Arten von Tunnel-Felsbohrgeräten
Eine Tunnel-Felsbohrmaschine, auch bekannt als Tunnelbohrmaschine oder Bohrgerät, wird zum Erstellen von Tunneln durch harte Felsformationen verwendet. Verschiedene Arten von Bohrgeräten werden für verschiedene Zwecke eingesetzt, wie z. B. Bergbau, Transport oder die Schaffung unterirdischer Räume für Infrastrukturprojekte. Die wichtigsten Arten von Tunnelbohrmaschinen sind:
- Geschützte Tunnelbohrmaschine: Dies ist eine Bohrmachine mit großem Durchmesser, die mit einem Schild ausgestattet ist, um den ausgehobenen Tunnelbereich zu schützen. Das Schild bietet seitlichen Halt gegen Erdreich, hauptsächlich für lockere Bodenverhältnisse, und ist mit verschiedenen Ausgrabungsdiametern ausgestattet. Bei weichen Böden oder Wasserständen, die Druck ausüben könnten, ist eine TBM für weichen Boden vorzuziehen. Es gibt verschiedene Varianten der TBM: erddruckausgeglichene, Hartgesteins-TBM, Mischschild-TBM, offene TBM und EPB, ein ausgeglichenes Drucksystem, das Schneckenförderer zur Entfernung des ausgehobenen Materials verwendet. EPB konzentriert sich hauptsächlich auf die Aufrechterhaltung einer ausgeglichenen Stütze von Erdreich und Schlamm im Ausgrabungsbereich.
- Open-Face-TBM: Open-Face-TBMs, auch bekannt als schildlose TBMs, sind die ungeschützte Variante. Im Gegensatz zu geschützten TBMs haben sie keine Schilde für den hinteren und vorderen Teil, sondern nur an den Seiten. Open-Face-TBMs werden hauptsächlich für starke und stabile Bodenverhältnisse verwendet und sind auf externe Unterstützung angewiesen, wenn sie vorrücken.
- Hartgesteins-Tunnelbohrmaschine: Hartgesteins-TBMs sind für harte Felsformationen geeignet. Hartgesteins-TBMs sind mit robusten Schneidwerkzeugen ausgestattet, die mit abrasiven und harten Felstunneln zurechtkommen. Verschiedene Arten von Hartgesteins-TBMs werden häufig für unterschiedliche Projekte eingesetzt, wie z. B. Scheibenfräser-TBMs, Mehrfachschild-TBMs, Mischtypen-TBMs und mehr. Scheibenfräser-Hartgesteins-TBMs sind die beliebtesten. Diese TBMs verwenden viele kreisförmige Scheiben, um durch Gestein zu schneiden.
Spezifikationen und Wartung von Tunnel-Felsbohrungen
Spezifikationen
- Eingangsleistung: Im Allgemeinen beträgt die Eingangsleistung von Tunnelbohrgeräten mehr als 18 kW. Je höher die Eingangsleistung, desto schneller ist die Bohrgeschwindigkeit.
- Luftverbrauch: Der Luftverbrauch bezieht sich auf den Luftkompressorenschieber, der mit der Tunnel-Felsbohrmaschine übereinstimmt. Er liegt normalerweise zwischen 1,5–2,5 m³/min.
- Bohr-Durchmesser: Der Bohr-Durchmesser von Tunnel-Felsbohrgeräten bestimmt den Tunnel-Querschnitt, der die spätere Konstruktion beeinflusst. Im Allgemeinen beträgt der Bohr-Durchmesser 50–200 mm.
- Bohrtiefe: Die Bohrtiefe von Tunnel-Felsbohrgeräten bestimmt die Anzahl der Bohrlöcher und den Umfang des Tunnelbaus. Die Bohrtiefe beträgt in der Regel 2–4 m.
- Gewicht: Das Gewicht der Bohrmachine beeinflusst den Transport und den Betrieb der Maschine. Das Gewicht des Bohrgeräts liegt in der Regel zwischen 1000–5000 kg.
Wartung
- Regelmäßige Kontrolle des Luftquellensystems: Stellen Sie den normalen Betrieb des Luftkompressors sicher und überprüfen Sie das Luftvolumen und den Druck, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entsprechen. Untersuchen und warten Sie Luftleitungen, Filter und Ventile regelmäßig, um Luftlecks und Verunreinigungen zu vermeiden.
- Wartung des Kühlsystems: Stellen Sie sicher, dass das Kühlwasser-Kreislaufsystem nicht blockiert ist, um zu verhindern, dass das Tunnel-Felsbohrgerät überhitzt. Überprüfen Sie regelmäßig den Kühlmittelstand und den Wassertank, um sicherzustellen, dass genügend Kühlmittel vorhanden ist.
- Regelmäßiger Austausch von Schmieröl: Wählen Sie entsprechend den Vorgaben des Herstellers ein geeignetes Schmieröl aus und reinigen Sie den Ölfilter und die Ölpumpe, bevor Sie diese austauschen. Stellen Sie sicher, dass das Schmieröl gleichmäßig auf alle Reibteile verteilt ist.
- Bohrerwartung: Untersuchen und reparieren Sie Bohrer regelmäßig, wie z. B. das Anspitzen oder Austauschen von abgenutzten Bohrern. Stellen Sie sicher, dass die Bohrer scharf bleiben, um die Bohreffizienz zu verbessern.
- Regelmäßige Reinigung und Wartung von Luftventilen: Dies stellt eine gleichmäßige Luftverteilung unter den Bohrern sicher und erhöht so die Bohreffizienz.
- Regelmäßige Wartung von Lüftern: Stellen Sie ihren normalen Betrieb sicher. Lüfter sollten regelmäßig gereinigt und geprüft werden, um zu verhindern, dass Staub und Schmutz sie verstopfen.
Einsatzszenarien von Tunnel-Felsbohrungen
Das Bohren von Tunneln in Gestein ist ein komplexer Prozess, der Präzision erfordert. Diese Maschinen erstellen Tunnel durch die Berge für verschiedene Zwecke.
- Für die Gewinnung von Ressourcen: Viele Bergbauunternehmen verwenden Tunnel-Felsbohrmaschinen, um Tunnel für die Gewinnung von Ressourcen zu schaffen. Gold-, Diamanten- und andere Mineralienbergbauunternehmen benötigen diese Bohrgeräte, um Tunnel zu erstellen. Darüber hinaus sind horizontale Bohrlochbohrmaschinen für die Mineralienexploration nützlich. Das Bohrgerät erstellt horizontale Löcher vom Tunnel aus. Dann können Bergleute die Geologie des Gebiets untersuchen. Sie können auch herausfinden, wo sich die Mineralien befinden, bevor sie weitere Investitionen in Tunnel tätigen.
- Transport und Infrastruktur: Straßen- und Bahnbauunternehmen verwenden Tunnel-Felsbohrgeräte für ihre Projekte. Die Maschine erstellt Tunnel für neue Straßen oder Bahnstrecken. Das Bohrgerät hilft, tiefe Löcher für Fundamente von Brücken, Strommasten und anderen Bauwerken zu schaffen. Dies erfordert auch große Tunnelbohrmaschinen mit Hochleistungs-Bohrern.
- Versorgungstunnel: Versorgungsunternehmen müssen möglicherweise unterirdische Kabel oder Rohrleitungen verlegen. Sie suchen möglicherweise einen Weg unter einem Fluss oder unter einer Straße. Dies wird als Horizontal Directional Drilling (HDD) bezeichnet. HDD ermöglicht es Versorgungsunternehmen, Tunnel zu erstellen, ohne oberirdische Strukturen zu beeinträchtigen.
- Schutz vor Naturkatastrophen: In erdbebengefährdeten Gebieten verwenden Ingenieure Tunnel-Felsbohrungen, um Kontrollkammern zu erstellen. Diese Kammern dienen seismischen Schutzsystemen. Sie helfen, die Energieübertragung bei Erdbeben zu reduzieren. Auch in Gebieten mit hohem Erdrutschrisiko können Stabilisierungsanker erforderlich sein.
- Geotechnische Untersuchung: Wenn Unternehmen kleine horizontale Bohrlöcher in einem Kernmuster bohren, führen sie geotechnische Untersuchungen durch. Das Bohrgerät erstellt Bohrlöcher, um die Boden- und Gesteinsmerkmale zu bestimmen. Diese Informationen werden benötigt, bevor Bauprojekte beginnen.
Die obige Liste ist nicht erschöpfend. Das Bohrgerät hat viele Einsatzmöglichkeiten in der Bau-, Bergbau- und anderen Industrien.
Wie Sie eine Tunnel-Felsbohrung auswählen
Die Auswahl der richtigen Tunnel-Felsbohrung erfordert die sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Schlüsselfaktoren.
- Analyse der Projektanforderungen: Zunächst sollte die Art des Projekts bewertet werden. Länge, Durchmesser und Profil des Tunnels sollten ermittelt werden, ebenso wie die geologischen Bedingungen, wie z. B. Gesteinsarten und Bodenstabilität. Wenn das Projekt zeitliche Einschränkungen hat, stellen Sie sicher, dass die gewählte Bohrmachine die Kapazität hat, die Fristen einzuhalten. Berücksichtigen Sie den Budgetbereich, um sicherzustellen, dass die gewählte Bohrmachine eine kostengünstige Lösung ist.
- Bohrtechnologien: Einige TBMs sind für weichere Böden ausgelegt, während andere besser für Hartgesteinsbedingungen geeignet sind. Berücksichtigen Sie zusätzliche Funktionen wie Schmutzbehandlungssysteme, Kühlung und Wassermanagement.
- Bohreffizienz: Sehen Sie sich den Vorschub des Geräts an, also die Geschwindigkeit, mit der es Material ausgräbt und in den Fels vordringt. Wählen Sie eine TBM mit einer geeigneten Schneidgeschwindigkeit für den Zeitplan des Projekts. Berücksichtigen Sie die Automatisierungs- und Steuerungssysteme der Maschine, die die Bohrparameter optimieren und Ausfallzeiten reduzieren können.
- Stützsysteme: Wählen Sie eine Tunnel-Felsbohrung mit geeigneten Schmutzentsorgungssystemen. Bei Schlamm-TBMs beinhaltet dies beispielsweise die Verwendung einer Mischung aus Wasser und Bentonit, um das ausgehobene Material zu transportieren. Wählen Sie gegebenenfalls eine TBM mit effektiven Wasser- und Gasmanagementsystemen, um Gefahren im Zusammenhang mit Grundwasserzufluss oder Gasvorkommen zu mindern.
- Maschinengröße und -gewicht: Berücksichtigen Sie die Abmessungen und das Gewicht der Tunnelbohrmaschine sowie die Logistik, die mit dem Transport zum Tunnelstartpunkt und der Positionierung innerhalb der Startkammer verbunden ist.
- Betriebs- und Wartungskosten: Berücksichtigen Sie die Kosten für Tunnel-Felsbohrung, Bau und Tunnelwartung über die Lebensdauer des Projekts. Schätzung des Energiebedarfs und -verbrauchs.
- Lieferantenwahl: Wählen Sie einen zuverlässigen und renommierten Hersteller. Überprüfen Sie den technischen Support und die Schulungsdienste, die angeboten werden. Berücksichtigen Sie die Verfügbarkeit von Ersatzteilen während der Lebensdauer des Tunnelprojekts.
Häufig gestellte Fragen
F1: Wie funktioniert die Sicherheit von Tunnelbohrmaschinen?
A1: Der Schutz sowohl des Bedieners als auch der Maschine ist bei Tunnel-Felsbohrungen entscheidend. Diese Bohrgeräte sind in der Regel mit Funktionen wie Sicherheitsschildern, Not-Aus-Knöpfen und Schutzvorrichtungen ausgestattet, die alle darauf ausgelegt sind, die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten. Bohrbediener sind oft mit Gesteinsfall, Geräteausfällen und Staubbelastungsrisiken konfrontiert. Um diese Risiken zu minimieren, müssen sie Schutzkleidung wie Schutzhelme und Atemschutzgeräte tragen. Regelmäßige Geräteprüfungen und die Verwendung von Schutzkleidung spielen ebenfalls eine wesentliche Rolle bei der Vermeidung von Unfällen und der Einhaltung von Sicherheitsstandards während Tunnelbohrarbeiten.
F2: Was ist die Zukunft von Tunnel-Felsbohrungen?
A2: Der technologische Fortschritt wird die Tunnel-Felsbohrung sehr wahrscheinlich verbessern. Automatisierung und intelligente Steuerungen können die Effizienz und Präzision verbessern. Nachhaltige Methoden und umweltfreundliche Verfahren werden bei Tunnelbohrprojekten immer wichtiger. Die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschungseinrichtungen könnte Innovationen in Bohrtechnologien fördern. Diese Trends könnten die Zukunft der Tunnel-Felsbohrung prägen.
F3: Was sind die Trends bei Tunnel-Felsbohrungen?
A3: Es gibt viele vorherrschende Trends bei Tunnel-Felsbohrungen. Der Einsatz von Mikrotunneln und schildgestützten Methoden für städtische Infrastrukturprojekte nimmt zu. Energieeffiziente Bohrgeräte, die weniger Strom verbrauchen und den CO₂-Fußabdruck reduzieren, gewinnen an Bedeutung. Modulare Tunnelbohrmaschinen werden für eine schnellere Montage und Demontage entwickelt, wodurch die Projektzeitpläne erleichtert werden. Prädiktive Wartung durch Datenanalyse verbessert die Zuverlässigkeit der Geräte und reduziert Ausfallzeiten. Diese Trends spiegeln die sich entwickelnde Landschaft der Tunnel-Felsbohrung wider.
