Kaivinkoneen kiviporaus ja -halkaisu hoitaa kaksi tehtävää, jotka aiemmin vaativat kaksi erillistä konetta: se poraa tarkan reiän kiveen ja käyttää samaa reikää hydraulisen kiilan asettamiseen ja materiaalin murtamiseen hallittua linjaa pitkin. Koska molemmat toiminnot on asennettu samaan kaivinkoneen puomiin, yksi kuljettaja voi suorittaa koko poraus- ja halkaisusyklin vaihtamatta lisälaitteita tai siirtymättä koneiden välillä. Vaiheiden läpikäynti helpottaa arvioimaan, sopiiko tämä menetelmä kivityyppiisi, projektiaikatauluusi ja työmaan rajoituksiin.
Nelivaiheinen toimintasarja
Prosessi etenee toistuvana silmukkana. Ensinnäkin kuljettaja asettaa porauspään kaivinkoneen puomilla kivenpintaa vasten ja käynnistää hydrauliporauksen poratakseen reiän määritettyyn syvyyteen. Ajoneuvon kompressorista tuleva paineilma puhaltaa porausjätteet reiästä ja vähentää pölyä suoraan lähteellä. Toiseksi, kun reikä saavuttaa tavoitesyvyyden, pora vetäytyy ja runko kääntyy tuomaan halkaisupään linjaan poratun reiän kanssa. Kolmanneksi halkaisukiila menee reikään, ja hydraulinen paine työntää sitä eteenpäin, mikä pakottaa vastakiilat ulospäin reiän seiniä vasten ja tuottaa halkaisuvoimaa. Neljänneksi kivi murtuu reiän sijainnin ja kiilan kulman määrittämää tasoa pitkin, ja kuljettaja poistaa murtuneen materiaalin ennen seuraavan syklin aloittamista.
Koko toimenpide kestää tyypillisesti alle minuutin reikää kohden lujassa kivessä—porausaika vaihtelee kiven kovuuden ja reiän syvyyden mukaan, kun taas itse halkaisu yleensä päättyy kahdeksassa–kymmenessä sekunnissa. Koska molemmat vaiheet tapahtuvat samalla koneella, ainoa viive porauksen ja halkaisun välillä on muutama sekunti, jotka runko tarvitsee kääntymiseen, ei se siirtymäaika, joka kuluisi erillisten poraus- ja halkaisulaitteiden välillä liikkumiseen.
Porausvaihe
Porauksen aikana hydraulinen pyörimismoottori ajaa karbiditerällä varustettua poraterästä kiveen. Syöttöjärjestelmä kohdistaa tasaista työntövoimaa pyörimisen samalla pyörittäessä terästä, ja paineilma virtaa porateräksen keskustan läpi puhaltaen porausjätteet reiästä. Tämä ilma toimii myös ensisijaisena pölynhallintana, siepaten pölyn lähteellä sen sijaan, että turvauduttaisiin ulkoiseen vesisuihkutukseen. Reiän halkaisija ja syvyys mitoitetaan halkaisukiilan mukaan, jotta kiila sopii puhtaasti ja vastakiilat voivat laajentua täysin reiän seiniä vasten.
Porausnopeus riippuu kiven kovuudesta, reiän halkaisijasta ja työntöpaineesta. Keskipitkässä kivessä, kuten kalkkikivessä tai hiekkakivessä, 115–155 mm:n reikä etenee tyypillisesti noin 0,8 metriä minuutissa. Kovemmassa graniitissa tai basaltissa poraat todennäköisesti hieman hitaammin, ja kuljettajan on ehkä säädettävä syöttöpainetta terän vaurioitumisen tai reiän poikkeamisen välttämiseksi. Poraussyvyys on yleensä 1,4–2,0 metriä mallista ja tarvittavasta murtumissyvyydestä riippuen.
Halkaisuvaihe
Kun reikä on porattu, halkaisupää kääntyy paikalleen ja kiilakokoonpano liukuu reikään. Kiila on kapeneva keskisauva, jota reunustavat kaksi vastakiilaa—usein suliksi kutsuttuja—jotka asettuvat reiän seiniä vasten. Kun hydraulinen paine työntää kiilaa alaspäin, kapeneminen pakottaa vastakiilat ulospäin kiveä vasten, tuottaen valtavan sivuttaispaineen hallittuun suuntaan. Koska kivi on heikompi vedossa kuin puristuksessa, tämä sivuttaispaine laukaisee murtuman kiilan suuntaan nähden kohtisuoraa tasoa pitkin.
Halkaisuvoima kohdistetaan asteittain ja hallitusti—ei lainkaan kuin hydraulivasaran isku. Tämä tarkoittaa, että murtuman suunta on ennustettavissa ja sitä voidaan ohjata suuntaamalla kiila, millä on suuri merkitys mittakiven louhinnassa, jossa lohkon muoto on tärkeä, ja tunnelinrakennuksessa, jossa murtumalinjan on seurattava tunnelin profiilia. Automaattinen siirtymän kompensointiventtiili pitää halkaisupaineen vakaana koko kiilan iskun ajan, vaikka kivi murtuisi ja vastus laskisi. Tyypillinen halkaisu kestää kahdeksasta kymmeneen sekuntia, minkä jälkeen kiila vetäytyy ja yksikkö siirtyy seuraavaan reikään.
Keskeiset komponentit, jotka saavat prosessin toimimaan
Muutama keskeinen komponentti yhdistyy saamaan integroidun poraus- ja halkaisuprosessin toimimaan. Hydraulinen porausmoottori ja syöttöjärjestelmä tarjoavat pyörimistehon ja työntövoiman poraukseen, kun taas ajoneuvon täyshydraulinen kompressori tuottaa paineilman porausjätteiden poistoon ja pölynhallintaan. Halkaisukiila ja vastakiilakokoonpano muuntavat hydraulisen voiman hallituksi sivuttaiseksi halkaisupaineeksi. Kaksinkertainen 360 asteen kääntöjärjestelmä—sekä rungossa että halkaisupäässä—antaa kuljettajan porata ja halkaista pystysuorilla seinillä, kattopinnoilla ja vinosti ilman kaivinkoneen uudelleenasemointia. Kuormantunteva elektrohydraulinen ohjausjärjestelmä hallitsee automaattisesti porauksen syöttöä, pyörimisnopeutta ja halkaisuvoimaa, ja langaton kaukosäädin antaa kuljettajan pysyä turvassa kivenpinnasta kaikkien toimintojen aikana.
Urakoitsijoille, jotka harkitsevat tätä lähestymistapaa, tärkein johtopäätös on, että yksi kone ja yksi kuljettaja hoitavat prosessin, joka perinteisesti vaati erillisen porauslaitteen ja halkaisuyksikön, kaikkine lisätyövoimineen, kuljetuksineen ja koordinointineen. Hallittu murtumissuunta tekee siitä myös vahvan vaihtoehdon töihin, joissa räjäytys tai hydraulinen rikkominen aiheuttaisi liikaa tärinää, sinkoilevia kiviä tai hallitsematonta halkeilua. Vertaillaksesi rinnakkain hydrauliseen rikkomiseen, katso Kiviporaus ja -halkaisu vs. hydraulinen rikkominen: Kumpi menetelmä sopii työhön?. Saadaksesi apua oikean kokoonpanon valintaan, tutustu Kuinka valita kaivinkoneen kiviporaus ja -halkaisu kovan kiven louhintaan.
