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Apr 18, 2023

ドリル＆ブラスト技術の発展

Il Centro per la ricerca sulla meccanica applicata (CADR) presso l'Università di Aberdeen

アバディーン大学の応用力学研究センター (CADR) は、1999 年に開始された独自の研究を活用しようとしています。共鳴増強掘削 (RED) 技術を商業化するために、新しいスピンアウト会社 iVDrill が設立されました。

変形掘削技術である RED は、制御可能な高周波動的応力を掘削地層に加えます。この応力は、共振周波数でのドリルビットの軸方向の振動によって引き起こされます。 動的荷重の周波数と振幅を調整して、安定して伝播する破砕帯を生成することにより、さまざまな掘削条件に対して共振が維持されます。 これにより、掘削コストが大幅に削減され、環境フットプリントが小さくなります。 RED テクノロジーは、ハードロックに特に適しています。

同大学のREDの発明者であるマリアン・ヴィエルシグロッホ教授は、「REDと打撃式ドリリングの最も重要な違いは、REDが低振幅かつ高周波数の動的負荷を生成することですが、これは高振幅および低周波数で動作する打撃式ドリリングとは対照的です。」と説明しています。 RED は CADR 研究所で広範に開発およびテストされており、現在私たちは商業化を目指しています。この技術はダウンホール掘削、掘削介入、採掘、地熱井の掘削、コアリングなどの多くの分野で使用できます。は、完全に制御可能だが高価な磁歪モジュールと、シンプルだがコスト効率の高い機械励振器という 2 つの異なるタイプの RED モジュールを開発し、テストしました。」

最近、CADR は火山盆地石油研究 (VBPR) および石油・ガス イノベーション センター (OGIC) と協力して、コアリング用途向けの RED テクノロジーをテストしました。 VBPRディレクターのジョン・ミレット博士は、「結果は非常に前向きで、将来のコアリング能力、コストの削減、回収率の向上において潜在的に大きく前進するための強力な基盤を形成する。このプロジェクトは、次のようなハードロックコアリングシナリオに特別な関連性を持っている」と述べた。火山活動などによるものであり、そのようなシナリオでの炉心の回復が限られているか不十分であることから生じる疑問の解決に役立つ可能性があります。」

これに加えて、力発生の仕組みと掘削パラメータとの関係をより深く理解することを目的としたファーレル・インターナショナルとの共同研究など、他の研究プロジェクトも進行中です。 さらに、チームは、せん断動作とガウジング動作を組み合わせた切削要素を備えた新しいハイブリッド多結晶ダイヤモンドコンパクト (PDC) ビットの開発とテストを行っています。 このプロジェクトでは、単一のカッター/ブレード PDC の新しいビット/岩石相互作用モデルが開発されます。 Wiercigroch教授は、「これらのモデルは、せん断動作とガウジング動作を組み合わせた切断構造を備えた新しいハイブリッドドリルビットの設計を最適化するために、広範な実験テストによって校正および検証され、チャートや割れた花崗岩を掘削する際の寿命と効率が大幅に向上します」と詳しく述べています。 。」

Caterpillar の最新の回転式ブラストホール ドリル MD6200 は、今年初めに生産を開始しました。

同社は、モデル 336 掘削機スタイルの下部構造と小型の輸送用封筒を備えたこのドリルを「これまでで最も可搬性の高いロータリードリル」と呼んでいます。 販売される地域の規制に応じて、US EPA Tier 4 Final または US EPA Tier 2 相当と評価された Cat C18 エンジンを搭載しています。 直径127～200mmの穴用に設計されています。

これは、昨年生産を開始した MD6250 および MD6310 を補完するもので、直径 406 mm までの穴あけに対応する 2 つの大型ドリル、ディーゼル駆動の MD6540C と電動 (ライン電力) の MD6640 に追加されています。 これは、電気ショベルやドラグライン用の配電システムを備えた鉱山で最も一般的に使用されています。

同社は舞台裏で新技術を開発に取り入れており、製品開発中や設計コンセプトのテストで部品を迅速に製造し、費用対効果の高い製造ツールを作成し、少量のサービス部品、精密モデル、トレーニング補助具を印刷するための広範な 3D プリンティング施設を備えています。さらには販売ツールまで。 仮想現実はメンテナンスにますます使用されています。

ドリルビットから始めて、キャタピラーは 2018 年に回転ドリルビットの最新製品ラインを導入し、最近ではダウンザホールハンマーとビットの新しい製品ラインを発表しました。 さまざまな超硬形状 (球面、弾道) および面形状 (凹面、平坦面、凸面) を備えた 171mm の構成のいくつかのオプションが提供されています。

Cat 社のロータリー ドリル製品コンサルタントであるグレッグ スコット氏は、潤滑の仕組みについて次のように説明しています。「ボール盤のパワートレインは、動作温度に基づいてファンの速度を調整する可変速度ファンを備えた Cat クーラーを使用して冷却されます。これにより、油圧システムの効率を可能な限り高めることができ、エンジン全体の負荷を軽減し、燃費を向上させます。

「Cat Auto Drill/Drill-Assist を使用すると、送り力、トルク、RPM が調整され、切削工具が過度に酷使されず、地面の状態に基づいて 1 回転あたりの最適な前進を維持できるため、岩石工具、たとえばトリコーン ビットはより効率的に動作します。それはうまくいきます。」

安全性は常にドリルの設計上の重要な考慮事項です。 スコット氏は続けて、「当社の新世代の回転ブラストホールドリルリグには、掘削者の安全を確保し、機械を損傷から保護するために、40を超えるハードおよび条件付きインターロックが備わっています。条件付きインターロックにより、安全で効率的な操作と、推奨されるベストプラクティスの順守が保証されます。」人間工学、安全性、そして「スマートなデザイン」により、Cat ドリルは業務に適しており、ドリラー、ドリルリグ、切削工具の間に相乗効果を生み出します。

「さらに、遠隔制御操作により、オペレーターは潜在的に危険な状況から解放されます。Caterpillar は、Cat MineStar Solutions の一部である Command for Driling を通じてこれらの機能を提供します。」

MineStar の開発は進行中です。 このシステムは、自動マスト、自動レベル、自動ドリルなどの自動化機能に基づいて構築されており、オペレーター間の穴あけのばらつきを減らし、一貫性を高めるように設計されています。 掘削ガイドとして、このシステムは掘削用の Cat Terrain に基づいて構築されており、衛星測位技術が組み込まれており、掘削する穴の位置をオペレータに示します。 正確な位置決めにより、正確なパターンを穴あけするのに役立ちます。

ドリル自動化の次のステップは、半自律システムです。 これにより、オペレータは穴の列の先頭にドリルを配置し、列全体を自律的に穴あけするように機械をセットアップすることができます。 これを実行する際、オペレーターは他のタスクを処理したり、別のドリルをセットアップして自律的に行​​をドリルしたりできます。

オプションの配置には、ベンチの近くまたは離れた場所に配置できるリモート オペレーター ステーションが含まれます。 これにより、オペレータは次の列の先頭にドリルを配置して新しいサイクルを再度開始したり、離れた場所から手動で穴を開けたりすることができます。 自律テクノロジーは、自動マルチパス穴あけと複数列自律性を備えたものに進化しています。

同社は地元ディーラーのWesTracと協力して、西オーストラリア州ピルバラにあるリオティントのクオダイデリ鉄鉱石鉱山で4つの自律発破訓練を試験的に行っている。 これは自動化の拡大の可能性を調べる研究の一環で、20台の自動運転793Fトラックも現場に配備されている。

これは、採掘のあらゆる側面をデジタルで結び付けることを目的としたリオ ティントの「Mine of the Future」プログラムの一部を形成しています。

これは野心的なプロジェクトであり、作業場も含めて基本的にすべてを自動化する計画のほか、スタッフがリアルタイムでアクセスできる加工工場のデジタル モデルの作成も計画されています。

所有者らは年間4,300万トンの生産量を期待しており、2021年末には稼働する予定だ。

スコット氏は、「最新のロータリーブラストホールドリルは、高精度のGNSSなどの最先端技術を使用して精度を重視して設計されており、ターゲットの穴の上で機械の位置を正確に特定し、穴あけ中のビットの前進を監視して、適切な位置に穴が開けられるようにしています」と結論づけた。自動ドリル/ドリルアシストなどのコンピューター支援機能は、リグの送り、回転、空気と水の注入を制御し、オペレーターのパフォーマンスを向上させ、生産効率と切削工具の耐用年数を最大化します。」