نحوه عملکرد دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه TBM
حفاری این دستگاه در اصول حفاری مکانیزه شامل مراحل خاص و با برنامه ریزی دقیق زمانی و تجهیزاتی فراوان است.
انجام پروسه حفاری ، تأیید جهت و مسیر صحیح ، انجام پروسه تقویت دیواره، پروسه تخلیه مصالح، سیستم پایش هوا، نگهداری و تعمیرات.
پس از مونتاژ کامل دستگاه و تست نهایی دستگاه آماده شروع حفاری خواهد بود. اما در ابتدا باید بستر حفاری آماده شود.
یک کوه را در نظر بگیرید، برای اینکه دستگاه بتواند عملیات حفاری را شروع کند ابتدا می بایست دهانه ای با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری در کوه ایجاد شود تا سر برنده دستگاه ( Cutter Head) بتواند بر روی متریال قرار گیرد و در انجام عملیات حفاری وقفه ایجاد نشود.
به بستر حفاری اصطلاحاً "ترانشه" گفته می شود. ترانشه شامل خاک برداری از سطح رویی زمین تا رسیدن به بستر سخت و سنگی ، ایجاد یک تونل با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری ، انجام عملیات سخت سازی( انجام مش و شات کریت) در اطراف دهانه و عملیات تقویت دیواره(لاینینگ) داخلی دهانه می باشد.
پس از انجام عملیات آماده سازی سایت و پورتال اختصاصی ،ریل گذاری در دهانه انجام میشود تا دستگاهه بر روی ریل قرار گرفته و دستگاه آماده شروع عملیات حفاری شود.
پروسه حفاری دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه
حالا وقت آن رسیده تا دستگاه کار اصلی خودش یعنی سوراخ کردن زمین را شروع کند. آماده سازی دستگاه از نظر الکتریکی و مکانیکی و تأمین نیروی هیدرولیکی دستگاه در بخش پشتیبان (BU) انجام میگیرد. سپس مسیر با لیزر مشخص شده و اپراتور دستگاه تنظیمات لازم جهت انجام حفاری را انجام می دهد. سیستم های تهویه هوا و تخلیه مصالح روشن شده و سیستم های کنترلی فعال می شوند. حالا وقت شروع است..
سر برش بوسیله الکتروموتور ها و جعبه دنده های قوی به چرخش در می آید و جک ها سر برش را به جلو هل میدهند تا دیسک ها با سطح سنگ برخورد کرده ، آنها را خرد کند و به سیستم تخلیه مصالح انتقال دهد. کاتر به اندازه مشخصی به جلو پیش می رود. پس از آن متوقف شده و انجام عملیات تکمیلی تخلیه انجام میگیرد. به این عملیات اصطلاحاً یک کورس حفاری گفته می شود.
پس از انجام حفاری عملیات لاینینگ انجام شده و دستگاه توسط جک های قدرتمند ،خود را به جلو هل میدهد. این پروسه تریلینگ (Traling)اطلاق می شود.
حالا دستگاه دوباره تنظیم شده و این سیکل تکرار میشود.
در برخی از موارد که مصالح سخت تر بوده و امکان ریزش در حداقل است میتوان Telescop Shield را فعال کرد. این امر به شما این امکان را میدهد تا در هنگام انجام عملیات حفاری به صورت همزمان به انجام عملیات لاینیگ بپردازید و درمواقع لزوم به راحتی تلسکوپ شیلد را به عقب کشیده (Retract) و عملیات تعمیر یا بازدید دیسک ها را انجام دهید یا حتی سطح حفاری را بررسی نمایید.
این تکنیک تنها در سیستم های Duble Shield امکان پذیر است و نحوه عملکرد آن مختصراً به این گونه است که شیلد عقبی یا Gripper Shield توسط جکهای گریپر در جایش فیکس می شود و شیلد جلویی یا Front Shield و کاتر هد به وسیله جکهای Advance به جلو هل داده میشوند، در همین زمان شما میتوانید جکهای Auxilary Thrust را جمع کنید و عملیات لاینینگ را همزمان با انجام عملیات حفاری انجام دهید.
این بخش را در توضیح کامل بخش Auxiliary Thrust Jacks شرح خواهم داد.
در اصظلاح به عملیات بازشدن جک ها Extend و به عملیات جمع کردن آنها Retract می گویند.
در تمام مراحل انجام عملیات حفاری سنسور ها و دستگاه های مختلف فرایند انجام عملیات، فشار وارده بر کاتر، جک ها و بدنه ؛ جهت مسیر، احتمال وجود گاز و یا کم شدن اکسیژن، تعادل در جریان های الکتریکی و هیدرولیکی وارده به دستگاه و بسیاری از مسائل حیاتی و ضروری دیگر دائم در حال کنترل هستند.
لازم به ذکر است که توضیحاتی که در بالا داده ام صرفاً جهت آشنایی مقدماتی در جهت فهم ساده تر برای عموم است و لزوماً تمام موارد و اقدامات به شکل حرفه ای در این بخش قابل ارائه نبود.
در ادامه به بررسی کامل و حرفه ای هریک از بخش ها خواهم پرداخت.
آماده سازی سایت و ساخت پورتال(Portal) یکی از سخت ترین و در عین حال مهمترین عملیات پیش سازی برای شروع عملیات حفاری است.
این پروسه شامل احداث ساختمان ها و بخش های سازه ای پیش نیاز از قبیل ساختمان مالی-اداری، ساختمان پشتیبانی فنی و مهندسی، خوایگاه ها و بخش استراحت کارکنان، آشپزخانه و رستوران، امور فرهنگی و عقیدتی، گیت های ورودی و پست های نگهبانی، موتور خانه و تجهیزات سرمایشی-گرمایشی، سرویس های بهداشتی، فضا های ورزشی و تفریحی و غیره است.
همچنین بخش هایی که به پشتیبانی پورتال و سایت مربوط میشوند و از اهمیت فوق العاده ای برخوردارند از جمله:
- ساخت کارخانه سگمنت سازی(برای تونل های مقاوم سازی شده با قطعات بتونی پیش ساخته-Segment)
- احداث راه های دسترسی به مناطق حساس و پر تردد.
- تسطیح دهانه ورودی و محوطۀ پورتال
- ساخت و اجرای بخش تهیه مصالح معدنی(شن و ماسه دانه بندی شده) در معدن
- ساخت و اجرای تجهیزات فرآوری مصالح(سنگ شکن و تفکیک مصالح)
- احداث سوله های انبار
- احداث سوله های کار فنی(Electeical shop- Mechanic shop- Welding shop ...)
- احداث سوله های فنی ماشین آلات
- احداث بخش های پشتیبانی برق(ژنراتور و تجهیزات انتقال شبکه فشار قوی)
- احداث بخش های پشتیبانی آب شرب و آب مصرفی دستگاه حفاری
- تسطیح مکان تخلیه مصالح و ساخت راه های دسترسی به آن و غیره...
این بخش جزئی از طراحی و آماده سازی سایت محسوب میشود که نیازمند تخصص بالا و تحربه کافی می باشد. چگونگی قرارگیری ساختمان ها از لحاظ دسترسی به یکدیگر و بالا بردن بازده زمانی و مسافتی بسیار با اهمیت است. به خصوص در سایت های درون شهری مربوط به پروژه های مترو به دلیل محدودیت شدید در میزان فضای ساخت.
آماده سازی پورتال کمی سخت تر و البته تخصصی تر از ساخت خود سایت است!!
در ابتدا تسطیح و مقاوم سازی کف انجام می شود . این کار با بتون ریزی کف انجام میگیرد که مزایای بسیاری دارد. تراز شدن و مسطح شدن به اندازه کافی فضای بهتری برای کار در این محیط فراهم می کند.
سپس بستر حفاری آماده میشود. این آماده سازی بستگی به نوع حفاری و بستر زمین و نیز مکان سایت دارد.
در زمین های سنگی و در کوه که عموماً برای تونل های انتقال آب حفاری در آنها صورت میگیرد ترانشه ها سنگی هستند و همانطور که در بالا گفته شد ترانشه به برداشتن مصالح تا رسیدن به بستر سنگی اطلاق می شود. اطراف آن توسط مش و شات کریت و نصب راک بولت تحکیم شده و بستر آماده می شود.
اما در سایت های درون شهری که عموماً زمین هایی با بافت خاک فشرده و سنگریزه ای متخلخل هستند و از نوع گروع 4 (به بخش دسته بندی دستگاه های حفاری رجوع شود) و در داخل بافت شهر هستند ساخت پرتال اندکی متفاوت است.
دراین نوع از سازه ها عمق پورتال نسبت به سطح برای رسیدن به ارتفاع مناسب حفاری در زمین زیاد است. از این رو تحکیم دیواره ها و عملیات گود برداری اندکی متفاوت تر و البته حساس تر است.
همچنین در اکثر سازه های آبی به دلیل عدم وجود محدودیت در فضای ساخت به طور محسوس نسبت به سایت های مترو درون شهری، اغلب از سیستم تخلیه مصالح توسط واگن و لوکوموتیو و سیستم ریلی استفاده میشود. به این گونه که در ساخت پورتال های این چنینی ریل گزاری و اجرای سیستم سوئیچینگ ریلی در پرتال اجرا میشود و بخشی به تخلیه مصالح از واگن ها به محوطه تخلیه مصالح مربوط می شود که به "کار تیبلر" معروف است .
واگن ها در زیر دستگاه پر از مصالح حفاری شده می شوند، سپس توسط لوکو به بیرون کشیده می شوند و از طریق ریل بر روی کار تیبلر میروند. ماک کار تیبلر توسط جک های قدرتمند واگن های پر از مصالح را از روی ریل برداشته و در محوطه روبرو تخلیه میکند. پس از آن نوبت به بارگیری توسط لودر و کامیون هاست.
اما در اکثر پورتال های درون شهری از سیستم های نوار نقاله استفاده میشود. به این صورت که نوار نقاله ها از پشت دستگاه مصالح را تا بیرون از تونل میفرستند و در انتها مصالح توسط نوار بالا برنده که "آپ لودر" نامیده میشود در کامیون ها بارگیری می شوند.
در ادامه به بررسی و توضیح بیشتر نحوۀ مدیریت و ساخت پورتال های ریلی اشاره خواهم کرد.