Hvilke typer steinbruddmaskiner er best egnet for utvinning av hard bergart?

Hard bergart er ikke bare sterkere stein

Utvinning av hard bergart starter med en enkel sannhet. Bergarten bryr seg ikke om en maskins markedsføringsdokumentasjon. Granitt, basalt, kvartsitt og noen tette kalksteiner kan ha en enaksial trykkfasthet på 150 MPa til 300 MPa. Denne fastheten påvirker nesten alle beslutninger – fra hullavstand til skjærehastighet og benkdesign. En steinbruddsmaskin som presterer godt i myk marmor kan slite i fin-kornet granitt. Hardhet er bare én variabel. Slitasjevirkning, sprekktetthet, sprekkorientering og innhold av silisiumdioxid påvirker alle verktøyslitasje og maskinstabilitet. I et forekomstområde med vidt spredte sprekker kan en hydraulisk sprekkhammer åpne fronten raskt. I et massivt, usprekket område kan samme sprekkhammer hamre uten gode resultater. Utvinning av hard bergart belønner vanligvis en kombinasjon av boring, kontrollert spalting og sagging, heller enn ett enkelt kraftfullt verktøy.

Boringer som åpner fronten uten å kaste bort forekomsten

For hard rock er boring avgjørende. Top hammer-anlegg er vanlige på mindre benker og tettere mønstre, ofte med hull-diametre fra 64 mm til 102 mm. Down-the-hole-hammeranlegg presterer best når bergarten er svært hard og benken dyp. Hammeren slår direkte på boret, slik at mindre energi går tapt gjennom borerøret. Et DTH-anlegg kan opprettholde gode produktivitetsrater i basalt og kvartsitt der et top hammer-anlegg kanskje krever hyppigere bitskifter. Kompromisset er luftbehovet, støvkontrollen og kostnaden per meter. På en 12 m granittbenk kan et steinbrudd bruke hull på 76 mm til 89 mm i et rutenett på 2,5 m til 3,0 m for spalting. Et feilaktig mønster fører til overboring eller en frontflate som ikke beveger seg. En steinbruddmaskin valgt for boring må tilpasses bergartens styrke, slitasjeegenskaper og forkastningsavstand – ikke bare den annonserte hullstørrelsen.

Trådsager, kjedesager og spalter i hard bergart

Diamanttrådsager er ofte det mest nøyaktige alternativet for utvinning av blokker i hard bergart. En steinbruddmaskin med trådsag kan skjære granitt og basalt med god kontroll, spesielt når pilotborehull er boret nøyaktig. Begrensningen er monteringstiden. En trådsag krever en klar bane, vann og en flate som tillater at tråden beveger seg uten å vrive seg. Kjedesager skjærer mykere til middels-harde steiner effektivt, men ved svært harde, slitesterke bergarter øker slitasjen på kjeden og skjærekreftene raskt. Hydrauliske spalter virker mellom borehull og kan produsere rene brudd når hullinjen følger den naturlige planen. De er ikke et verktøy for primærutvinning i høy volum, men de er fremragende for sekundær oppspalting og dimensjonering. En praktisk utstyrskombinasjon for hard bergart inkluderer ofte en DTH-borinstallasjon, en diamanttrådsag og en hydraulisk spalter. Denne kombinasjonen dekker pilotboring, primære skjæringer og redusering av for store blokker.

En sammenligningstabell for valg av maskiner for hard bergart

Hvilke kværrforhold bestemmer virkelig vinneren

Maskintyp er bare halvparten av historien. Benkgeometri, tilgang til vann, transportveier og nedstrømsbehandling er like viktige. En diamanttrådsag kan være ideell i et granittbrudd med en ren, vertikal front, men den blir uhandterlig hvis benken er uregelmessig og fronten mangler en stabil linje. En DTH-boringsanlegg kan bore raskt, men bruddet må likevel ha en måte å flytte store blokker uten å knuse dem på. Fugeretning er en annen faktor. Når den dominerende fuggruppen går parallelt med den planlagte skjæringen, blir spalting og sagging enklere. Når fugene går tvers gjennom blokken, øker risikoen for ukontrollerte brudd. I varme, støvete områder blir kjøling og filtrering av hydrauliske systemer en daglig utfordring. Den rette steinbruddsmaskinen er den som passer til forekomsten, produktblandingen og vedlikeholdsferdighetene til mannskapet.

Et felt-eksempel og en praktisk flåtestrategi

Et granittsteinbrudd i sørlige Kina gir et nyttig eksempel. Bergmassen hadde en UCS på ca. 180 MPa og tette forkastninger. Den opprinnelige planen brukte en hydraulisk sprekkhammer som hovedutvinningstøy. Produksjonen var uregelmessig, og mange blokker splittet langs uønskede plan. Etter en prøveperiode byttet man til 89 mm DTH-borhull, diamanttrådsag for primære skjæringer og hydrauliske spalter for for store blokker. Sprekkhammaren ble beholdt på stedet, men dens rolle ble endret til sekundær sprenging. Blokkutbyttet forbedret seg fordi trådsagen fulgte det planlagte skjærepranet, og spalteren åpnet bergmassen med mindre sjokk. Endringen fjernet ikke alle problemene. Innstillingen av trådsagen tok tid, og arbeidsstaben måtte forbedre nøyaktigheten til borhullene. Likevel passet den blandede metoden bedre til bergarten enn en løsning basert på én enkelt maskin. Industristandarder som ISRM sine anbefalte metoder for bergkarakterisering hjelper team med å sammenligne styrke og struktur på en konsekvent måte. Jingyang, en steinbruksmaskin produsent som støtter kjøpere med produksjonskapasitet, kvalitetskontroll og samordning av leveranskjeden. En stedsbestemt prøve bør veilede den endelige kjøpet, ikke bare en katalog.