جامبو دریل؛معرفی،مزایا،انواع و عملکرد
معرفی
جامبو دریل ماشين حفاري در سنگ است كه در حفاري به ويژه در تونل ها، بولت گذاري، تثبيت ديواره ها، زهكشي، حفر چال هاي آتشباري و غيره استفاده ميشود. ويژگي اصلي اين ماشين در بزرگي و سرعت كار آن مي باشد. چال هاي ايجاد شده توسط اين ماشـين با مواد منفجره پر ميشوند . با عمليات انفجار سنگ ها شكسته و خرده هاي حفاري توسط ماشـين آلات حمـل و نقـل از قبيـل لـودر و كاميون به خارج از تونل حمل مي شوند .
استفاده از اين ماشين در هواي آزاد هيچ نوع محدوديتي ندارد ، اما در تونل ها و گالري ها نوع،اندازه و ميله حفاري استفاده شده در هر بازو محدوديت خواهد داشت . با وجود چندين بازو در يك دستگاه، عمليات حفر چندين چال به صورت همزمان مـي توانـد تنها با يك اپراتور انجام شود . قابليت مانور و جابجايي بسيار بالاي جامبوها هنگام عمليـات انفجـار و خـارج نمـودن مـواد حاصـل از حفاري، باعث استفاده گسترده از اين ماشين در حفاري ها شده است.
جامبوهاي تونل معمولاً از مته هاي حفاري سبك با كارايي بسيار بالا كه بر روي يك سيستم جلو برنده سوار شده انـد و بـر روي يك بازو قرار گرفته اند استفاده ميكنند . اين بازوها براي حفاري چال ها با نيروي مكانيكي يا هيدروليكي به حركت در مي آيند
براي اينكه چندين مته به صورت همزمان توسط يك اپراتور به كار بيفتد، مكانيسم كاملاً خودكاري وجود دارد كه هنگام تكميـل چال حفاري، مته را متوقف كرده، آنرا به محل اوليه آن باز ميگرداند . تنها كاري كه اپراتور بايد انجام دهـد تغييـر مكـان بـازو بـراي شروع حفاري بعدي است .
تجهيزات خودكششي مناسب براي يك يا چند بازوي متحرك براي استفاده در عمليات حفر چال، تونل ها و شيب ها به صـورت ريلي، چرخ لاستيكي يا كاميوني وجود دارند . در حال حاضر شركت هاي Atlascopco و Tamrock وFurukawa نمونه هاي مدرن از اين ماشين را توليد ميكنند .
عوامل متعددي بر روي ظرفي يت دستگاه تاث ر دارند كه از آن جمله ميتوان به قطر چال، نوع بسـتر سـنگي و سـرعت لازم بـراي حفاري . اشاره نمود سرمته هاي شش ضلعي فولادي mm 32 براي قطر چالهاي ۴۰-۳۲ و عمق m 4-5 در سطح مقطـع هـاي تـا ۱۲ استفاده ميشود . اما چالهاي با قطر mm 50 يا بزرگتر معمولاً براي سطح مقطع هاي بزرگتر كه در عوض تعداد چالها كـاهش m٢ مييابد، حفر ميشوند
جامبوهاي تونل براي اينكه با قسمت هاي مختلف از قبيل مته ها، حفارها و قسمت هاي كشـنده دسـتگاه هماهنـگ باشـند، دچـار تغييرات عمده اي شدهاند . طرحهاي كنوني در مقايسه با دامنه وسيعي از بازوها، مته ها، سيستم هاي جلو برنده، ثابت كننـده متـه هـا و قسمت هاي هيدروليكي بسيار جامع هستند . اين جامبوها با قابليت مانور بالا به پيمانكاران كمك نموده اند تا هزينه هاي حفر تونل را كاهش و سرعت آنرا افزايش دهند.
يك جامبو با بازوي تاشو و قوي، حفاري را تسريع و هزينه ها را كاهش مي دهد . جامبوي چهار چرخ با فرمان مركزي، در طراحي مدرن خود ميتواند به آساني به محل هاي حفاري حركت نموده و براي حفاري آماده گردد . موتور كششي ذخيـره انـرژي لازم بـراي مواجه شدن با شرايط غير عادي را داراست . در حال حاضر جامبوهايي توسط شركت Atlascopco ساخته ميشود كه سطح مقطعـي از ۶ تا ۱۷۰ مترمربع را در جبهه كاري نظير سطح مقطع تونل تحت پوشش قرار مـيدهنـد . ايـن ماشـين هـا تـوان خروجـي اعمـال ضربهاي از ۵/۵ تا ۲۲ كيلووات را دارند . به عنوان مثال جامبوي مدل L٣C Boomer Rocket ساخت ايـن شـركت يـك جـامبو بـا كنترل كامپيوتري است كه براي تونل هاي تا سطح مقطع ۱۰۸ متر مربع ميتواند استفاده شـود . جـامبوي مـدل Boomer Rocket WL٣C براي تونل هاي تا سطح مقطع ۱۵۷ مترمربع و جامبوي مدل XL٣C Boomer Rocket براي تونل هاي تا سطح مقطـع ۱۷۱ مترمربع استفاده ميشود . جامبوي مدل DCS E ٣٥٣ Boomer Rocket براي تونل هايي بـا سـطح مقطـع ۱۶۸ مترمربـع بـه كـار ميرود.
بازوي بزرگ دستگاه در اكثر جامبوها محدوده وسيعي تا m تحمل گشتاور پيچشي بسيار بالا و مكانيسم ضربهاي موثري را داراست. قابليت مانور جامبو زمان بيشتري براي حفاري واقعي ايجاد مي كند . هزينه اوليه فقط بخش كوچكي از كل هزينـه هـاي حفـاري رانشي و ماشيني است . همه بازوها همانطور كه براي حفاري رو به پايين استفاده می شوند، ميتوانند براي حفاري رو به بالا نيز به كار گرفته شوند . بازوي دوراني اين اجازه را ميدهد كه بدون تغيير در بازو هر دو عمليات قابل اجرا باشد . بازوها از آلياژهاي قوي با مقاطع فولادي چهارگوش ساخته شده اند . اين امر پايداري سيسـتم جلـو برنـده را باعـث شـده، دقـت حفاري را افزايش داده و خطر صدمه به مته فولادي را كاهش ميدهد . بنابراين مصرف مته فولادي نيز كمتر خواهد شد . بازوهاي استاندارد يك سيستم حركت موازي دارند . اين سيستم بازوهاي جلو برنده را به طور خودكار تنظيم مي كنـد . زمـاني كـه بازو به صورت قائم بالا برده ميشود موازي با موقعيت قبلي خود حركت ميكند . اين به ويژه زماني كه در حفـاري سـقفي تشـخيص زاويه بازو از زير مشكل باشد و زماني كه يك اشتباه مستقيماً باعث گسترش شكاف گردد اهميـت خـود را نشـان مـي دهـد .سيسـتم حركت موازي باعث مي شود حتي با اپراتورهاي بي تجربه حفاري هاي موازي با دقت بالا انجام شود . جامبو سيستم هيدروليك جداگانه اي براي به كار انداختن سيلندرهاي بازوها، جك ها، پايه هاي دكل . دارد پمـپ هيـدروليكي بـا يك موتور مجزا كار ميكند
انتخاب جامبو ريلي و تجهيزات جمع آوري مواد حفاري يا ماشين هاي چرخ لاستيكي به شرايط محل بستگي دا رد . هـر تركيبـي مزايا و معايب خاص خودش را دارد . جامبو ريلي در هر انفجار و در كل فرايند خروج مواد حاصل از حفاري در تونل باقي مـي مانـد، در حالي كه جامبو چرخ لاستيكي بايستي به بيرون از تونل منتقل گردد . اين وضعيت زمان بين انفجارها را كوتاه مي كنـد . امـا بـه دليـل قابليت جابجايي بالاي ماشينهاي چرخ لاستيكي، ما قادريم از دو جبهه در يك تونل حفاري نماييم، در اين حالت فواصل حمـل مـواد حاصل از حفاري كوتاهتر ميشوند . دستگاه ريلي فقط از يك مدخل كار ميكند . هر دو نوع از جامبوها، مـيتواننـد تجهيـزات حفـاري يكساني داشته باشند تا نگهداري و تبادل قطعات آنها آسان باشد . دلايلي وجود دارد كه مته هاي هيدروليكي به مته هاي پنوماتيك ترجيح داده مي شوند . سرعت حفاري هيدروليكي حدود سه برابر حفاري با فشار هوا ميباشد . براي همان كاري كه جامبوي هيدروليكي با هفت بازو انجام مي دهد، حدود ۲۱ مته پنوماتيك نياز خواهد بود . مته هاي پنوماتيك براي تكميل پروژه به زمان بيشتري نياز دارند . نيروي محرك هر بازو و مته به طور مستقل به روش الكتريكي از قسمت كنتـرل دسـتگاه اعمـال مـيشـود . تجهيـزات سيسـتم هيدروليك همانند سيستم هوا و آب براي هر بازو و مته به صور جداگانه تامين ميگردد .
مزاياي استفاده از جامبو دریل
جامبو دریل مدرن براي حفاري تونل مزاياي اصلي زير را دارند :
- سرعت بالاي نفوذ مته ها
- تنظيم سريع بازوها
- وسعت جابجايي بازوها
- قابليت مانور بالاي ماشين
- در دسترس بودن جامبو
- مصرف انرژي پايين
- عمر بيشتر سرمته و ميله حفاري
- سر و صداي كمتر
- بهبود شرايط محيطي
ويژگي هاي خاص جامبوهاي مدرن
جامبوهاي مدرن ويژگي هاي خاص و لوازم اضافي براي استفاده كارآمدتر دارند .
۱-يكي از بازوها داراي يك كابين يا سكوي تلسكوپي است . جامبوها داراي بازوي تلسكوپي مستقل با كـابيني هسـتند كه از داخل دستگاه يا به صورت كنترل از راه دوربه حركت در مي آيد . طول اين بازوها تا ۶ متر اسـت و ظرفيـت آنهـا ۵۰۰ كيلوگرم است . اين سكوها براي دسترسي، بتن پاشي، بولت گذاري و غيره استفاده ميشود.
۲- ابزارهاي زاويه خواني الكترونيكي كه اين ابزارها در تعيين زاويه حفاري كاربرد . دارندبنابراين چالها بـا دقـت بيشـتري ميتوانند حفر شوند . اين امر مزاياي فني و اقتصادي قابل ملاحظهاي به ويژه چالهاي كمتر به ازاي حجم معيني از سـنگ، مصرف مواد منفجره كمتر و شكستگي كمتر در سنگها دارد.
۳-سيستم حركت به صورت موازي كه به وسيله دو سيلندر هيدروليك انجام مي شود، يكي براي پمپاژ روغن به سـيلندر مايل زماني كه بازو به طرف بالا حركت ميكند و ديگري سيلندر مايل كه حالت موازي بودن سيستم جلـو برنـده را حفـظ مينمايد . اين حالت دقت حفاري موازي را تضمين نموده، سرعت تنظيم بازو را افزايش ميدهد.
۴-شير كنترل شكست لوله در زماني كه لوله هواي فشرده ميشكند، هواي متراكم به صورت غير قابل كنترلـي ضـربه وارد ميكند كه اغلب باعث حادثه ميشود . مزيت اصلي شير كنترل شكست لوله كه بر روي لوله اصـلي قـرار دارد حـداقل نمودن افت فشار هوا و گرد و غبار در حالت شكستگي لوله، جريان نامحدود هوا و عدم خوردگي داخل لوله ميباشد.
مته هاي چكشي استفاده شده در جامبوها
در حال حاضر اكثر جامبوهاي كنوني از مته هاي پنوماتيك سنگين براي حفاري استفاده ميكننـد . چكش هايي بـا وزن ۱۷۵ كيلوگرم در بازوهاي هيدروليكي جامبوها استفاده ميشود . چكش هاي پنوماتيك مدرن داراي موتور دوراني مستقلي هستند .
در حال حاضر از چكش هاي هيدروليكي نيز در جامبوها استفاده ميشود . اين چكش ها بسيار سريع و پرقدرت هستند و مي توانند براي سرمته هايي تا mm 150 در حفاري زيرزميني استفاده شوند . چكش هاي هيدروليكي مزاياي زير را دارند :
۱-سرعت نفوذ بالا : سرعت نفوذ ۵۰ تا ۱۰۰ درصد بالاتر از مته هاي پنوماتيك ميباشد .
۲-مصرف انرژي كم : انرژي موردنياز حدود يك سوم انرژي مورد نياز براي مته بادي (پنوماتيك) . است
۳-شرايط كاري بهتر از قبيل سر و صداي كمتر، عدم وجود بخار آب يا روغن، عدم وجود جريان هواي پرفشار
با اين حال چكشهاي هيدروليكي باد توجه به استهلاك بيشتر در محيط كارگاه به سرويسهاي ويژه و ابزارهاي تعميـر خـاص و قطعات يدكي بيشتر در كارگاه نياز دارند
جامبوهاي با كنترل كامپيوتري
پيمانكاران كشورهاي پيشرفته در حال استفاده از مدل هايي از جامبوهاي حفاري كنترلي با ميكروكامپيوترها هستند، پيشرفتي كه شركت تام راك معتقد است كه اهميت آن مانند ظهور هيدروليك در دهه گذشته است . كنترل با ريزپردازنده اين امكان را ميدهد كه اپراتور زمان بيشتري براي كنترل اجرا، محل بازوها، الگوي حفاري؛شامل سوراخهاي حفاري شـده يـا حفـاري نشـده و سرعت نفوذ مته نشان داده شده در دستگاه نمايش ويديويي اطاقك اپراتور داشته باشد . جامبو سه سطح اتوماسيون دارد . يك بخش به اپراتور امكان كنترل دستي كامل بازو و عمليات حفاري را مي دهد، در سـطح دوم اپراتور بازوها را به حركت در ميآورد، اما كامپيوتر به صورت خودكار موازي بودن حركت بـازو را تـامين مـي نمايـد و درسـطح سـوم كامپيوتر بازوها را به صورت خودكار با الگويي كه در حافظه آن وارد شده است به حركـت در مـي آورد در ايـن حالـت طـول و زاويـه حفاري نيز توسط كامپيوتر تعيين ميگردد . با اين كار هزينه پروژه كاهش مي يابد چون تنها يك اپراتور به تنهايي ميتواند سه بازو را كنترل نمايد و پشتيباني كمتري مورد نياز است
با خاصيت تصحيح خودكار عمق و زاويه چال، پروفيل بهينه يك چال بدست خواهد آمد . داده هاي حفاري از قبيـل زاويـه چـال، عمق چال، سرعت واقعي نفوذ، تعداد چالها، نوع چال حفاري، زمان حفاري هر چال و غيره براي تجزيه و تحليل اجرا مـيتوانـد ثبـت گردد.
انواع جامبو دریل
جامبوها به صورت چرخ لاستيكي، ريلي و به ندرت چرخ زنجيري ساخته مي شوند. براي جابجايي سريع در تونل ها معمولا از نوع چرخ لاستيكي استفاده ميشود. جامبوها در حال حاضر از يك تا هفت بازو دارند.
جامبوی تک بازو
كوچكترين نوع از جامبوها، جامبوهاي تك بازو هستند . از اين جامبوها براي تونل هاي با سطح مقطع ۶ تا ۳۱ متر مربـع اسـتفاده ميشود . ابعاد كوچك اين ماشين باعث استفاده آن در تونل هاي موجود شده است . اين جامبوها در دو نوع كـابين دار و بـدون كـابين ساخته ميشوند اين ماشين حدود ۹٫۳ تا ۱۷٫۸ تن وزن دارد طول ايـن ماشـين ۱۰ تـا ۱۴٫۲۲ متـر و عـرض آن ۱٫۵ تا ۲٫۴۸ متـر ميباشد.
جامبوی دو بازو
يكي از انواع متداول جامبوها، جامبوهاي دو بازو هستند . اين جامبوها در رده جامبوهاي متوسـط طبقـه بنـدي مـي شـوند . از ايـن جامبوها براي تونل هاي با سطح مقطع ۴۵ تا ۹۰ متر مربع استفاده ميشود . اين جامبوهـا نيـز در دو نـوع كـابين دار و بـدون كـابين ساخته ميشود . اين ۲ ماشين حدود ۱۷٫۲ تا ۲۳٫۶ تن وزن دارد طول اين ماشين ۱۱٫۸۲ تا ۱۴٫۹۲ متر و عرض آن ۱٫۹۸ تا ۲٫۵۳ متـر ميباشد .
جامبوی سه بازو
متداولترين نوع جامبو، جامبوهاي سه بازو هستند . اين جامبوها در رده جامبوهاي بزرگ طبقه بندي ميشوند . از اين جامبوها براي تونل هاي با سطح مقطع ۱۱۴ تا ۱۶۳ متر مربع استفاده ميشود . حداقل عرض قابل حفاري در جامبوها در مدل هاي مختلـف از ۴٫۵ متر تا ۱۷٫۸ متر متغير است اين جامبوها همگي كابين دار هستند . اين ماشين حدود ۳۷ تا ۴۲ تن وزن دارد طول اين ماشين ۱۷٫۷ متر تا ۱۹٫۹۶ و عرض آن ۲٫۷ متر تا ۳ متر ميباشد
جامبو چهار بازو
جامبوهاي چهار بازو جامبوهايي هستند كه به صورت كامل با كامپيوتر كنترل مي شـوند . ايـن جامبوهـا در رده جامبوهـاي بسـيار بزرگ طبقه بندي ميشوند . در مقايسه بين استفاده از اين ماشين و يك جامبوي سه بازو ظرفيت حفاري حدود دو برابـر و نـرخ نفـوذ مته حدود ۵۰ درصد افزايش مييابد . از اين جامبوها براي تونلهاي با سطح مقطع ۱۱۴ تا ۱۶۳ متر مربـع اسـتفاده مـ يشـود . حـداقل عرض قابل حفاري در جامبوها در مدلهاي مختلف از ۴٫۸ تا ۱۸٫۲ متر متغير است اين جامبوها همگي كـابين دار هسـتند . طـول اين ماشين ۱۸٫۲۴ متر تا ۲۱٫۲۰ و عرض آن ۳ متر تا ۳٫۵۰ متر ميباشد.
جامبوی هفت بازو
جامبو هفت بازو بسيار اقتصادي است و به طور موثري براي حفاري در سد دانيل جانسون در كانادا اسـتفاده شده است . زمان پيش بيني شده حفاري به مدت دو سال بود كه با استفاده از اين جامبوي هفت بازو به حدود هشت ماه كاهش يافت.
اين جامبو حدوداً دو ميليون دلار قيمت دارد . اين بزرگترين ماشين خود كششي دنيا در نوع خودش مي باشد. اين دستگاه بـدون وقفـه ۴۰۰۰۰۰ سنگ را هشت ماه حفاري نمود . مولفه هاي حفاري شامل هفت بازوي تلسكوپي به طول ۳٫۶ متر بـا قسـمت الحاقي به طول ۱/۸ متر ميباشد . هر بازو امكان چرخش با سيستم هيدروليكي خودكار براي حركت به طور مـوازي و حـذف كنتـرل دستي را دارد . هفت سيستم جلوبرنده هيدروليكي امكان حركت مته به اندازه ۵ متر به وسيله يك ميله حفاري به طول ۵٫۴ متر را بـه وجود ميآورد. سيستم هاي جلو برنده همچنين داراي مكانيسم بازگشت خودكار، حالت ضد قفل، ابزار مربوط به چرخش خودكار لولـه و سيم هاي آلومينيومي لوله حفاري هستند
قسمت های اصلی ماشین
جامبوي چرخ لاستيكي از قسمتهاي زير تشكيل شده است :
۱-مته هاي حفاري
۲-تيركهاي جلو برنده از جنس آلياژ آلومينيوم كه ميتوانند براي بازگرداندن خودكار مته حفاري و قطع مكانيسـم ضـربه استفاده شوند.
۳-بازوهاي هيدروليكي كه ميتوانند در حالت افقي يا قايم موازي با حالت قبلي خود حركت نمايند.
۴-جك هاي هيدروليكي و دو پايه دكل باعث ميشوند. جامبو هنگام كار در جاي خود ثابت بمانـد و هنگـام حفـاري بـه اتصالات مفصلي و چرخهاي عقب نيرويي وارد نشود.
۵-چهار چرخ با بست هاي مختلف در هر محور.
۶-سيستم روشنايي لامپ گازي براي روشنايي كل محل حفاري.
۷-پانل هاي كنترل كه در وسط دستگاه قرار گرفته اند.
۸-كابين استقرار اپراتور.
۹-محل استقرار نيروي كار
۱۰-سيستم فرمان
۱۱-سيلندرهاي هيدروليكي دو كاره كه در مركز قرار گرفته اند و با جابجايي فرمان به حركت در مي آينـد و قسـمت جلـو دستگاه را مي چرخانند.
۱۲-خط هوا
۱۳-موتور ديزلي
۱۴-مخزن روغن هيدروليك با كمپرسور تزريق هواي فشرده
شكل قسمت هاي اصلي يك جامبو را نشان ميدهد.
عملكرد در انواع خاك و سنگ
نوع بستر حفاري كه ماشين حفاري با آن روبرو مي شود از قبيل شن، شن و ريگ، رس، شيل ماسـه سـنگ، گرانيـت و غيـره بـه اضافه چگونگي تركيبات آنها در اعماق متفاوت روي نحوه انتخاب ماشين مناسب موثر اسـت . مقاومـت فشـار ،ي هـوازدگ ،ي گسـلش عواملي ه يستند كه بر رو قابلي يت حفار توسط اي ين ماش ين تاث ير م گذارند . حفاري با جامبوهـا در تونـل هـاي داراي سـنگ آهـك، دولوميت، بازالت، سنگهاي رسوبي، گرانيت و غيره به راحتي انجام ميگيرد
منبع:دفتر نظام فني اجرايي معاونت برنامه ريزي و نظارت راهبردي ریاست جمهوری
برخی از تامین کنندگان جامبو دریل در سناماین👇
