Neutralizacja zwiercin wypływających z otworu wiertniczego

Przyjmując wymiary dla przeciętnego otworu wiertniczego jako równe:

• średnica wierconego otworu – 0,115 m,
• długość wierconego otworu – 10 m,
• przeciętną gęstość skały (np. dolomitu) – 2700 kg/m³,

można łatwo oszacować całkowitą masę calizny skalnej zamienioną na zwierciny o wymiarach mniejszych od 2-3 mm. Masa ta jest w przybliżeniu równa ok. 280 kg/otwór i jeśli tę masę pomnożymy tylko przez 10 odwierconych otworów w serii, otrzymamy liczbę ok. 2800 kg litej skały zamienionej na pył skalny drogą penetracji ostrzy (słupków) koronki w caliznę skalną podczas wiercenia otworów strzałowych tylko dla jednego pojedynczego zabioru [7].

Ze zrozumiałych względów jest to wielkość nieco zawyżona (duża część zwiercin, przemieszczając się do wylotu otworu, wypełnia po drodze kawerny i szczeliny w popękanej skale). Niemniej jednak jest to wielkość bardzo znaczna, której nie sposób pominąć.

Dlatego też od wielu lat poszukiwano remedium na tę niewygodną, tak ze względów zdrowotnych, jak i technicznych, sytuację. Kamieniem milowym w rozwoju górnictwa skalnego, jeśli chodzi o wiercenie otworów strzałowych, okazało się wprowadzenie dwustopniowego, a nawet trójstopniowego sposobu usuwania zwiercin. Początkowo wydawało się, że idealnym rozwiązaniem będzie zastosowanie jednego dużego odpylacza tkaninowego, który będzie separował prawie wszystkie cząstki skalne powstające podczas wiercenia otworu strzałowego. Jednak rzeczywistość zweryfikowała ten sposób oczyszczania powietrza ze zwiercin skalnych kosztem wprowadzenia oczyszczania dwuetapowego. Pierwszy etap polega na wykorzystaniu jednego lub dwóch cyklonów – separatorów zasilanych z jednej strony bezpośrednio pierwotnym strumieniem wypływającego z otworu powietrza ze zwiercinami, a z drugiej strony podciśnieniem wentylatora promieniowego (centryfugi) w celu odseparowania zwiercin grubych i średnich. Istotą tego rozwiązania jest umieszczenie cyklonów: pierwszego zaraz za wylotem zwiercin z otworu (a ściślej – za kołpakiem odbierającym zwierciny z otworu), a drugiego tuż przed wlotem do separatora tkaninowego. Centralnie umieszczony kanał wylotowy drugiego z cyklonów jest połączony poprzez tkaninę separującą z obszarem podciśnienia wytwarzanego przez wentylator odśrodkowy (centryfugę). Współczesne wentylatory odśrodkowe są w stanie wytworzyć podciśnienie rzędu 0,39 bar, co pozwala w ostatnim etapie oczyszczania mieszaniny powietrzno-pyłowej zastosować w separatorze tkaninowym bardzo małe oczka prześwitu rzędu kilkunastu μm, a nawet mniej. Ten sposób separacji zwiercin okazał się jak dotąd najskuteczniejszym rozwiązaniem, eliminującym do 99,9% pyłu skalnego podczas wiercenia. W wielkim uproszczeniu można oszacować [7], że aby pozyskać ok. 800 m³ skały, np. dolomitu, drogą jej kruszenia za pośrednictwem MW, trzeba najpierw drogą wiercenia zamienić jej prawie 1 m³ w pył o postaci zwiercin, które w swej istocie są niezwykle niebezpiecznym czynnikiem mogącym wpłynąć na zdrowie górnika.

Piśmiennictwo

1. HALKO: Blast Hole Drills. Halifax Tool Co. Ltd. Marchall Halifax PLC 86.
2. ILMEG: The Dust Collectors Handbook. Ilmeg Clean Accurate Drilling. Jan. 1990.
3. Marianowski J.: Usuwanie zwiercin w skalnym górnictwie odkrywkowym cz. I. Ogólne zasady. „Kruszywa”, 4/2016, s. 48-51.
4. Marianowski J.: Usuwanie zwiercin w skalnym górnictwie odkrywkowym cz. II. Dopływ powietrza do narzędzia wiercącego. „Kruszywa”, 2/2017, s. 64-69.
5. Marianowski J.: Usuwanie zwiercin w skalnym górnictwie odkrywkowym cz. III. Przepływ powietrza przez kanały narzędzia wiercącego. „Kruszywa”, 4/2017, s. 52-59.
6. Marianowski J.: Usuwanie zwiercin w skalnym górnictwie odkrywkowym cz. IV. Wypływ powietrza ze zwiercinami na powierzchnię. „Kruszywa”, 4/2019, s. 40-47.
7. Marianowski J., Perek B.: Ocena funkcjonowania wiertnicy ROC F6 pracującej w warunkach kopalni Dubie. KOMTECH 2012. 13.Konferencja Naukowo-Techniczna: Innowacyjne Techniki i Technologie Dla Górnictwa. Bezpieczeństwo – Efektywność – Niezawodność. Gliwice 2012, s. 421-435.
8. www.Atlas Copco D65 Epiroq/SmartRockD65Epiroq.pdf.
9. www.Handheld tools facts book. Atlas Copco.pdf.
10. www.Radwag.pl: Oznaczanie pyłu całkowitego i respirabilnego metodą filtracyjno-wagową na stanowiskach pracy [instrukcja].
11. Cecala A.B., O’Brien A.B., Schall J., Colinet J.F., Fox W.R., Franta R.J., Joy J., Reed W R., Reeser P.W., Rounds J., Schulz M.J.: Report of Investigation 9689. Dust Control Handbook for Industrial Mineral Mining and Processing. January 2012.
12. www.:SandvikMining Pantera DP1100i/PanteraDP1100Surface tophammer drilling/dp1100i-s5-specification-sheat-english.pdf.

Przeczytaj również: Kilka uwag o symulacjach komputerowych i ich zastosowaniach w górnictwie

Galeria