وسایل حفاری در زیرزمین

 

 

وسایل حفاری در زیر زمین:

با توجه به این که سه روش برای حفاری در زیر زمین مرسوم است، برای هریک وسایل و تجهیزات خاصی به کار می روند. این روشها عبارتند از:
1.روش انفجاری
2. ماشین حفاری
3. ماشین آلات ساختمانی

یکی از راه های قدیمی و معمول حفر کانال و سپس سیمان کردن و بتون ریختن دیواره های کانال، استفاده از نیروهای انسانی است. یعنی کارگرها به صورت کاملا سنتی یک تونل در دل کوه یا زمین حفر می کنند، کانال رو به صورت کاملا دایره ای (تا حد امکان) در می آرن و بعد هم سعی می کنند که در طول سطح مقطع کانال هیچ حفاری نوک تیز یا تو رفتگی عمیق وجود نداشته باشه. یعنی در یک کلام سطوح حفاری شده در دو تا دور سطح مقطع کانال بدون لبه و صاف (smooth) باشند. بعد از اون هم سیمان و بتون رو آماده می کنند و به صورت دستی کل سطح کانال رو با بتون پوشش می دن تا آب نفوذ نکنه به بیرون از کانال. انجام این کار برای یک کانال مثلا 50 کیلومتری حدود 2 تا 3 سال طول می کشه.

اما روش مکانیزه تر و سریع تری وجود داره و اونهم استفاده از دستگاه هایی هست که عمل حفاری تونل رو به صورت خودکار بسته به نوع دستگاه با دقت مناسب انجام می دهند. این دستگاه ها با قیمت های بسیار بالا به فروش می رسند و انواع و اقسام مختلف دارند. گاهی طول این دستگاه ها به حدود 50 کیلومتر هم می رسه! جالبه بدونید سیستم مرکزی تصمیم گیری اغلب این دستگاه های عظیم، در بهترین و پیشرفته ترین حالت 10 میکروکنترلر PIC (که هر کدوم به صورت اختصاصی به سنسورهای مختلفی متصل هستند) با مجموعه حافظه قابل دسترس بالغ بر 256 مگابایت هست!

به هر حال این دستگاه ها که TBM (Tunnel Boring Machine) نام دارند، قادر به حفر خودکار تونل ها هستند و بعلاوه (در اکثر این دستگاه ها) قابلیت سیمان/بتون اندود کردن دیواره ی تونل را نیز دارند، که البته عمل حفر به فاکتورهای زیادی از جمله جنس خاک، نوع آب و خیلی چیزهای دیگه بستگی داره. در عمل سیمان اندود کردن تونل هم یک لایه ی قابل قبول از سیمان رو روی دیواره ی تونل پیاده می کنه.

در جلوی این دستگاه، قسمت مخصوص حفاری وجود داره که با اتاق کنترل می شه عمل این قسمت رو به عمل سیمان اندود کردن تغییر داد. در انتهای دستگاه هم در قسمتی دیگر، سیمان و شن و آب با هم در حال مغلوط شدن هستند که به وسیله ی لوله هایی که در طول این دستگاه وجود دارند، این سیمان رو از انتهای دستگاه به ابتدای دستگاه پمپماژ می کنند.

این دستگاه معمولا باید در مسیر تونل به صورت خودکار دائما در حال رفت و آمد باشد، تا هم تونل را حفاری کند و هم زباله های موجود (سنگ های شکسته شده، خاک های حفر شده و غیره) را از ابتدای تونل به دهانه ی ورودی دستگاه منتقل کند. برای اینکه دستگاه دقیقا کار کنه و مشکلاتی از لحاظ واژگونی یا لغزش پیدا کنه، این دستگاه ها را با جک های مخصوصی که داره به زمین و دیواره های تونل محکم می کنند. بعلاوه هسته ی اصلی دستگاه که وظیفه ی کندن و منتقل کردن زباله های حفر شده را دارد روی یک ریل قرار می گیرد تا بتواند دائما در مسیر تونل به صورت خودکار رفت و برگشت داشته باشد. این یک خلاصه از کار این دستگاه با حذف جزئیات اضافی.

دستگاهای T.B.M یا Tunnel boring machine یکی از مهمترین ماشین آلات حفر تونل می باشند که قادرند تونل را به صورت تمام مقطع حفر کنند. مواد حفر شده به وسیله سیستم ویزه از جلوی جبهه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود.
تکامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حد قابل توجهی افزایش یابد. امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین ها استفاده می کنند.

بعد از سال ها تلا ش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است. در واقع شروع این تحقیقات کوشش های رابینز در سال 1957 میلادی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند در سنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.
در آن زمان به تدریج این دستگاه ها سنگینتر و محکم تر شد ند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ های محکم کند است. به عنوان مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دیسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلیتی که در بین آنها لایه هایی با مقاومت140mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.

تقسیم بندی ماشین های t.b.m :
1. open t.b.m
2. single t.b.m
3. d.s t.b.m

قسمت های اصلی این نوع ماشین ها به شرح زیر است:
1. بد نه

2.صفحه حفار

3.ابزار برش

4.چنگ زنها
5.جک های رانش صفحه حفار



نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین :
مواد حفر شده به وسیله سیستم ویزه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبهه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل اتقال را متوقف سازند.
از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آب جدا می شوند.

قیمت این ماشین ها :
قیمت TBM گران است و بیشتر به نوع سفارش داده شده به کارخانه سازنده و نوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمت آنها را می توان در حدود 7 یا 8 میلیارد تومان در نظر گرفت باید دوباره بگویم که حدود قیمت این است و بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد. از مهم ترین سازند گان این نوع ماشین ها می توان از شرکت ویرث نام برد.

مزایای ماشین TBM

1- ایمنی استفاده از ماشین بیشتر است. همچنین اغتشاش زمین کمتر و به سنگهای دیواره تونل آسیب کمتری وارد میشود. در استفاده از ماشین حفاری خطرات مربوط به حمل مواد منفجره در روش کلاسیک وجود ندارد، به طوری که برای هر 1000 متر پبشروی در روش مکانیزه نسبت به حوادث 69/2 و در روش کلاسیک 28/4 است.

2- در سیستم حفاری با ماشین، حفاری اضافی کمتری داریم حدود (05/0)، در صورتی که در روش کلاسیک این مقدار بسیار بیشتر است و در حدود (30-25) درصد میباشد ، بدین ترتیب مقدار جابجایی سنگ کمتر، بنابراین نیاز به نگهداری زیادی نیست.

3- در استفاده از ماشین حفاری T.B.M به دلیل اینکه از نیروی انسانی کمتری استفاده میشود، از مدیریت بهتری نسبت به روش کلاسیک برخوردار است.

. 4- در ماشین T.B.M به علت یک دست بودن سنگهای خورده شده، افزایش راندمان وسایل حمل و نقل را داریم و ازوسایل حمل و نقل مختلف از قبیل نوار نقاله و لوله میتوان استفاده نمود.

5- حفر تونل بوسیله ماشین به صورت پیوسته انجام میشود، در صورتی که در روش کلاسیک شروع هر کار منوط به خاتمه کار دیگری است.
/ 0 نظر / 28 بازدید