышает ~16 м², длина проходки за один проход превышает ~300 м, твердость породы умеренная или выше (обозначается здесь как «твердость >6»), а также имеются капитальные вложения и профессиональная команда по техническому обслуживанию. В случаях, когда эти условия не выполняются, рекомендуется использовать смешанный режим или альтернативные подходы:
Используйте гибридный рабочий процесс «джамбо + джеклег» или продолжайте использовать только операции джеклега, чтобы избежать обратной эффективности (когда джамбо работает медленнее или обходится дороже).
Рекомендации по развертыванию в зависимости от сценария:
Крупногабаритные транспортные загоны или длинные туннели: гидравлические экскаваторы с тремя стрелами.
Для средних по размеру шахт со средними проходческими путями: легкие модульные экскаваторы-погрузчики с одной или двумя стрелами (длина проходческого пути должна составлять не менее 300 м, чтобы это было оправдано).
Для небольших забоев (примерно 2,5 × 2,5 м и меньше) предпочтительнее использовать пневматические буровые установки с отбойными молотками; крупногабаритные установки не смогут обеспечить преимущества на таких участках.
В сильно трещиноватых или чередующихся забоях в мягких породах: используйте буровую установку большого диаметра для основных скважин и буровые установки с откидными секциями для дополнительных проблемных скважин, переключаясь в режиме реального времени в зависимости от состояния забоя, чтобы уменьшить заклинивание.
В целом, буровые установки большого диаметра остаются перспективным направлением развития. Ожидается постепенное снижение цен, а их конструкция станет более компактной, электрифицированной, модульной и пригодной для серийного производства. С развитием цифровизации и интеллектуальных систем, дистанционное управление по сети 5G и адаптивная оптимизация параметров бурения на основе искусственного интеллекта являются перспективными направлениями, которые еще больше расширят область применения буровых установок большого диаметра.
