วิธีการคำนวณพลังงานกระแทกที่จำเป็นสำหรับการทำลายหินแกรนิต: วิธีที่ดีที่สุดเพื่อประสิทธิภาพ

หินแกรนิตเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและทนทานมากที่สุดในโลก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างและการขุด ความหนาแน่นสูงและความสมบูรณ์ของโครงสร้างทำให้เป็นทรัพยากรระดับพรีเมียม แต่ยังเป็นฝันร้ายที่ต้องดำเนินการอีกด้วย

สำหรับผู้ปฏิบัติงานเหมืองหินและผู้จัดการเหมือง ความท้าทายนั้นง่ายมาก: จริงๆ แล้วต้องใช้กำลังเท่าใดในการทำลายมัน

การประเมินพลังงานที่ต้องการต่ำเกินไปจะทำให้อุปกรณ์ล้าและอัตราการผลิตต่ำ การประเมินค่าสูงเกินไปส่งผลให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงโดยไม่จำเป็นและ 'ค่าปรับ' มากเกินไป (ฝุ่นขยะ) คู่มือนี้จะอธิบายฟิสิกส์เบื้องหลังกระบวนการ และให้วิธีการคำนวณพลังงานกระแทกที่เหมาะสมสำหรับการปฏิบัติงานของคุณ

1. ทำความเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพของหินแกรนิต

ก่อนที่จะรันตัวเลขคุณต้องเข้าใจเนื้อหาก่อน 'ความสามารถในการแตกหัก' ของหินถูกกำหนดโดยปัจจัยสำคัญสามประการ:

1. กำลังรับแรงอัด (MPa): นี่คือความต้านทานของหินต่อการแตกหักภายใต้แรงอัด โดยทั่วไปหินแกรนิตจะมีค่าตั้งแต่ 100 MPa ถึง 250 MPa (14,500 – 36,000 psi)

2. ความแข็ง Mohs: หินแกรนิตมักจะอยู่ระหว่าง 6 ถึง 7 ในระดับ Mohs ซึ่งหมายความว่ามีฤทธิ์กัดกร่อนสูงกับเครื่องมือเหล็ก

3. ความดื้อรั้น (ความเหนียว): หินแกรนิตมีโครงสร้างผลึกที่ดูดซับพลังงานต่างจากหินปูนเปราะ ต้องใช้การกระแทกด้วยความเร็วสูง 'แหลมคม' เพื่อทำให้เกิดการแตกหัก

หลักปฏิบัติ: ยิ่ง MPa สูง พลังงานกระแทก (จูล) ที่ต้องใช้ในการระเบิดแต่ละครั้งก็จะยิ่งสูงขึ้น

2. วิธีการคำนวณพลังงานกระแทกที่ต้องการ: วิธีการ

แม้ว่าการคำนวณทางฟิสิกส์ที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแร่ธาตุที่เฉพาะเจาะจง ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมก็ใช้ความสัมพันธ์ระหว่าง ของปริมาตรหิน , ความแข็ง และ พลังงานของเบรกเกอร์.

แนวคิดพื้นฐาน

พลังงาน ($E$) ที่ต้องใช้เพื่อทำลายหินนั้นแปรผันตามปริมาตร ($V$) และพลังงานการแตกหักจำเพาะของหิน ($W$)

EµV×K×σEµV×K×σ

• $V$ = ปริมาตรของหิน (m³)

• $K$ = ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทาน (ขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของหิน/รอยแตก)

• $sigma$ = กำลังรับแรงอัด (MPa)

ตัวอย่างการคำนวณเชิงปฏิบัติ

มาคำนวณข้อกำหนดสำหรับก้อนหินขนาดใหญ่ทั่วไปในเหมืองหินกัน

• สถานการณ์: คุณต้องทำลาย 1 ลูกบาศก์เมตร (1m³) บล็อกหินแกรนิตแข็งและไม่แตกขนาด

• ความแข็งของหิน: 200 MPa (ความแข็งแรงสูง)

• เป้าหมาย: คุณต้องการแบ่งส่วนนี้ออกโดยใช้การโจมตีเพียงเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดระดับการกระแทก สำหรับฮาร์ดร็อค (>150 MPa) โดยทั่วไปคุณจะต้องมีเบรกเกอร์ที่สามารถส่งพลังงานกระแทกที่มีความหนาแน่นสูง

• มาตรฐานอุตสาหกรรม: ในการสลายหินแกรนิต 200 MPa อย่างมีประสิทธิภาพ คุณต้องใช้แรงประมาณ 3,000 ถึง 5,000 จูล ต่อการระเบิดเพื่อเริ่มการแตกหักลึก

ขั้นตอนที่ 2: ปรับสภาพหิน (ปัจจัย 'K')

• Solid Rock: ต้องใช้พลังงาน 100%

• หินที่มีรอยแยก/ร้าว: ต้องใช้พลังงานประมาณ 60%

ขั้นตอนที่ 3: เลือกเบรกเกอร์ หากการคำนวณของคุณแสดงให้เห็นว่าคุณต้องการแรงเป่า 4,000+ จูลที่สม่ำเสมอ การต่อเครื่องขุดขนาดเล็กจะล้มเหลว คุณต้องมีระบบงานหนัก

3. การเลือกอุปกรณ์และการใช้งาน

เมื่อคุณคำนวณความยากของหินแล้ว คุณต้องจับคู่มันกับเครื่องจักร

การจับคู่พลังงานกับเครื่องจักร

การใช้เบรกเกอร์ที่มีพลังงานไม่เพียงพอกับหินแกรนิตทำให้เกิดความเสียหาย 'การยิงเปล่า' ลูกสูบกระทบกับเครื่องมือ แต่เครื่องมือไม่สามารถเจาะหินได้ คลื่นกระแทกสะท้อนกลับเข้าไปในเบรกเกอร์ ทำลายซีลและแกนยึด

สำหรับการใช้งานแบบอยู่กับที่ (เช่น การเคลียร์เครื่องบดหลัก) วิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือ ก ระบบบูมฐาน.

ทำไมต้องบูมฐานสำหรับหินแกรนิต?

• การวางตำแหน่งที่สม่ำเสมอ: บูมแบบแท่นสามารถวางตำแหน่งเครื่องมือในมุม 90 องศาได้อย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งต่างจากรถขุดแบบเคลื่อนที่ได้ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าพลังงานกระแทกที่คำนวณได้ 100% จะถูกถ่ายโอนไปยังก้อนหิน โดยไม่สูญเสียไปจากการปะทะแบบชำเลืองมอง

• ประเภทงานหนัก: บูมฐาน YZH ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับค้อนไฮดรอลิกสำหรับงานหนักที่สามารถส่งกำลังจูลสูงที่จำเป็นสำหรับหินแกรนิตขนาด 200+ MPa

4. ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการคำนวณ

สภาพในโลกแห่งความเป็นจริงมักจะแตกต่างจากในห้องปฏิบัติการ ปรับความต้องการพลังงานของคุณตาม:

1. ความหนาแน่น: หินแกรนิตมีความหนาแน่น (~2.7 g/cm³) หินที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะดูดซับพลังงานคลื่นได้มากขึ้น ซึ่งต้องการความเร็วกระแทกที่สูงขึ้น

2. ความสามารถในการเสียดสี: ปริมาณซิลิกาในหินแกรนิตสูงจะทำให้ปลายเครื่องมือสึกหรอ เครื่องมือทื่อต้องใช้ พลังงานมากกว่า 30% ในการทำลายหินก้อนเดียวกันมากกว่าเครื่องมือมีคม

3. อุณหภูมิ: ในความเย็นจัด เหล็กจะเปราะ แม้ว่าพลังงานที่จำเป็นในการทำลายหินจะยังคงเหมือนเดิม แต่อุปกรณ์จะต้องได้รับการอุ่นเครื่องเพื่อส่งมอบพลังงานนั้นอย่างปลอดภัย

บทสรุป

การคำนวณพลังงานกระแทกที่ต้องการสำหรับหินแกรนิตไม่ได้เป็นเพียงแบบฝึกหัดทางคณิตศาสตร์เท่านั้น เป็นกลยุทธ์การประหยัดต้นทุน

สำหรับหินแกรนิตแข็ง (200 MPa+) 'การคาดเดา' จะทำให้อุปกรณ์แตกหัก โดยการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง กำลังรับแรงอัด และ แรงกระแทกจูล คุณสามารถเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับงานได้

หากการทำงานของคุณจัดการกับหินแกรนิตที่มีความแข็งสูงที่เครื่องบดหลัก เบรกเกอร์แบบเคลื่อนที่มาตรฐานอาจไม่เพียงพอ การลงทุนในขนาดที่ถูกต้อง ระบบบูมแบบแท่น ช่วยให้แน่ใจว่าคุณมีกำลังประปาที่จำเป็นอยู่เสมอเพื่อให้สายการผลิตของคุณเคลื่อนไหวได้

คำถามที่พบบ่อย (คำถามที่พบบ่อย)

คำถามที่ 1: หินแกรนิตเปรียบเทียบกับหินปูนในแง่ของพลังงานทำลายล้างที่ต้องการอย่างไร

ตอบ: หินแกรนิตแข็งกว่ามาก โดยทั่วไปหินปูนจะมีกำลังอัดอยู่ที่ 30-80 MPa ในขณะที่หินแกรนิตมีกำลังอยู่ระหว่าง 100-250 MPa โดยทั่วไปคุณจะต้องใช้เครื่องสกัดที่มีพลังงานกระแทกสำหรับหินแกรนิตเป็น 2 ถึง 3 เท่า เมื่อเทียบกับหินปูนที่มีขนาดเท่ากัน

คำถามที่ 2: ฉันสามารถใช้เครื่องสกัดขนาดใหญ่เพื่อทำลายหินแกรนิตได้เร็วขึ้นได้หรือไม่

ตอบ: ได้ แต่ต้องระมัดระวังด้วย การใช้เบรกเกอร์ที่มีกำลังมากเกินไปสำหรับขนาดของหินอาจทำให้เกิดอันตราย 'หินลอย' และความเสียหายจากแรงสั่นสะเทือนที่มากเกินไปต่อตัวพาหะหรือบูม เป้าหมายคือการจับคู่พลังงานกับความต้านทานของหิน

คำถามที่ 3: ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าเบรกเกอร์ปัจจุบันมีพลังงานเพียงพอหรือไม่

ตอบ: ดูเครื่องมือ หากเครื่องมือเจาะหินภายใน 3-5 วินาทีของการทำงาน แสดงว่าพลังงานเพียงพอ หากเครื่องมือมีความร้อนสูงเกินไปและก้อนหินทำให้เกิดเพียงฝุ่นสีขาวโดยไม่แตกร้าวหลังจากผ่านไป 10 วินาที แสดงว่าพลังงานกระแทกของคุณต่ำเกินไป

คำถามที่ 4: รูปร่างของเครื่องมือ (สิ่ว) ส่งผลต่อการคำนวณพลังงานหรือไม่?

ก. ใช่. สำหรับหินแกรนิต (แข็งและมีฤทธิ์กัดกร่อน) มักใช้เครื่องมือ ทื่อ หรือ ลิ่ม มากกว่าจุดโมลด์ ลิ่มควบคุมพลังงานเพื่อแยกโครงสร้างผลึกตามธรรมชาติ ช่วยลดพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างการแตกหักได้อย่างมีประสิทธิภาพ