حفر الصخور تحت الأرض

أنواع حفر الصخور تحت الأرض

يشير حفر الصخور تحت الأرض إلى حفر كميات كبيرة من الصخور لإنشاء مساحة تحت الأرض للعديد من صناعات التعدين وتطوير البنية التحتية. فيما يلي أنواع مختلفة من طرق حفر الصخور تحت الأرض المذكورة أدناه:

• الحفر والتفجير: هذه هي الطريقة التقليدية والأكثر شيوعًا لحفر الصخور تحت الأرض. تتضمن هذه التقنية استخدام مثقاب كبير لعمل ثقوب في الصخر، وملء الثقوب بالشحنات المتفجرة، ثم تفجير المتفجرات لتفجير الصخر إلى قطع أصغر للحفر.
• الحفر الميكانيكي: تُستخدم مجموعة متنوعة من الأدوات الميكانيكية، مثل قواطع الطرق، وأجهزة التعدين المستمرة، وآلات حفر الأنفاق (TBMs)، في هذه التقنية لقطع الصخور وإزالتها. على عكس الطرق الأخرى، تقوم آلات حفر الأنفاق (TBMs) بحفر أقسام عرضية دائرية باستخدام درع دوار مزود بشفرات قطع متصلة به. تُستخدم أجهزة التعدين المستمرة لشق المسارات الأفقية بشكل أكبر وتتميز بنظام ناقل عريض لاستخراج الصخور على الفور. تُعد قواطع الطرق أكثر ملاءمة لمعالجة الأشكال غير المنتظمة أو الصخور اللينة، حيث تستخدم رأسًا ثابتًا مزودًا بنظام نقل لإزالة الحطام. إن تعدد استخدامات الحفر الميكانيكي وكفاءته العالية يجعله مناسبًا لمختلف المشاريع التي تتطلب إزالة سريعة للصخور.
• قطع الماء ذو الضغط العالي جدًا: تتضمن هذه الطريقة استخدام نفاثة مائية عالية الضغط لقطع الصخور وإزالتها. تخلق نفاثة الماء شقوقًا في الصخر، مما يسهل إزالة المواد.
• طريقة الحفر المتتالية (SEM): تُستخدم طريقة الحفر المتتالية (SEM)، أو حفر النفق عن طريق التسلسل، بشكل متكرر لحفر الأنفاق في تشكيلات الصخور المستقرة. تتكون من حفر الصخر في أجزاء صغيرة، تليها إقامة الدعم على الفور. توفر طريقة الحفر المتتالية (SEM) تحكمًا كبيرًا في محاذاة النفق / القسم، بالإضافة إلى تصميم قابل للتكيف لمختلف البيئات الجيولوجية.
• طريقة القطع والتعبئة: تستند طريقة القطع والتعبئة إلى حفر تشكيلات الصخور المتعرجة، ثم استخدام المواد المحفورة على الفور لدعم المنطقة المحفورة. تُستخدم هذه التقنية بشكل أساسي في إعداد الأرض الأولي لبناء الأنفاق أو التجاويف تحت الأرض.

مواصفات وصيانة آلات حفر الصخور تحت الأرض

• قطر الحفر: يشير قطر الحفر إلى عرض المنطقة التي يمكن للمثقاب عمل ثقوب فيها في الصخر. تختلف أنواع المثاقب المختلفة في نطاق قطرها. على سبيل المثال، يمكن لبعض مثاقب حفر الرفع حفر أنوية بعرض 0.9 متر، بينما قد تنتج المثاقب الأفقية ثقوبًا يبلغ قطرها من 0.3 إلى 1.5 متر.
• عمق الحفر: يمكن للمثاقب ذات التصاميم المختلفة الوصول إلى مستويات عميقة معينة عند اختراق الصخر. يُعبر عن الأعماق عادةً بالأمتار. يمكن لمثاقب المقاعد الوصول إلى أعماق تتراوح من 60 إلى 90 مترًا. تتمتع مثاقب حفر الرفع بقدرة الوصول إلى أعماق تصل إلى 2500 متر، اعتمادًا على طراز ونوع المثقاب.
• مصدر الطاقة: قوة المثقاب هي ما تمكنه من اختراق الصخر. يُقاس ذلك بالدوران، وهو قوة دورانية. تنتج مثاقب الصخور المختلفة كميات مختلفة من الدوران. على سبيل المثال، يمكن لبعض رؤوس مثاقب حفر الرفع توليد 27 كيلو نيوتن من الدوران.
• الوزن: وزن مثقاب الصخر هو وزنه بالطن أو الكيلوغرام. يُعد هذا القياس مهمًا للنقل والإعداد في مواقع الحفر. يمكن أن تزن مكونات حفر الرفع حتى 18 طنًا.
• سرعة التشغيل: السرعة مهمة جدًا في مشاريع الحفر. إن معرفة سرعة المثقاب ستمكن مديري المشروع من تحديد المدة التي سيستغرقها الحفر. تُقاس السرعة بعدد الدورات في الدقيقة (RPM) التي يمكن للمكون الوصول إليها. يمكن للمثاقب الاتجاهية الأفقية الدوران حتى 90,000 دورة في الدقيقة، بينما تصل مثاقب حفر الرفع إلى ما بين 14,000 و 20,000 دورة في الدقيقة.

• جدول الصيانة: قم بإنشاء جدول عمل بناءً على ساعات التشغيل والاستخدام. أول شيء يجب فعله هو إعداد المعلمات الأولية لموعد صيانة المكونات بناءً على فترة الاستخدام الأولى لكل جزء.
• زد الوقت بين تغييرات الزيت على المثقاب إذا كانت هناك تحسينات في جودة الزيت أو تكنولوجيا تصفية الزيت أفضل، لأن هذا سيطيل وقت تصفية الزيت والحفاظ على نظافته.
• مكونات الاستبدال: قم بتطوير نظام لتحديد موعد استبدال المكونات، مثل بتات الحفر. يعتمد الاعتماد بشكل كبير على بتات الحفر المحددة من قبل الشركات المصنعة على مدى فعالية وكفاءة تغيير المكونات.
• قم بتعيين مؤشرات الاستبدال بناءً على تآكل البت، والاستخدام، وأنماط التآكل الأكبر من المتوسط. قم بتغيير الأجزاء مثل محركات الدفع بناءً على ساعات تشغيل المحرك أو عدد بتات الحفر التي تم تشغيلها.
• مخزون الأجزاء: قم بإنشاء مخزون لبتات الحفر والأجزاء التي يجب استبدالها حتى يكون هناك دعم لوجستي ومخزون متوفر عند الحاجة إلى تجديد المكونات واستبدال الأجزاء البالية بسرعة.

السيناريوهات

• تطبيقات التعدين

  في صناعة التعدين، تُستخدم آلات حفر الصخور تحت الأرض لإنشاء ممرات وأنفاق للوصول إلى رواسب الخام واستخراجها. تُختار أنواع مختلفة من الحفارات وفقًا لصلابة الصخر ونوعيته بالإضافة إلى هندسة الأنفاق المطلوبة.

• مشاريع البناء والبنية التحتية

  في صناعة البناء، تُعد آلات الحفر تحت الأرض شائعة بسبب قدرتها على إنشاء الأنفاق، ووضع الأنابيب، وتوفير مساحة للمؤسسات. غالبًا ما يؤدي الحاجة إلى حماية السطح والحد الأدنى من تعطيل المنطقة المحيطة إلى استخدام هذه الآلات.

• تركيب البنية التحتية تحت الأرض

  أدت التوسع العمراني وتطوير البنية التحتية في المناطق الحضرية إلى الطلب على الأنفاق للنقل والاحتياجات البنية التحتية الأخرى. تُستخدم آلات حفر الصخور تحت الأرض لإنشاء الطرق أو السكك الحديدية أو أنفاق المرافق.

• إصلاح البيئة

  تُستخدم آلات الحفر أحيانًا لإصلاح البيئة. في هذه الحالة، تُستخدم الآلة لإزالة التربة أو الصخور الملوثة لتجنب التلوث. يمكن أيضًا إنشاء طرق الوصول لتركيب أنظمة حماية البيئة. يتم تنفيذ الحفر بدقة بحيث يتم إزالة المواد الملوثة فقط ولا يوجد تدهور بيئي إضافي.

• مطاعم النجوم ومطاعم ميشلان وحفر الصخور تحت الأرض

  يتم حفر الصخور عن طريق الحفر الأفقي لإنشاء أنظمة تهوية مناسبة في أماكن مثل أقبية النبيذ أو غرف نضج اللحوم. هذه حاجة أساسية في المطاعم التي تأمل في الحفاظ على نجمة ميشلان. تشمل الأنفاق الأخرى الضرورية حفر أنفاق لضخ وتصريف المياه وحفر أنفاق لدعم هيكلي تحت الأرض.

كيفية اختيار حفر الصخور تحت الأرض

يُعد اختيار نوع حفر الصخور تحت الأرض المناسب مهمة مهمة. يجب مراعاة الطريقة المتاحة بالكامل. فكر في أشياء مثل المنطقة قبل حفر الصخر، ومستوى التحكم في الحفر والصخر نفسه. ضع أيضًا في الاعتبار تكاليف كل طريقة.

• تحليل متطلبات المشروع

  قم بالتحقيق في طبيعة المشروع، مثل النطاق الزمني المحدد للانتهاء، وما إذا كان يسمح بعملية حفر طويلة. مستوى الدقة أو التحكم المطلوب في الحفر، وقطر الحفر المطلوب. يمكن أن تساعد هذه المعلمات في تحديد طريقة الحفر الأنسب.

• مقارنة الطرق

  بعد التعرف على طرق حفر الصخور تحت الأرض المذكورة سابقًا، قم بتقييم مزايا وعيوب كل طريقة وفقًا لاحتياجات المشروع. على سبيل المثال، الحفر الميكانيكي باستخدام آلة حفر الأنفاق (TBM) لطبقات الصخور الموحدة. في حالة الجيولوجيا المعقدة أو متطلبات القطر الكبير، ضع في اعتبارك استخدام طريقة الدرع.

• تحليل التكلفة

  بالإضافة إلى ما سبق، يمكن تضمين عوامل مثل النقل وتجميع معدات الحفر في تحليل التكلفة لأنها يمكن أن تؤثر أيضًا على إجمالي التكاليف. على سبيل المثال، استخدام الكسارات الهيدروليكية والحفارات أكثر فعالية من حيث التكلفة للمشاريع الصغيرة مثل أدوات الحفر التقليدية.

• تقييم الموقع والاختيار

  يُعد إجراء التحقيقات حول حالة موقع المشروع ضروريًا أيضًا. يمكن أن تؤثر تضاريس الموقع، ونوعية التربة، والميزات الجغرافية للمنطقة المحيطة بالموقع بشكل مباشر على اختيار طريقة الحفر. على سبيل المثال، في حالة مشروع حفر تحت الأرض في مدينة، قد تواجه مرافق تحت الأرض أخرى مثل خطوط الأنابيب. وبالتالي، يجب أن تضمن طريقة الحفر المختارة الحفاظ على هذه المرافق وعدم إتلافها.

• استشارة الخبراء

  بعد إجراء التحليلات المذكورة أعلاه، لا يزال من الجيد استشارة الخبراء في مجال الحفر. وذلك لأنهم على دراية بالفعل بقيود وإمكانات مختلف طرق الحفر. يمكنهم المساعدة في عملية صنع القرار لاختيار حل حفر مناسب بشكل أفضل وفقًا لظروف مشروع معين.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي الاتجاهات الحديثة في تكنولوجيا حفر الصخور؟

ج1: تشمل الاتجاهات الحديثة في تكنولوجيا حفر الصخور حفر الأنفاق متعدد المراحل، والأتمتة، وقطع موجات الزلازل، والمراقبة في الوقت الفعلي.

س2: ما هو مستقبل تكنولوجيا حفر الصخور؟

ج2: يبدو مستقبل تكنولوجيا حفر الصخور واعدًا مع ظهور تقنيات الحفر الجديدة.

س3: ما هي العوامل التي يجب على المشترين مراعاتها عند اختيار طريقة حفر الصخور تحت الأرض؟

ج3: عند اختيار طريقة حفر الصخور تحت الأرض، يجب على المشترين مراعاة الظروف الجيولوجية، ونطاق المشروع، والتكنولوجيا المتاحة.