Tách đá bằng dòng nước cao áp

d) Bóc tách đá khối bằng cưa cáp

16.2.4. Tách đá bằng dòng nước cao áp

Tách đá khối bằng dòng nước cao áp hiện nay còn là đối tượng nghiên cứu: hoặc chỉ dùng riêng sức nước, hoặc nên phối hợp với các dụng cụ cơ khí truyền thống. Những phương tiện cần thiết để thực hiện phương pháp này là:

- Một bơm cao áp với 3 hoặc 5 piston cùng loại làm việc. Áp lực tổng của các piston làm việc phải đạt được tới 2.500 bar và dòng nước phun qua vòi phải đạt lưu lượng 110 lít/phút;

- Một moteur nhiệt hoặc điện có cơng suất 200450 cv tùy theo điều kiện cụ thể; - Một capô (nắp đậy) nhằm giảm âm;

- Một bể chứa nước với đầy đủ hệ thống lọc;

- Một trục tải chariot có tháp cao 120m mang một ống nước;

- Một dụng cụ cắt gắn cuối đầu ống nước dài 4m, bao gồm các vòi phun. Số lượng vòi, hướng của vòi, và miệng vòi, tùy thuộc vào tính chất cơ lý của đá cần bóc tách.

Trên các mỏ đá, hiện người ta đang dùng 2 kỹ thuật bóc tách nhờ hiệu quả cơ học của dòng phun ( các vòi phun đặt ở khoảng cách 2cm so với đường tách), và sử dụng các va đập nhiệt.

- Tách theo đường: đầu cắt được di chuyển trên mặt của khối đá. Mỗi vòi phun sẽ tạo ra một rãnh nhỏ. Ở cuối mỗi đường cắt, đầu cắt được áp gắn sát vào đá. Các gờ nằm giữa 2 rãnh được phá vỡ nhờ hiệu quả của áp lực nước.

- Tách ziczăc: trong quá trình tịnh tiến của đầu cắt trên mặt khối đá, các vòi phun đồng thời tham gia 2 chuyển động: chuyển động thẳng của đầu cắt, và chuyển động quay hoặc dao động ngang của vịi. Do đó, quỹ đạo dịch chuyển của mỗi vịi có dạng đường ziczăc. Các đường ziczăc này sẽ cắt lặp lên nhau, và làm tăng thêm hiệu quả phá vỡ đất đá.

Chiều sâu cắt phụ thuộc vào áp suất và lưu lượng nước, tốc độ di chuyển đầu cắt, và các đặc điểm về cấu trúc, độ nứt nẻ, vả các tính chất cơ lý khác của đá. Nó tỷ lệ nghịch với đường kính và tốc độ di chuyển của đầu cắt. Và ở một tốc độ dịch chuyển nào đó sẽ đạt được giá trị của tốc độ cắt là lớn nhất ( chiều sâu rãnh x tốc độ di chuyển -> max).

Ưu điểm chính của phương pháp này là tăng được suất thu hồi đá nguyên khai và thương phẩm do các khối đá không bị rạn nứt. Việc cắt đá có thể tự động hóa được, có thể cắt đá theo hình dáng u cầu. Từ năm 1980, người ta nghiên cứu cải tiến phương pháp này bằng cách sử dụng các loại bơm có cơng suất khác nhau, gá thêm cơ cấu lắc cho vịi phun, cải tiến các đầu cắt, thay vì nước là dùng khí ép lạnh.v.v…, và đem áp dụng để khai thác sa thạch ở vùng Rothbach, nhờ thế đã nâng suất thu hồi đá khối thương phẩm lên 2070%. Năm 1987, người ta áp dụng để khai thác đá granite ở Lanhélin, và đạt được tốc độ cắt là 1,22 m2/h. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là thiết bị cồng kềnh, cần diện công tác rộng, cần nguồn cung cấp nước lớn, giá thành cao, chưa thể triển khai phổ biến trong lĩnh vực khai thác với quy mơ cơng nghiệp. Hiện nay, tập đồn T.A.T Machinery Co. của Mỹ cũng đã nghiên cứu chế tạo thiết bị cắt bằng tia nước cao áp Flow 2, Flow 3, để phục vụ cho chế tạo thiết bị, và kể cả gia công chế biến các sản phẩm bằng đá hay vật liệu khác rất hiệu quả và tinh tế, nhưng đó cũng chỉ là gia cơng cắt gọt trên những vật thể có kích thước nhỏ mà thôi.