Sziklafuratok: Miért határozza meg a fúrás, hogy a csavar tartja-e?

Egy kőzetcsavar csak annyira jó, mint a furat, amelybe fúrják. Használhatod a legmagasabb minőségű acélt, a legjobb gyantapatront, és tökéletesen meghúzhatod a nyomatékot a specifikációnak megfelelően – és akkor is el fog romlani, ha a furatot rossz szögben, törési síkon keresztül vagy rossz átmérőben fúrták. A csavar a furattól függ. A furat pedig a fúrófejtől és a fúrórúdtól függ, amellyel készült.

A tetőcsavarozás a leggyakoribb talajmegtámasztási módszer a földalatti bányászatban és alagútfúrásban, és jó okkal: gyors, rugalmas, és töredékébe kerül, mint az acélkészletek vagy a lőttbeton burkolatok. De a sebesség és az alacsony költség csak akkor működik, ha a csavarozást jól végzik el. Íme, mit jelent a helyesen elvégzett munka a fúrás szempontjából – mielőtt a csavar bekerülne.

Lyukszög: A mindent meghatározó geometria

A kőzetcsavar úgy működik, hogy a repedezett vagy képlékeny zónán túl a megfelelő kőzetbe rögzül, majd feszültséget fejt ki, hogy a laza kőzetet a mögötte lévő stabil kőzethez nyomja. Ahhoz, hogy ez működjön, a csavarnak derékszögben kell metszeni a kőzetrétegeket.

Az alapszabály az, hogy a csavarokat, ahol csak lehetséges, merőlegesen kell beszerelni a kőzetfelületre. A felszínhez képest szögben beszerelt csavar aszimmetrikus feszültségeloszlást hoz létre – a csavar egyik oldala jobban terhelődik, mint a másik, a csapágylemez nem illeszkedik síkban, és a csavar tényleges szorítóereje csökken.

Réteges vagy réteges kőzetben az ideális csavarszög merőleges az ágyazat síkjaira, nem feltétlenül merőleges a feltárási felületre. Egy ágyazattal párhuzamosan futó csavar szinte semmit sem ér – olyan, mintha egy könyv lapjait próbálnánk átszegezni a gerincnél fogva. Az oldalak továbbra is elcsúszhatnak egymás mellett, mivel a szeg a csúszási irányban helyezkedik el, nem pedig arra merőlegesen.

Egy szűk földalatti területen, kézi fúróval pontos szögben fúrni egy lyukat nehezebb, mint amilyennek hangzik. A fúrófej először akar mozogni, amikor hozzáér a sziklához. A kezelőnek a fúró súlyával kell megküzdenie. A talaj egyenetlen lehet ott, ahol a gallér jelölve van. És ha a lyuk első néhány centimétere ferde szögben van, a lyuk többi része is az lesz – egy kúpos fúrórudat nem lehet irányítani, ha már a sziklában van.

A megoldás a beállításban rejlik: jelölje meg egyértelműen a furat helyét, helyezze el a fúrót úgy, hogy a rúd a célzott szögben legyen, mielőtt a fúrófej hozzáérne a sziklához, és kezdje el a furatot enyhe előtolási nyomással és alacsony forgási sebességgel, amíg a fúrófej tiszta gallért nem képez. A fúrás első néhány másodperce határozza meg, hogy a furatba helyezett csavar elvégzi-e a dolgát.

Lyukmélység: Ne álljon meg a törésnél

Egy túl sekély csavarlyuk – amely a repedezett vagy mállott zónában áll meg ahelyett, hogy szilárd kőzetet érne el – olyan anyagba van rögzítve, amely nem tudja megtartani. Amikor a talaj először elmozdul, a rögzítési pont vele együtt mozdul el, és a csavar elveszíti a feszültségét.

A szükséges furatmélységet a csavar hossza határozza meg, amelyet a geológia határoz meg. A csavarnak legalább 0,3-0,5 méterrel túl kell nyúlnia a becsült törési zónán a kompetens kőzetbe. Ha a törési zóna 2 méter vastag, akkor legalább 2,5 méteres csavarra van szükség – és a furatnak elég mélynek kell lennie ahhoz, hogy befogadja a csavar teljes hosszát plusz a gyantapatront.

Ez nyilvánvalónak hangzik. Ami kevésbé nyilvánvaló, hogy a furatmélységre vonatkozó követelmény hatással van a fúrófej és a fúrórúd kiválasztására. Egy mély csavarlyuk – 3 méter vagy több, ami gyakori a nagy nyílású bányákban – elég hosszú fúrórúdra van szükség ahhoz, hogy ezt a mélységet elérje anélkül, hogy a furat közepén toldásokat kellene hozzáadni. Olyan fúrófejre van szükség, amely egyenesen tud fúrni ezen a mélységen anélkül, hogy elvándorolna. És elég erős öblítőáramlásra van szükség ahhoz, hogy eltávolítsa a forgácsot egy olyan furatból, amely hosszabb, mint a kezelő magassága.

Törési zónák: A lyuk, amit nem látsz

A legrosszabb csavarlyuk az, amelyiket egyenesen a törési síkba fúrják, és a másik oldalon laza talajba jön ki. A csavar bemegy, a gyanta megköt, minden rendben van – és amikor a talaj először megterhelődik, a csavar kihúzódik, mert egy olyan tömbbe volt lehorgonyozva, amely nem volt semmi szilárdhoz rögzítve.

A fúró felelőssége, hogy figyeljen arra, amit a fúró mond. Amikor a fúróhegy törési zónába ér, a behatolási sebesség megváltozik – általában felgyorsul, ahogy a fúróhegy áttöri a nyílt vagy törött talajt. A fúró hangja megváltozik – az ütés kevésbé élessé, kongóbbá válik. A visszaáramlás csökkenhet, ahogy a visszaáramlási víz vagy levegő a repedésbe szivárog ahelyett, hogy visszakerülne a furatba.

Ezen jelek bármelyike ​​azt jelenti, hogy a furat jelentős repedést metszett. Ha ez a célmélység közelében történik, a csavar még mindig életképes lehet – a törés a lehorgonyzási zóna felett lehet. Ha ez korábban történik, a furatot el kell hagyni, és más helyen vagy szögben újra kell fúrni. A törési zónába való fúrás folytatása és egy csavar beszerelése egy már amúgy is sérült csavar beszerelését jelenti.

Gyantacsavarozás: A kémia, amely tiszta furatokat igényel

A gyantával rögzített csavarok – a modern bányászatban a leggyakoribb típusok – egy kétkomponensű gyantapatronon alapulnak, amelyet a csavar előtt helyeznek a furatba. Amikor a csavart a furatba pörgetik, a patron szétreped, összekeveri a gyantát és a keményítőt, és a keverék a csavar köré köt, kémiai horgonyt képezve.

Ahhoz, hogy a gyanta megfelelően kötődjön, a furat falának tisztának kell lennie. A fúrásból származó kőzetpor, fúrási törmelék vagy iszap megakadályozza, hogy a gyanta teljes mértékben érintkezzen a kőzettel, csökkentve a kötés szilárdságát. A forgácsokkal teli furat azt is megakadályozza, hogy a gyanta befolyjon a csavar és a furat fala közötti gyűrű alakú térbe – a gyanta kinyomódik a furatból, ahelyett, hogy a résbe kerülne.

A megoldás a megfelelő öblítőáramlás a fúrás során, valamint egy végső öblítés, miután a furat elérte a kívánt mélységet. A fúró megállása után még néhány másodpercig folyasson öblítővizet vagy -levegőt, hogy eltávolítsa a furatból a maradék forgácsot. Ez másodperceket vesz igénybe, és jelentősen javítja a gyantakötés megbízhatóságát.

A fúrás-csavarozás kapcsolat

A kőzetcsavarozást és a kőzetfúrást általában különböző csapatok irányítják – a fúrók fúrják a furatokat, a csavarozók pedig a csavarokat. A csavarozás minőségét azonban a fúrás szakaszában határozzák meg. Egy rosszul fúrt lyukba – rossz szögben, rossz mélységben, szennyezett lyukfalakkal – beépített csavar elromlik, függetlenül attól, hogy milyen gondosan szerelik be.

A fúró számára ez azt jelenti, hogy meg kell értenie, hogy ezek a csavarlyukak nem csak lyukak. Ezek a talajtámrendszer alapjai, és a fúrófej és a fúrórúd, amelyekkel elkészítették őket, a biztonsági lánc első láncszeme.