Podziemny węzeł betoniarski dla betonów natryskowych

Logistyka w kopalni

Istnieją różne sposoby dostarczania surowców lub betonu w dół tunelu, każdy z innym wpływem na proces i koszty operacyjne.

1. Droga spiralna

Droga spiralna to trasa biegnąca spiralnie w dół. Długość takiej drogi jest zależna od głębokości, na której położony jest tunel. Droga spiralna jest dość praktycznym wyborem, ponieważ umożliwia transport samochodami. Zdecydowanie ułatwia transport modułów węzła, cementu, kruszyw oraz innych materiałów w dół do tunelu kopalnianego.

2. Odwiert typu Slickline

Slickline to metalowa rura, zwykle o średnicy 100-150 mm (4-6”) przeprowadzona przez wywiercony w skale otwór. Taka rura może mieć nawet kilometr długości.

Jeżeli beton natryskowy jest produkowany na powierzchni, można go transportować za pomocą odwiertu Slickline do kosza odbiorczego w tunelu, dalej do miejsca docelowego za pomocą odpowiedniego wozidła typu transmixer lub mieszadła.

Wadą takiego rozwiązania jest możliwość rozwarstwienia mieszanki betonu podczas opuszczania mieszanki na dół i przez to beton natryskowy w miejscu aplikacji może mieć obniżone właściwości, jakość i możliwość aplikacji.

Jeżeli beton natryskowy musi być produkowany pod ziemią, wszystkie surowce muszą zostać dostarczone do węzła w wyrobisku poziomym. Materiały sypkie mogą być transportowane przez Slickline, natomiast cement w big bagach.

W węźle podziemnym wszystkie materiały mogą być mieszane jak na standardowym węźle, bez obawy na negatywny wpływ na właściwości i jakość torkteru oraz możliwości jego natrysku.

3. Klatka w wyrobisku pionowym

Najmniej praktycznym rozwiązaniem z punktu widzenia logistyki jest użycie klatki w szybie górniczym. Jeżeli wymiary klatki są niewielkie, trudnym będzie przetransportowanie modułów węzła. Powolne i niepraktyczne będzie również transportowanie surowców i innych towarów w dół szybu kopalni.

 

                 Węzeł betoniarski produkujący beton natryskowy na powierzchni w kopalni złota

 

Jak produkować beton natryskowy?

Mieszankę betonu natryskowego można wykonać na powierzchni lub w tunelu. Między wspomnianymi rozwiązaniami występuje kilka różnic między jakością i kosztami operacyjnymi.

Maksymalne uziarnienie kruszywa do betonu natryskowego wynosi 8-10 mm. Większe ziarna mogą utknąć w dyszy wylotowej.

Suchy beton natryskowy produkowanych jest na węzłach do mieszanek suchych. Mieszanka ta jest nazywana suchym wstępnie wymieszanym torkretem.
Podczas produkcji suchego torkretu, wymieszane zostają cement, kruszywo, czasem też domieszki chemiczne, następnie mieszanka pakowana jest w big bagi, zwykle o masie 1000 kg. Worki zostają później przetransportowane do wyrobiska, gdzie suchą mieszankę miesza się z wodą. Łatwo radzić sobie z materiałem w big bagach, jednak w trakcie przechowywania do worków może dostawać się wilgoć, powodując częściowe wiązanie cementu. Suszenie kruszywa pochłania duże ilości energii i prowadzi do dużej emisji CO². Mieszanka wstępna musi być przetransportowana w pierwszej kolejności do kopalni niejednokrotnie kilka tysięcy kilometrów, a następnie w dół do wyrobiska zazwyczaj kilka tysięcy metrów. W związku z powyższym stosowanie gotowych suchych mieszanek jest drogą metodą prowadzącą nawet do zwiększenia kosztów nawet do 500$ na metr sześcienny mieszanki.

Kolejne rozwiązanie to przygotowanie i mieszanie materiałów pod ziemią blisko obszaru natrysku. W tym przypadku jakość betonu będzie znacznie lepsza i obniży się zużycie cementu. Koszty produkcji będą znacznie niższe jednak należy wziąć pod uwagę koszt transportu surowców w głąb tunelu.

Specjalnie zaprojektowane podziemne węzły betonu natryskowego dobrze sprawdzają się przy produkcji betonu w wyrobiskach. Mogą wyprodukować homogeniczną mieszankę kruszywa, cementu, wody i domieszek chemicznych w zależności od receptury. Dodatkowo, jeżeli to konieczne krzemionka i włókna mogą być automatycznie dozowane do mieszanki.

Korzyści z mieszania pod ziemią:

- Beton natryskowy jest jednorodnie wymieszany

- Potrzebna jest mniejsza ilość cementu

- Wczesna wytrzymałość jest wyższa

- Krótki dystans między miejscem produkcji i natrysku

- Włókna są równomiernie wymieszane

- Produkcja betonu natryskowego na miejscu jest znacznie tańsza niż stosowanie suchych mieszanek

- Oszczędność energii i mniejsza emisja CO₂

 

                 Podziemny węzeł z planetarnym przeciwbieżnym mieszalnikiem w kopalni cynku 800 m poniżej poziomu gruntu

 

Jakiego typu mieszalniki stosuje się przy produkcji betonu natryskowego?

Do mieszania betonu natryskowego można stosować zarówno mieszalniki ciągłego mieszania (ślimakowe) lub planetarne z zasadą mieszania przeciwbieżnego. Mieszalniki ślimakowe są używane szczególnie w przypadku mieszania suchych mieszanek z wodą.

W przypadku stosowania mieszalnika ciągłego mieszania, konsystencja i jakość, szczególnie wczesna wytrzymałość betonu, może się różnić, ponieważ woda nie jest dodawana do mieszanki w równym stopniu. Część betonu może nawet zostać odrzucona przez złą jakość. Co więcej nie można dodawać włókien, a jeżeli to się uda będą one niewłaściwie wymieszane. Skupiska włókien prowadzą do problemów z maszyną do torkterowania, a także samym betonem pokrywającym ściany tunelu.

Zastosowanie mieszalnika planetarnego przeciwbieżnego pozwala na oddzielne dodawanie kruszywa, cementu, wody i włókien i właściwie wymieszanie surowców. Jakość i wstępna wytrzymałość betonu natryskowego będą znacznie lepsze oraz będzie potrzebna mniejsza ilość cementu.

 

Wymagania dla podziemnego węzła betoniarskiego

Po pierwsze, moduły węzła muszą być dostarczone pod ziemię. Jak wcześniej wspomniano można zastosować różne metody by uzyskać dostęp do wyrobiska.

Podczas projektowania węzła należy wziąć pod uwagę ograniczoną przestrzeń w szybie i tunelu kopalnianym. Wymagane jest również dodatkowe miejsce wokół węzła by móc dostarczyć i załadować kruszywo i inne materiały do zasobników/zbiorników, oraz by móc rozładować mieszalnik.

Inną ważną funkcją węzła jest zaawansowany system dozowania i mieszania włókien. Włókna stosuje się jako zbrojenie rozproszone, dlatego system dozowania włókien musi być niezawodny. Odpowiednie wymieszanie włókien jest istotne, aby zapewnić homogeniczność mieszanki. Beton natryskowy niskiej jakości, nie tylko zmniejsza efektywność robót budowlanych, ale prowadzi też do wyższych kosztów, zwiększa ryzyko oderwania pokrywy betonowej i zagrożenia bezpieczeństwa w tunelu.

 

                Podziemny węzeł betoniarski dopasowany do wąskiego tunelu w kopalni niklu.

Dodawanie domieszek chemicznych do mieszanki jest ważnym krokiem w produkcji betonu. W tunelach dostawa betonu w wyznaczone miejsce może być czasochłonna. Odpowiednio dobrane domieszki chemiczne zapewniają możliwość transportowania, przepompowania i łatwego aplikowania betonu natryskowego nawet po dłuższym czasie od spustu gotowej mieszanki.

Inwestycja w wysokiej jakości węzeł z odpowiednim mieszalnikiem jest tego warta, natomiast źle trafiona inwestycja prowadzi do dużych strat finansowych. Poniżej kilka przykładów:

- Słaba jakość betonu natryskowego niesie ze sobą ryzyko spadających ze ścian tunelu kamieni i zawalenia się części okładzin z betonu

- skupiska włókien w mieszance powodują zapchanie dysz urządzeń natryskowych

- Konieczne może być usunięcie betonu natryskowego o niskiej jakości i położenie nowej warstwy

 

                Aplikacja betonu natryskowego tunelu drogowego

Podziemne węzły betoniarskie firmy Tecwill

Firma Tecwill produkuje węzły do produkcji betonu natryskowego zarówno naziemne jak i podziemne, stosując wysokiej klasy przeciwbieżne mieszalniki planetarne by zapewnić możliwie najlepsze mieszanie surowców. Rozwiązania Tecwill polepszają bezpieczeństwo w tunelach, redukują zużycie cementu i emisję CO₂. Firma Tecwill może dostarczyć w pełni zautomatyzowany system dozowania włókien.

 

Aby uzyskać dodatkowe informacje lub odpowiedzi na pytania zapraszamy do kontaktu z nami.