Os veículos de perfuração com parafusos de ancoragem são equipamentos mecânicos comumente usados em minas modernas, túneis e engenharia subterrânea. São utilizados principalmente para reforço geológico, suporte e melhoria da estabilidade de estruturas subterrâneas. Em ambientes de alto risco, como mineração e construção de túneis, os caminhões perfuradores de âncora desempenham um papel crucial. Este artigo se aprofundará no princípio de funcionamento do veículo de perfuração de chumbadores e analisará como ele melhora a estabilidade geológica por meio de uma tecnologia eficaz de suporte de chumbadores.
I. Visão geral do veículo de perfuração de parafusos de ancoragem
O caminhão perfurador de âncora é um tipo de equipamento mecânico projetado especificamente para operações de perfuração, aplicado principalmente na construção de apoio de túneis, minas e projetos subterrâneos. Ele integra múltiplas funções, como perfuração, rejuntamento e instalação de chumbadores, e é capaz de realizar operações eficazes e precisas. O veículo de perfuração de chumbadores faz furos na camada rochosa por meio de equipamento de perfuração, depois instala os chumbadores nos furos e consolida os chumbadores por meio de argamassa, fornecendo assim o reforço e suporte geológico necessários.
Eu. Princípio de funcionamento do veículo de perfuração de parafusos de ancoragem
O processo de trabalho de um veículo de perfuração de chumbadores geralmente inclui as seguintes etapas: perfuração, instalação de chumbadores, reforço de cimentação e tensionamento de chumbadores. As etapas específicas são as seguintes:
1. Perfuração
O caminhão perfurador de âncora primeiro faz furos em rochas ou camadas de solo por meio de seu poderoso dispositivo de perfuração. Durante a rotação da broca, o carro de perfuração fornece torque e potência suficientes através do sistema de acionamento para garantir que a profundidade e o diâmetro da perfuração atendam aos requisitos do projeto. Durante o processo de perfuração, o sistema de posicionamento do veículo de perfuração garante a precisão da posição do furo e evita o desvio da perfuração.
A profundidade e o ângulo do furo são determinados com base nos requisitos reais de engenharia e nas condições geológicas. O diâmetro e a profundidade do furo podem variar em diferentes ambientes geológicos. A precisão da perfuração afeta diretamente o efeito de instalação das hastes de ancoragem subsequentes. Portanto, durante a perfuração, é necessário garantir a estabilidade do equipamento do veículo de perfuração e a nitidez da broca.
2. Instalação do parafuso de ancoragem
Após a conclusão da perfuração, o veículo de perfuração do parafuso de ancoragem empurrará o parafuso de ancoragem para dentro do furo. As hastes de ancoragem são geralmente feitas de barras de aço ou ligas de aço de alta resistência, apresentando excelente resistência à tração e à flexão, e podem efetivamente formar uma conexão firme com as rochas ou camadas de solo circundantes.
A instalação do parafuso de ancoragem é dividida em dois tipos:
Chumbadores estáticos: Este tipo de chumbador é geralmente inserido no furo pelo braço mecânico do veículo de perfuração do chumbador, e a extremidade frontal do chumbador é fixada no furo. O princípio de reforço das hastes de ancoragem estáticas depende principalmente da força de atrito entre as hastes de ancoragem e os estratos rochosos circundantes para fornecer suporte.
Hastes de ancoragem dinâmicas: As hastes de ancoragem dinâmicas são geralmente fixadas por fluxo de ar de alta pressão ou métodos de rejuntamento. Eles podem gerar uma força de ligação mais forte entre as hastes de ancoragem e os estratos rochosos através do efeito da pressão dinâmica.
O processo de instalação das hastes de ancoragem exige que o equipamento controle com precisão a profundidade de inserção, o ângulo e a posição das hastes de ancoragem para garantir o efeito de reforço.
3. Reforço de rejuntamento
Após a instalação das hastes de ancoragem, o veículo de perfuração de hastes de ancoragem ainda precisa realizar operações de rejuntamento, injetando lama para unir firmemente as hastes de ancoragem às camadas rochosas circundantes. Os materiais utilizados para o rejuntamento são geralmente pasta de cimento ou pasta química de alta resistência. Após serem injetadas nos furos, essas pastas irão solidificar e formar uma sólida camada de cimentação.
O grauteamento não só aumenta a força de ligação entre as hastes de ancoragem e as rochas, mas também reforça ainda mais o solo circundante ou as camadas rochosas, melhorando as condições geológicas. Durante o processo de rejuntamento, a plataforma de perfuração pode controlar com precisão o volume, a pressão e o tempo de rejuntamento para garantir o melhor efeito de rejuntamento.
4. Tensionamento do parafuso de ancoragem
Após a solidificação do rejunte, para aumentar a força de tração das hastes de ancoragem, o veículo perfurador de hastes de ancoragem também tensionará as hastes de ancoragem já instaladas. Através de dispositivos de tensionamento mecânico, as hastes de ancoragem podem gerar ainda mais uma força de tração estreita com a camada rochosa, aumentando assim a força de suporte. Este processo é particularmente importante para a estabilidade geológica, especialmente em estratos rochosos fracos ou soltos, onde a tensão das hastes de ancoragem pode aumentar significativamente a capacidade de suporte geológico.
III. Como os veículos de perfuração de chumbadores podem melhorar a estabilidade geológica
O veículo de perfuração de chumbadores desempenha um papel significativo na melhoria da estabilidade geológica através de suas funções eficazes de perfuração, instalação e reforço. Especificamente, o veículo de perfuração de chumbadores melhora a estabilidade geológica nos seguintes aspectos:
1. Melhorar a força de suporte da estrutura dos estratos rochosos
A estabilidade dos estratos rochosos é geralmente influenciada por uma variedade de fatores, como estresse, mudanças de temperatura e condições hidrológicas. Especialmente durante o processo de exploração de minas ou construção de túneis, alterações no ambiente externo podem causar deslizamento ou colapso de estratos rochosos. O veículo de perfuração de chumbadores pode efetivamente melhorar a força de suporte dos estratos rochosos por meio de perfuração e suporte de chumbadores.
As hastes de ancoragem formam uma forte conexão física com os estratos rochosos através da tecnologia de ancoragem, aumentando significativamente a estabilidade dos estratos rochosos e evitando a deformação ou colapso dos estratos rochosos causado por tensões externas.
2. Prevenir desastres geológicos
Desastres geológicos, como explosões de rochas, terremotos ou subsidências do solo, geralmente têm um sério impacto nos projetos subterrâneos. O suporte do chumbador do veículo de perfuração do chumbador pode não apenas aumentar a capacidade antideformação da camada rochosa, mas também fornecer força de suporte adicional quando ocorrem desastres geológicos, evitando a ocorrência de desastres ou reduzindo seu impacto.
Ao reforçar eficazmente os estratos rochosos, os veículos de perfuração de âncora podem reduzir significativamente o risco de desastres geológicos e garantir a segurança de projetos subterrâneos, como minas e túneis.
3. Melhore a estabilidade da face de trabalho
Em locais de construção como túneis e minas, a face de trabalho é frequentemente afetada por fatores geológicos instáveis, tornando-a propensa a problemas como queda e colapso de estratos rochosos. Através de projeto e construção de suporte precisos, o veículo de perfuração de chumbadores pode formar uma estrutura de suporte estável na face de trabalho, garantindo a segurança do pessoal da construção.
O efeito de reforço das hastes de ancoragem permite que os estratos rochosos suportem uniformemente a pressão externa, evitando assim fissuras ou deformações causadas por tensões de compressão excessivas em áreas locais.
4. Melhorar a resistência ao cisalhamento do solo ou estratos rochosos
O veículo de perfuração de chumbadores aumenta significativamente a resistência ao cisalhamento das camadas de solo ou rocha, reforçando-as. Especialmente em ambientes geológicos fracos, as medidas de apoio tradicionais podem não ser capazes de proporcionar resistência ao cisalhamento suficiente. No entanto, o veículo de perfuração do chumbador pode tornar a camada rochosa mais estável quando submetida à força de cisalhamento externa através da força de tração do chumbador e do efeito de consolidação do grauteamento.
A principal função dos chumbadores é dispersar a força de cisalhamento externa em uma área maior de estratos rochosos ao redor, reduzindo assim a concentração de tensão em um único local e melhorando a estabilidade geral.
5. Melhorar a capacidade de carga de estruturas subterrâneas, como minas e túneis
Em projetos subterrâneos complexos, a aplicação de veículos de perfuração de chumbadores pode aumentar significativamente a capacidade de carga das estruturas subterrâneas. Especialmente em estratos rochosos relativamente soltos ou fracos, as hastes de ancoragem, através das suas funções de fixação e reforço, podem efetivamente aumentar a capacidade da estrutura subterrânea para suportar cargas externas e reduzir acidentes geológicos causados por cargas excessivas.
4. Perspectivas de aplicação de veículos de perfuração de âncora
Com o desenvolvimento contínuo da engenharia subterrânea, a tecnologia dos veículos de perfuração de chumbadores também está constantemente inovando e melhorando. Os modernos caminhões de perfuração de âncora não se limitam apenas às operações tradicionais de mineração, mas também são amplamente utilizados na construção de túneis, construção de metrôs, projetos subterrâneos de grande escala e reforço de barragens, entre outros campos. Com a introdução de tecnologia inteligente, os futuros veículos de perfuração de chumbadores serão capazes de realizar operações mais eficazes e precisas, ao mesmo tempo que aumentam a segurança operacional e a eficiência da construção.
Conclusão
Como um equipamento mecânico multifuncional e eficaz, o caminhão perfurador de ancoragem desempenha um papel crucial na engenharia subterrânea, mineração e construção de túneis. Através de operações como perfuração, instalação de chumbadores, cimentação e tensionamento, o veículo de perfuração de chumbadores pode efetivamente melhorar a estabilidade geológica e prevenir a ocorrência de colapso da camada rochosa, deslizamento e outros desastres geológicos. Com o avanço contínuo da tecnologia, os caminhões perfuradores de ancoragem desempenharão um papel mais significativo no aumento da segurança de projetos subterrâneos, melhorando a eficiência da produção e reduzindo a taxa de acidentes.
