كيف يمكن زيادة فعالية قطع الحجر الرملي الأخضر بنفث الماء؟ ما تعلمناه فعلاً من اختبارات دورة الجفاف والترطيب?
1. أولاً، ما هو الغرض الحقيقي من قطع هذا الحجر؟
يُعدّ الحجر الرملي الأخضر شائعًا جدًا في مناجم الفحم والأنفاق وجميع أنواع أعمال الإنشاءات تحت الأرض، ونتعامل معه في كل مشروع تقريبًا في المشاريع العميقة تحت الأرض. نظريًا، هو صخر صلب، لكن في مواقع العمل الحقيقية، لا يكون صلبًا أو غير صلب. تتغير البيئة تحت الأرض باستمرار، وترتفع المياه الجوفية وتنخفض، وتبقى بعض الأماكن مغمورة بالمياه لفترات طويلة، بينما تتعرض مناطق أخرى للرطوبة والجفاف مرارًا وتكرارًا لأشهر وسنوات. بعد هذه المدة الطويلة، يتدهور الحجر تدريجيًا، فتظهر عليه شقوق صغيرة، ويصبح مفككًا، حتى وإن بدا جيدًا من الخارج، إلا أنه ضعيف من الداخل. لهذا السبب، عندما نستخدم القطع بنفث الماء الكاشط، نشعر دائمًا بالغرابة: نفس الآلة، نفس المعايير، لكن نتيجة القطع مختلفة تمامًا. في البداية، يعتقد العديد من العمال والمهندسين أن المشكلة تكمن في الآلة، لكن في الواقع، غالبًا ما يكون سبب الاختلاف هو حالة الصخر.
2. ما الذي حققته هذه التجربة بالفعل
يقوم تشينغلين دينغ وفريقه بإجراء اختبار للتحقق من كيفية قطع الحجر الرملي الأخضر بواسطة النفاثات المائية في ظروف مختلفة. إنهم يريدون معرفة ما إذا كان معالجة الصخور بالتجفيف والترطيب عدة مرات سيؤدي إلى قطعها بشكل أفضل بكثير باستخدام تقنية القطع بنفث الماء.
في الاختبار، يتم تجفيف الصخور في فراغ عند درجة حرارة 60 درجة مئوية حتى يستقر وزنها، ثم تُغمر في الفراغ. وتُكرر عملية التجفيف والنقع مرارًا وتكرارًا لمحاكاة دورة التجفيف والترطيب الحقيقية، حيث تُمثل دورة التجفيف دورة واحدة تليها دورة الترطيب. ويتم اختبار 0، 5، 10، 15، و20 دورة، مما يسمح بملاحظة اختلاف حالة الصخور.
في الاختبار بأكمله، كانت جميع معايير القطع المائي متطابقة، مما يجعل المقارنة عادلة: الضغط 100 ميجا باسكال، سرعة القطع 100 مم/دقيقة، مسافة التباعد 5 مم، فوهة 0.335 مم، استخدم مادة كاشطة من العقيقإذن، الآلة لا تتغير، بل حالة الصخور فقط هي التي تختلف.
تُظهر النتائج أنه كلما زادت دورات القطع، ضعفت الصخور، وارتفعت كفاءة القطع بشكل ملحوظ، وليس قليلاً. أما الصخور المبللة فقط، فلا تتطلب دورات قطع. زيادة العمق بنسبة 23%. 10 دورات: زيادة العمق بنسبة 52%. 15 دورة: زيادة العمق بنسبة 70%. 20 دورة: زيادة العمق بنسبة 80%. لكن ثمة أمرٌ هام: من الدورة 15 إلى الدورة 20، يبدأ التحسن بالتباطؤ. لذا، فإن الاستنتاج الحقيقي ليس مجرد "سهولة قطع الصخور اللينة". هناك نطاق كفاءة مثالي، يمتد من 10 إلى 15 دورة تقريبًا. قبل هذا النطاق، تبقى الصخور قوية، وتنمو الكفاءة ببطء. بعد هذا النطاق، تبقى الصخور ضعيفة، لكن كفاءة القطع لا تتحسن كثيرًا.
3. تقييم حالة الصخور في الموقع (بدون حساب الدورات)
في مواقع البناء الحقيقية، لا أحد يحسب دورات التحميل، ولا يمكننا معرفة عدد الدورات التي خضعت لها الصخور. لكن يمكننا استخدام طرق بسيطة لتقييم حالة الصخور بسرعة، وقد أثبتت الاختبارات صحة هذه الطرق.
| طريقة التقييم | ميزات المراقبة | مستوى التدهور المقابل | قطع الأداء |
| الفحص البصري | سطح متماسك ونظيف، خالٍ من الشقوق الظاهرة | منخفض، مثل دورة الصفر | بقوة، اقطع ببطء |
| الفحص البصري | بها تشققات، وحواف قابلة للكسر، وبها بعض المسحوق. | متوسط، حوالي 10-15 دورة | أفضل كفاءة في القطع |
| الفحص البصري | مكسور، سهل الكسر | مرتفع، يقارب 20 دورة | سهل القطع للغاية |
| اللون والرطوبة | لون فاتح، سطح جاف | حالة جيدة، تدهور طفيف | صعب القطع |
| اللون والرطوبة | لون داكن، سطح مبلل | مشبع، ناعم | الكفاءة +23% |
| اللون والرطوبة | منطقة رطبة وجافة لفترة طويلة | تدهور متوسط إلى مرتفع | يقطع بشكل أفضل بكثير |
| نقرة المطرقة | صوت نقي وواضح | صخرة قوية | اقطع ببطء |
| نقرة المطرقة | صوت مكتوم | إنسايدل | قطع سريعاً |
4. استراتيجية قطع عملية تعتمد على حالة الصخور
يستخدم معظم العمال نفس الطريقة: ضغط عالٍ دائمًا، مع تغيير السرعة بشكل طفيف فقط. لكن هذا غير كافٍ، وفقًا لهذا الاختبار.
إذا كانت الصخور صلبة ومتماسكة، نحافظ على ضغط عالٍ يقارب 100 ميجا باسكال، ونخفض السرعة بشكل مناسب، ونتأكد من قدرة القطع النفاث بالماء على الوصول إلى عمق كافٍ. أما إذا كانت الصخور متضررة قليلاً، كأن تكون رطبة أو بها شقوق صغيرة، فيمكننا خفض الضغط قليلاً مع الحفاظ على السرعة العادية، لأن الكفاءة تصل إلى 40-50%، فلا داعي لإجهاد الآلة. في حالة الصخور متوسطة التدهور، وهي منطقة الكفاءة المثلى، يجب زيادة سرعة القطع مع الحفاظ على الضغط نفسه أو أقل قليلاً، لأن العمق والحجم ينموان بأسرع ما يمكن في هذه المرحلة، وإذا لم نزد السرعة، فإننا نهدر الوقت. أما إذا كانت الصخور متضررة بشدة، فنخفض الضغط بشكل ملحوظ ونزيد السرعة بشكل كبير، ومع ذلك يمكننا الحصول على زيادة في العمق تصل إلى 80%، بالإضافة إلى توفير الطاقة والمواد الكاشطة، وتقليل تآكل الآلة.
يغفل العديد من المهندسين عن أمرٍ هام: لا يقتصر عرض القطع على فوهة المثقاب فقط. ففي الصخور الرديئة، تنهار المادة، وتتكسر الحواف، وتنتشر الشقوق الصغيرة، لذا سيكون القطع أوسع مما تتوقع. إذا كنت بحاجة إلى دقة عالية، فعليك مراعاة هذا الأمر.
لا يقتصر هذا المقال على تعليمك كيفية تشغيل الآلة فحسب، بل يُطلعك على حقيقة واقعية: الصخور تتغير باستمرار، لذا يجب تغيير معايير التشغيل تبعًا لذلك. فإذا استخدمت ضغطًا وسرعة ثابتين لجميع أنواع الصخور، فلن تتمكن حتى أفضل الآلات من تحقيق أفضل النتائج. لا تكتفِ بضبط الآلة، بل اضبطها لتتناسب مع الصخرة.