Diss. (sammanfattning) Uppsala : Univ., 2004. / Härtill 8 uppsatser.

Helstångsborr och konstång kallas bergborrverktyg, som tillverkas av sexkantiga stänger med inre hål för ledning av spolvatten. Dessa spolhål är klädda med ferritiskt rostfritt stål. Innan valsning borras ett centrerat hål i stålämnet som ska valsas. I det borrade hålet appliceras ett rör av ferritiskt rostfritt stål och i det röret skjuts en manganstålskärna in. Efter valsning dras kärnan ut och ett spolhål med invändigt foder av rostfritt stål bildas. Under uppvärmningen och valsningen av stålämnet sker normalt en koldiffusion från manganstålskärnan till det rostfria fodret. Fodrets syfte är att skydda spolhålets yta mot erosion och korrosion.Syftet med arbetet var att hitta en metod som garanterar uppkolning av det invändiga fodret, samt att utreda vad uppkolningen betyder för den mekaniska hållfastheten i stängerna. Ett laboratorieförsök visade att det var bra, med avseende på uppkolning, att blanda stearat i kärnbestrykningsmedlet. Kärnbestrykningsmedlet penslas på manganstålskärnan innan den förs in i stålämnet som ska valsas, dess syfte är att minska friktionen vid kärnutdragningen efter valsning.Ett försök utfördes i valsverket med stearat i kärnbestrykningsmedlet. En grundlig undersökning utfördes på två hetor som valsats med stearat-bestrykningsmedel, samt på en traditionellt tillverkad heta för att ha som referens. Hetorna kapades till provstänger om 1,5 m, totalt undersöktes 55 st.Utvärderingen av verksförsöket visade att stängernas kvalitet blir tillräckligt bra om ingenting oförutsett händer i produktionen, oavsett om koltillskott är tillsatt i bestrykningsmedlet eller inte. Arbetet gav inte en garanterande metod, men visade att stängerna normalt håller hög kvalitet.

Detta examensarbetet har utförts på LKAB Wassara, ett dotterbolag till LKAB. Företaget arbetar med att utveckla, tillverka och marknadsföra system för vattenhydraulisk bergborrning. Specifikt så faller Wassaras borrsystem under kategorin slående bergborrning och DTH(Down the hole). DTH innebär att slagverket, som även kallas hammaren placeras längst fram och leder på så vis borrsträngen in i borrhålet. I vissa fall kan även tekniken refereras till som ITH(In The Hole) eftersom borrningen inte nödvändigtvis måste utföras neråt. Wassara-hammarens flödesbehov varierar mycket under en slagcykel och på grund av detta uppstår tryckpulsationer i systemet. Det är sedan tidigare känt att tryckpulsationerna skapar vibrationer i borrsystemet men ytterligare följdeffekter är okända. En utredning angående hur en minskning av tryckpulsationerna i systemet skulle kunna påverka t.ex. borrsjunkshastighet och verkningsgrad har länge varit aktuell att utföra och det är det grundläggande syftet med detta examensarbete. För att kunna utföra en utredning angående hur en minskning av tryckpulsationerna skulle kunna påverka systemet måste först ett fungerande koncept för minskning av tryckpulsationerna tas fram. Några år innan detta examensarbete påbörjades har en ackumulatorprototyp tillverkats och tester av den ska utföras för att se om den kan minska tryckpulsationerna. Under dessa tester så ska även hammarens prestanda mätas. I samband med de praktiska tester som kommer att utföras så finns det även en önskan att mer grundläggande förstå hur tryckpulsationerna uppstår och hur de påverkar systemet varav en teori för hur ackumulatorn kommer att påverka systemet även kommer att härledas under examensarbetet. Både teorin och de praktiska testerna visar på att tryckpulsationerna minskar i systemet om en ackumulator monteras direkt bakom hammaren i borrsträngen. Ingen större förändring för varken verkningsgrad eller borrsjunkshastighet kunde mätas under de praktiska testerna och teorin som tagits fram visar på att det blir en väldigt liten skillnad i dessa storheter.

<p>This master thesis consists of the creation of shock absorber models for percussive rock drills. A model of the rock was also developed. These models were connected to existing models of the rock drill to create a complete simulation of the rock drilling process.</p><p>When the models had been created the rock model was evaluated by comparison with measured values from lab tests. The verified rock model was then used to evaluate the shock absorber models.</p><p>Four new shock absorber concepts have been developed. Three of these have been modelled, while the fourth have only been sketched and described.</p><p>The evaluation of the models showed the following:</p><p>• Simulations of the single shock absorber don’t correlate to reality very well. The movement is too rapid and poorly damped.</p><p>• The simulated behaviour of the tandem shock absorber corresponds to reality, but the simulated hydraulic pressures aren’t reliable and neither is the damping.</p><p>• Simulation of the double shock absorber reflects reality fairly well, although the model of the check valve can be improved.</p><p>• There are problems with fluttering damper pressures in simulation whenever an accumulator is connected directly to the damper volume. The problem doesn’t exist if there is a line or an orifice with enough losses between the volume and the accumulator.</p><p>• The feeder system needs to be modelled.</p> / <p>Examensarbetet gick ut på att ta fram simuleringsmodeller av olika dämpare i en bergborrmaskin. Dessutom behövdes en bergmodell som gav korrekta reflexer från berget vid simulering. Dessa modeller kopplades samman med befintliga modeller för att skapa en simulering av hela bergborrningsprocessen.</p><p>Efter att modeller skapats utvärderades bergmodellen mot mätvärden som uppmätts under prov. Efter att bergmodellen verifierats användes den för att verifiera dämparmodellerna.</p><p>Fyra dämparkoncept har tagits fram. Tre av dessa har modellerats, medan det fjärde endast har skissats och förklarats.</p><p>Verifieringen av modellerna visade följande:</p><p>• Simulering av enkeldämpare stämmer dåligt med verkligheten utan ger för snabba och odämpade rörelser.</p><p>• Simulering av dubbeldämparen stämmer bra med verkligheten men modellen över backventilen behöver ses över något.</p><p>• Simulering av tandemdämpare stämmer beteendemässigt men de simulerade trycken är inte tillförlitliga och inte heller dämpningen.</p><p>• Det finns problem med trycksvängningar vid simulering av modeller där dämpvolymen är direkt ansluten till en ackumulator. Om en strypning eller en ledning med tillräckliga förluster ansluter ackumulator och dämpvolym med varandra märks inte detta problem.</p><p>• Modell över matningen behöver tas fram.</p>

This master thesis consists of the creation of shock absorber models for percussive rock drills. A model of the rock was also developed. These models were connected to existing models of the rock drill to create a complete simulation of the rock drilling process. When the models had been created the rock model was evaluated by comparison with measured values from lab tests. The verified rock model was then used to evaluate the shock absorber models. Four new shock absorber concepts have been developed. Three of these have been modelled, while the fourth have only been sketched and described. The evaluation of the models showed the following: • Simulations of the single shock absorber don’t correlate to reality very well. The movement is too rapid and poorly damped. • The simulated behaviour of the tandem shock absorber corresponds to reality, but the simulated hydraulic pressures aren’t reliable and neither is the damping. • Simulation of the double shock absorber reflects reality fairly well, although the model of the check valve can be improved. • There are problems with fluttering damper pressures in simulation whenever an accumulator is connected directly to the damper volume. The problem doesn’t exist if there is a line or an orifice with enough losses between the volume and the accumulator. • The feeder system needs to be modelled. / Examensarbetet gick ut på att ta fram simuleringsmodeller av olika dämpare i en bergborrmaskin. Dessutom behövdes en bergmodell som gav korrekta reflexer från berget vid simulering. Dessa modeller kopplades samman med befintliga modeller för att skapa en simulering av hela bergborrningsprocessen. Efter att modeller skapats utvärderades bergmodellen mot mätvärden som uppmätts under prov. Efter att bergmodellen verifierats användes den för att verifiera dämparmodellerna. Fyra dämparkoncept har tagits fram. Tre av dessa har modellerats, medan det fjärde endast har skissats och förklarats. Verifieringen av modellerna visade följande: • Simulering av enkeldämpare stämmer dåligt med verkligheten utan ger för snabba och odämpade rörelser. • Simulering av dubbeldämparen stämmer bra med verkligheten men modellen över backventilen behöver ses över något. • Simulering av tandemdämpare stämmer beteendemässigt men de simulerade trycken är inte tillförlitliga och inte heller dämpningen. • Det finns problem med trycksvängningar vid simulering av modeller där dämpvolymen är direkt ansluten till en ackumulator. Om en strypning eller en ledning med tillräckliga förluster ansluter ackumulator och dämpvolym med varandra märks inte detta problem. • Modell över matningen behöver tas fram.

For many constructions works, the removal of bedrock is required as an initial part of the production. Removing bedrock is complicated, takes a lot of time and entails many risks due to the vibrations that occur during the detonation. The risk of damaging nearby properties is impending. In order to prevent damage caused by vibrations, high demands are made on the risk analysis. The risk analysis aims to investigate the surroundings and nearby properties and should give the blast contractor permissible vibration values. The vibrations that result from blasting are coupled to the cooperative charge, which can be controlled with drilling and charging plans. Therefore, the cost of blasting is largely due to the necessary drilling and preparations of the risk analysis. A complement to conventional rock blasting is hydraulic fracturing. Cracking bedrock is a time-consuming step that requires extensive drilling of holes, but since the method has a very low environmental impact and requires no preliminary work in the form of inspections and risk analysis, the method is considered occasionally suitable. At larger rock volumes it will usually be cheaper to blast than crack the rock. As soon as the geotechnical survey is carried out, the rock volume can be estimated. The model developed aims to estimate the cost of the two, and thus can be a tool that can be used for method selection already in the design state. / Som en inledande del av produktionen krävs, för många byggarbeten, losshållning av berg. Bergborttagning är ett komplicerat arbete som tar mycket tid och som medför många risker vilka till stor del utgörs av de vibrationer som uppstår vid detonationen och som riskerar skada närliggande fastigheter. För att förebygga skador som uppstår av vibrationer ställs höga krav på framställande av riskanalys. Riskanalysen syftar till att undersöka omgivningen och närliggande fastigheter och ska ge sprängentreprenören tillåtna vibrationsvärden. De vibrationer som uppstår vid sprängning är kopplade till den samverkande laddningen, vilken kan kontrolleras med borr- och laddplan. Kostnaden vid sprängning utgörs således till stor del av den nödvändiga borrningen och framtagande av riskanalysen. Ett komplement till konventionell sprängning är hydraulisk spräckning. Spräckning av berg är ett tidskrävande moment som kräver omfattande borrning av hål, men metoden har en väldigt låg omgivningspåverkan och kräver inga förarbeten i form av besiktningar och riskanalyser vilket gör den stundvis lämplig. Vid större bergvolymer kommer det som regel vara billigare att spränga än att spräcka berget. Så fort den geotekniska undersökningen är utförd kan bergvolymen uppskattas. Den framtagna modellen syftar till att uppskatta kostnaden för de båda och kan således vara ett verktyg som kan användas för metodval redan i projekteringsstadiet.