حفر الصخور النفق

أنواع حفر الصخور في الأنفاق

تُستخدم آلة **حفر الصخور في الأنفاق**، المعروفة أيضًا باسم آلة الحفر أو آلة النفق، لإنشاء أنفاق عبر تشكيلات الصخور الصلبة. تُستخدم أنواع مختلفة من آلات الحفر لأغراض مختلفة، مثل التعدين أو النقل أو إنشاء مساحات تحت الأرض لمشاريع البنية التحتية. تشمل الأنواع الرئيسية لآلات حفر الأنفاق ما يلي:

• آلة حفر الأنفاق المحمية: هذه هي آلة الحفر ذات القطر الكبير التي تأتي مع درع لحماية منطقة الحفر المحفورة. يوفر الدرع دعمًا جانبيًا ضد التربة، بشكل أساسي لظروف التربة الرخوة، ويأتي بأقطار حفر مختلفة. في حالة التربة الناعمة أو مستويات المياه التي يمكن أن تطبق الضغط، يُفضل استخدام آلة حفر الأنفاق ذات الأرض الناعمة. هناك العديد من أنواع آلات حفر الأنفاق: آلة حفر الأنفاق ذات الضغط المتوازن، آلة حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة، آلة حفر الأنفاق ذات الدرع المختلط، آلة حفر الأنفاق ذات الوجه المفتوح، وEPB، وهي عبارة عن نظام ضغط متوازن يستخدم ناقلات اللولب لاستخراج المواد المحفورة. يركز EPB بشكل أساسي على الحفاظ على دعم متوازن للتربة والطين في الحفر.
• آلة حفر الأنفاق ذات الوجه المفتوح: تُعرف آلات حفر الأنفاق ذات الوجه المفتوح أيضًا باسم آلات حفر الأنفاق الخالية من الدرع. على عكس آلات حفر الأنفاق المحمية، لا تحتوي على دروع للأجزاء الخلفية والأمامية، بل تحتوي فقط على دروع على الجانب. تُستخدم آلات حفر الأنفاق ذات الوجه المفتوح بشكل أساسي لظروف التربة القوية والمستقرة وتعتمد على الدعم الخارجي أثناء التقدم.
• آلة حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة: تُعد آلات حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة مناسبة لتشكيل الصخور الصلبة. تأتي آلات حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة مجهزة بقطع ثقيلة يمكنها التعامل مع أنفاق الصخور الكاشطة والصلبة. تُستخدم أنواع مختلفة من آلات حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة بشكل شائع لمشاريع مختلفة، مثل آلات حفر الأنفاق ذات القاطع القرصي، آلات حفر الأنفاق متعددة الدرع، آلات حفر الأنفاق ذات النوع المختلط، وغيرها. تُعد آلات حفر الأنفاق ذات الصخور الصلبة ذات القاطع القرصي الأكثر شيوعًا. تستخدم هذه الآلات الكثير من الأقراص الدائرية للقطع من خلال الصخور.

المواصفات والصيانة لأجهزة حفر الصخور في الأنفاق

المواصفات

• قوة الإدخال: بشكل عام، تكون قوة إدخال حفارات الأنفاق أكبر من 18 كيلو واط. كلما زادت قوة الإدخال، زادت سرعة الحفر.
• استهلاك الهواء: يشير استهلاك الهواء إلى إزاحة ضاغط الهواء المطابق لآلة حفر الصخور في الأنفاق. إنه عادةً بين 1.5-2.5 متر مكعب / دقيقة.
• قطر الحفر: يحدد قطر حفر أجهزة حفر الصخور في الأنفاق المقطع العرضي للأنفاق، مما يؤثر على البناء اللاحق. بشكل عام، يكون قطر الحفر 50-200 مم.
• عمق الحفر: يحدد عمق حفر أجهزة حفر الصخور في الأنفاق عدد ثقوب الحفر ونطاق الحفر. يبلغ عمق الحفر عمومًا 2-4 متر.
• الوزن: يؤثر وزن آلة الحفر على حملها وتشغيلها. يتراوح وزن المثقاب عمومًا بين 1000-5000 كجم.

الصيانة

• التحقق بانتظام من نظام مصدر الهواء: تأكد من التشغيل الطبيعي لضاغط الهواء، وتحقق من حجم الهواء والضغط لضمان استيفاء المتطلبات. فحص وصيانة أنابيب الهواء والفلاتر والصمامات بانتظام لمنع تسرب الهواء والتلوث.
• صيانة نظام التبريد: تأكد من عدم وجود عوائق في نظام دوران ماء التبريد لمنع ارتفاع درجة حرارة حفار الصخور في الأنفاق. تحقق بانتظام من مستوى سائل التبريد وخزان المياه لضمان وجود سائل تبريد كافٍ.
• استبدال زيت التشحيم بانتظام: اختر زيت تشحيم مناسب وفقًا لمتطلبات الشركة المصنعة، ونظف فلتر الزيت ومضخة الزيت قبل استبدالهما. تأكد من انتشار زيت التشحيم بالتساوي على جميع أجزاء الاحتكاك.
• صيانة رأس الحفر: فحص وإصلاح رؤوس الحفر بانتظام، مثل شحذ أو استبدال الرؤوس البالية. تأكد من أن رؤوس الحفر تبقى حادة لتحسين كفاءة الحفر.
• التنظيف والصيانة المنتظمين لصمامات الهواء: يضمن ذلك توزيع الهواء بالتساوي بين رؤوس الحفر، مما يزيد من كفاءة الحفر.
• الصيانة المنتظمة لمراوح التبريد: تأكد من تشغيلها الطبيعي. يجب تنظيف مراوح التبريد والتحقق منها بانتظام لمنع الغبار والحطام من انسدادها.

سيناريوهات استخدام حفر الصخور في الأنفاق

إن حفر الأنفاق في الصخور عملية معقدة تتطلب الدقة. تقوم هذه الآلات بإنشاء أنفاق عبر الجبال لأغراض مختلفة.

• لإستخراج الموارد: تستخدم العديد من صناعات التعدين آلات حفر الصخور في الأنفاق لإنشاء أنفاق لإستخراج الموارد. تتطلب صناعات تعدين الذهب والألماس والمعادن الأخرى هذه الحفارات لإنشاء أنفاق. علاوة على ذلك، تُعد آلات الحفر الأفقية مفيدة لاستكشاف المعادن. تقوم الحفارة بإنشاء ثقوب أفقية من النفق. بعد ذلك، يمكن للعمال دراسة جيولوجيا المنطقة. يمكنهم أيضًا معرفة مكان وجود المعادن قبل الاستثمار بشكل أكبر في الأنفاق.
• النقل والبنية التحتية: تستخدم شركات إنشاء الطرق والسكك الحديدية حفارات الصخور في الأنفاق لمشاريعها. تقوم الآلة بإنشاء أنفاق لطرق أو مسارات حديدية جديدة. تساعد الحفارة على عمل ثقوب عميقة لأساسات الجسور وأبراج نقل الطاقة وغيرها من الهياكل. هذا يتطلب أيضًا آلات حفر أنفاق كبيرة ذات رؤوس حفر عالية الأداء.
• أنفاق الخدمات: قد تحتاج شركات الخدمات إلى تركيب كابلات أو خطوط أنابيب تحت الأرض. قد يبحثون عن طريق تحت نهر أو تحت طريق. يُطلق على هذا اسم الحفر الأفقي الموجه (HDD). يسمح HDD لشركات الخدمات بإنشاء أنفاق دون إزعاج الهياكل فوق سطح الأرض.
• الحماية من الكوارث الطبيعية: في المناطق المعرضة للزلازل، يستخدم المهندسون حفر الصخور في الأنفاق لإنشاء غرف تحكم. هذه الغرف مخصصة لأنظمة الحماية الزلزالية. تساعد على تقليل نقل الطاقة أثناء الزلازل. أيضًا، في المناطق ذات خطر الانهيارات الأرضية العالي، قد تكون هناك حاجة إلى مراسي تثبيت.
• التحقيق الجيوتقني: عندما تقوم الشركات بحفر ثقوب أفقية صغيرة القطر في نمط أساسي، فإنها تقوم بالتحقيقات الجيوتقنية. تقوم الحفارة بإنشاء ثقوب لمعرفة خصائص التربة والصخور. هذه المعلومات مطلوبة قبل بدء مشاريع البناء.

القائمة المذكورة أعلاه ليست شاملة. تمتلك الحفارة العديد من الاستخدامات في البناء والتعدين وغيرها من الصناعات.

كيفية اختيار حفر الصخور في الأنفاق

يتطلب اختيار حفر الصخور في الأنفاق المناسب مراعاة دقيقة لعدة عوامل رئيسية.

• تحليل متطلبات المشروع: يجب تقييم طبيعة المشروع أولاً. يجب تحديد طول ونصف قطر ومظهر النفق، بالإضافة إلى الظروف الجيولوجية، مثل أنواع الصخور واستقرار الأرض. إذا كان المشروع لديه قيود زمنية، فتأكد من أن آلة الحفر المختارة لديها القدرة على تلبية المواعيد النهائية. ضع في اعتبارك نطاق الميزانية لضمان أن آلة الحفر المختارة هي حل فعال من حيث التكلفة.
• تقنيات الحفر: تم تصميم بعض آلات حفر الأنفاق للتربة الناعمة، بينما تُعد بعضها الآخر أكثر ملاءمة لظروف الصخور الصلبة. ضع في اعتبارك الميزات الإضافية مثل أنظمة التعامل مع المخلفات، والتبريد، وإدارة المياه.
• كفاءة الحفر: انظر إلى معدل تقدم الآلة، وهو سرعة حفر المواد والتقدم في الصخور. اختر آلة حفر الأنفاق بسرعة قطع مناسبة لجدول زمني المشروع. ضع في اعتبارك أنظمة الأتمتة والتحكم في الآلة، والتي يمكن أن تزيد من تحسين معلمات الحفر وتقليل وقت التوقف عن العمل.
• أنظمة الدعم: حدد حفر الصخور في الأنفاق التي لديها أنظمة مناسبة لإزالة المخلفات. على سبيل المثال، في آلات حفر الأنفاق ذات الطين، ينطوي ذلك على استخدام مزيج من الماء والبنطون لنقل المواد المحفورة. إذا كان ذلك مناسبًا، فاختر آلة حفر الأنفاق بنظم فعالة لإدارة المياه والغاز للتخفيف من المخاطر المتعلقة بتسرب المياه الجوفية أو وجود الغاز.
• حجم الآلة ووزنها: ضع في اعتبارك أبعاد ووزن آلة حفر الأنفاق، بالإضافة إلى الخدمات اللوجستية المتعلقة بنقلها إلى موقع بدء تشغيل النفق وتحديد موقعها داخل غرفة بدء التشغيل.
• تكاليف التشغيل والصيانة: ضع في اعتبارك تكلفة حفر الصخور في الأنفاق، والبناء، وصيانة النفق على مدار عمر المشروع. تقدير متطلبات الطاقة واستهلاكها.
• اختيار المورد: اختر مُصنعًا موثوقًا به ذو سمعة طيبة. تحقق من خدمات الدعم الفني والتدريب المقدمة. ضع في اعتبارك توفر قطع الغيار خلال دورة حياة مشروع النفق.

الأسئلة الشائعة

س1: كيف تعمل سلامة آلات حفر الأنفاق؟

ج1: إن حماية كل من المشغل والآلة أمر بالغ الأهمية في حفر الصخور في الأنفاق. عادةً ما تأتي هذه الحفارات بميزات مثل الدروع الواقية، وأزرار الإيقاف الطارئ، والحراس، وكلها مصممة للحفاظ على سلامة المشغل. غالبًا ما يواجه مشغلي الحفر مخاطر مثل سقوط الصخور، وخلل المعدات، والتعرض للغبار. للتخفيف من هذه المخاطر، يجب عليهم ارتداء معدات الحماية مثل الخوذات وأجهزة التنفس. تلعب عمليات فحص المعدات بانتظام واستخدام معدات الحماية دورًا أساسيًا في منع الحوادث والحفاظ على معايير السلامة أثناء عمليات حفر الأنفاق.

س2: ما هو مستقبل حفر الصخور في الأنفاق؟

ج2: من المرجح جدًا أن تؤدي التطورات التكنولوجية إلى تحسين حفر الصخور في الأنفاق. قد تؤدي الأتمتة والتحكم الذكي إلى تحسين الكفاءة والدقة. ستصبح الأساليب المستدامة والممارسات الصديقة للبيئة أكثر أهمية في مشاريع حفر الأنفاق. قد يعزز التعاون بين الصناعات والمؤسسات البحثية الابتكار في تقنيات الحفر. قد تشكل هذه الاتجاهات مستقبل حفر الصخور في الأنفاق.

س3: ما هي اتجاهات حفر الصخور في الأنفاق؟

ج3: هناك العديد من الاتجاهات السائدة في حفر الصخور في الأنفاق. يزداد استخدام الحفر المصغرة والأساليب المدعومة بالدرع لمشاريع البنية التحتية الحضرية. تكتسب أنظمة الحفر الموفرة للطاقة التي تستهلك طاقة أقل وتقلل من انبعاثات الكربون جاذبية. يتم تطوير آلات حفر الأنفاق المعيارية للتجميع والتفكيك بشكل أسرع، مما يسهل جداول المشاريع. تعمل الصيانة التنبؤية من خلال تحليلات البيانات على تحسين موثوقية المعدات وتقليل وقت التوقف عن العمل. تعكس هذه الاتجاهات المشهد المتطور لحفر الصخور في الأنفاق.