Carri di perforazione

Versatilità produttiva

articolo di Cristiano Pinotti

Nella miniera di Orani, in provincia di Nuoro, abbiamo visto all’opera un carro di perforazione Atlas Copco FlexiROC T35, dotato di perforatrice COP 1840 HE, utilizzato non solo per l’attività propedeutica alle volate, ma anche come una vera e propria sonda.

Flessibilità operativa e massima produttività sono gli aspetti imprescindibili per qualsiasi macchinario. Non fa eccezione l’attività mineraria dove, come nel caso di Orani, questi parametri sono stati alla base dell’acquisto di una nuova macchina Atlas Copco: un FlexiROC T35 utilizzato non solo per le classiche maglie di abbattimento, ma anche per i sondaggi geognostici.

Al servizio della ceramica

Maffei Sarda Silicati spa è attiva a Orani, in provincia di Nuoro, dal 1988. Parte  del Gruppo Minerali Industriali srl– uno dei principali produttori europei di sabbie silicee e fedspati – la miniera di Orani rappresenta la punta di diamante a livello produttivo per quanto riguarda quest’ultima tipologia di materiale. La materia prima estratta è un materiale prettamente sodico-magnesiaco utilizzato come fondente negli impasti ceramici delle industrie produttrici di piastrelle, che fanno capo ai distretti di Modena e di Castellon de la Plana (Spagna). «La miniera – ci spiega l’ing. Angelo Bosu, direttore dell’unità produttiva di Orani – estrae annualmente circa 1.000.000 t, delle quali circa 400.000 t di minerale, e la parte restante di sterile. L’attività estrattiva del sito è regolata da un progetto di coltivazione autorizzato dalla Regione Sardegna, su un orizzonte temporale di 20 anni, con step di aggiornamento quinquennali». Attualmente a Orani operano una trentina di dipendenti diretti coadiuvati da circa 20  addetti di società  appaltatrici, sono impiegati escavatori e pale gommate per la coltivazione mineraria e la movimentazione del prodotto finito, mentre il trasporto del materiale, con dumper e autocarri, è affidato a terzi. All’interno della concessione mineraria, estesa circa 700 ettari, il progetto di coltivazione prevede attualmente l’attività di estrazione su circa 50 ettari, più altri 30 per la messa a dimora dello sterile. È presente anche un impianto di frantumazione e classificazione che ha il compito di ridurre il tout venant con pezzatura media di 600-800 mm proveniente dalla miniera, a una granulometria di 0-6 mm, che rappresenta il prodotto finale. «La qualità del nostro materiale – precisa l’ing. Bosu – è ritenuta di fascia medio-alta caratterizzata da tenori di sodio superiori al 9%,  e tenori in ferro al di sotto dello 0,25 %».

Una scelta strategica

Da sinistra: Andrea Congia, capo servizio miniera e Angelo Bosu, direttore dell’unità produttiva di Orani di Maffei Sarda Silicati spa; Claudio Cossu, Sales Area Manager Atlas Copco Italia Spa Divisioni Ingegneria Civile, Cave e Miniere/Costruzioni e Strade.

Considerati i volumi prodotti, l’utilizzo della perforatrice è strategico. «Oltre la metà del materiale estratto – continua Bosu – avviene tramite volate con esplosivo e quindi attraverso l’uso della perforatrice che permette di realizzare realizzare i fori degli schemi delle maglie di abbattimento: ogni volata prevede una maglia quadrata da 2,5 m di lato, per una profondità di 7-9 m. La perforatrice ci consente anche di studiare una coltivazione selettiva del giacimento: cioè di procedere con sondaggi a 6-8 aste, eseguire le analisi di laboratorio e mirare l’abbattimento sui gradoni di migliore qualità. Il nostro, infatti, è un sito a macchia di leopardo: i vari punti di estrazione presentano caratteristiche chimiche differenti».

Come accennato oltre che nella classica attività di perforazione, la macchina Atlas Copco viene usata nell’inedito ruolo di sonda. «Al pari di quanto avviene per la perforazione, anche nell’attività di sondaggio – interviene Andrea Congia, capo servizio miniera – utilizziamo la tecnologia con martello fondo foro, in quanto non ci interessa la stratigrafia, ma la qualità chimica della roccia. Abbiamo compiuto un importante passo avanti: la perforatrice impiegata precedentemente era utilizzata esclusivamente per le volate, mentre i lavori di sondaggio erano affidati a società terze». In sostanza una macchina al prezzo di due. Conclude Bosu: «oggi, dopo alcuni mesi di utilizzo possiamo stilare un primo bilancio. Prima di tutto abbiamo raddoppiato la produzione: nella stessa unità di tempo i metri di foro realizzati sono il doppio. In secondo luogo eseguiamo in autonomia le analisi geognostiche della miniera. A livello geognostico arriviamo al massimo a 30 m, non ci serve di più, ma in ogni caso va tenuto conto come questa macchina non sia una sonda, ma una perforatrice, e già dimostra una flessibilità notevole».

La macchina sotto la lente

Il carro di perforazione FlexiROC T35 ha visto i progettisti focalizzati su tre aspetti fondamentali: sicurezza, produttività e facilità manutentiva. «Nel dettaglio – si inserisce Claudio Cossu, Sales Area Manager Atlas Copco Italia Spa Divisioni Ingegneria Civile, Cave e Miniere/Costruzioni e Strade – il carro di perforazione presenta cingolatura heavy duty e un’adeguata larghezza e robustezza di tutti gli elementi, per assicurare trazione, stabilità e durata. L’altezza da terra è molto elevata e i cingoli permettono un’oscillazione di circa 12°. Lo stabilizzatore del carro, fornito di serie, è robusto e consente impieghi anche con elevate pendenze». Il braccio a ginocchiera, un classico per queste macchine, presenta una sezione quadrata con spessori maggiorati. «Questa soluzione – riprende Cossu – consente un’elevata stabilità in fase di perforazione pur in presenza di una notevole area di battuta. Anche in massima estensione la macchina è stabile e non trasferisce vibrazioni alla batteria di perforazione. Tutti i perni del braccio, attraverso una tecnologia traslata dalle macchine che lavorano in sotterraneo, sono a recupero di gioco; mentre le estremità delle parti strutturali sono realizzate in fusione. La macchina è anche in grado di eseguire i fori di rilevaggio in automatico attraverso un particolare braccio a banana che permette di portare la slitta in orizzontale senza la necessità di modificare alcuna struttura e con un semplice comando in cabina».

Il trasferimento di tecnologia dai jumbi alla cava si può osservare anche per quanto riguarda la slitta di perforazione, Atlas Copco adotta infatti slitte in profilato di alluminio indeformabile, che permettono di guadagnare in termini di leggerezza e di usura (le zone di sfregamento sono protette da un lamierato in acciaio inossidabile facilmente sostituibile). I pattini della slitta sono in materiale sintetico che non necessita di lubrificazione.

«Il sistema di spinta – aggiunge il funzionario Atlas Copco – è costituito da un pistone idraulico con rinvio con carrucola e cavo di acciaio; in luogo del motore idraulico con catena comune sulle slitte d’acciaio. Questa scelta permette di conferire alla perforatrice, e di conseguenza alla batteria di perforazione, un maggior contatto con la roccia. Un particolare che fa guadagnare circa 1 kW di potenza reale utilizzata». La slitta prevede un sistema di cambio aste semplice ed efficace con un carosello di sette aste (da 3,7 m) più una in canna (che può essere anche da 4,8 m). La macchina ha anche un doppio sistema di guida dell’asta attraverso due morse idrauliche. Quella inferiore, mobile e posizionabile con un comando idraulico, ha la funzione di guida; mentre la morsa superiore, che è fissa, funge da trattenitrice dell’asta. Il tutto per assicurare un corretto intesto del foro che non vada a compromettere la batteria delle aste.

Il cuore della macchina

Elemento centrale è la perforatrice COP 1840 HE (High Energy), evoluzione dell’apprezzata COP 1838. In questo modello i progettisti hanno incrementato il rendimento attraverso modifiche che hanno riguardato soprattutto il driver, cioè l’elemento della perforatrice che conferisce il movimento di rotazione all’impugnatura e quindi alla batteria delle aste. Il driver e il suo intero alloggiamento sono stati aumentati in termini dimensionali ed è stato modificato il disegno della calettatura che ora ha un andamento elicoidale e assicura una maggiore durata di questo elemento, oltre che un’ottimizzazione della trasmissione della coppia. Anche grazie a questi accorgimenti la produzione si attesta sui 45-50 m/ora.

«Ciò che qualifica una perforatrice idraulica – riprende Cossu – è la capacità di assorbire il contraccolpo dell’energia di ritorno, cioè quella forza che, in parte, torna alla macchina per effetto dell’energia di percussione trasmessa alla batteria. Se non utilizzo o dissipo questa energia non solo andrò più lento ma correrò il rischio di danneggiare il sistema. Quella che conta è l’energia che riesco a far arrivare alla punta di perforazione. In queste macchine abbiamo diversi sistemi idraulici di ammortizzazione dell’energia d’urto: l’accumulatore che equalizza il picco di pressione idraulico; il dispositivo che assorbe l’energia di ritorno e la cede al colpo successivo; l’accumulatore idraulico che mantiene costantemente premuta la batteria sul foro». Il motore diesel è un Caterpillar C7.1 da 168 kW,  certificato Tier IV.

La macchina è in condizione di controllare autonomamente la perforazione in funzione del materiale attraversato. Al variare della consistenza del materiale che l’asta incontra, modifica alcuni parametri fondamentali – come la spinta e la pressione di percussione e la portata di spurgo del compressore – per prevenire l’intervento del dispositivo anti-incaglio, che è in ogni caso presente. La macchina interviene con alcuni dispositivi (RPCF – Rotation Pressure Controlled Feed e DPCI – Dumping Pressure Controlling Impact) che assicurano un avanzamento in funzione di quello che la roccia consente e, non appena le condizioni della roccia si ripristinano, torna alla sua massima potenza. Nel caso i sistemi di controllo non dovessero sortire l’effetto desiderato, e il valore di coppia resistente dovesse salire, entra in funzione un sistema anti-incaglio vero e proprio con riduzione della percussione e arretramento automatico della perforatrice per liberare le aste incagliate. La perforatrice è inoltre dotata di due impianti automatici di lubrificazione, uno per la perforatrice e uno specifico per l’ingrassaggio dei filetti delle aste.

Di assoluto livello la cabina che, rispetto al modello precedente, vede un incremento dell’ampiezza del 20%, una maggiore visibilità e comandi disposti in modo ergonomico con tutti gli strumenti allineati secondo la direttrice visuale naturale. Il sedile ha un’ampia gamma di regolazioni e anche l’impianto di condizionamento è stato completamente ridisegnato (e chi lavora in cava non ringrazierà mai abbastanza), così come è stato migliorato l’isolamento acustico. Un monitor è dedicato alla telecamera posteriore.

L'operatore

Marcello Mannoni è l’operatore che utilizza la perforatrice Atlas Copco. «Uso questa macchina da circa 6 mesi e la perforatrice ha accumulato oltre 500 ore di lavoro. È ottima sia sotto il profilo della manovrabilità sia come visuale sul foro, mentre la telecamera posteriore aiuta molto nelle manovre, soprattutto quando si lavora sui punti più stretti. In genere riusciamo a perforare circa 250-300 m in 8 ore, ma è un parametro che può variare in base alla tipologia del minerale. Con questa media in due giorni prepariamo una volata. Il cambio delle aste è molto veloce, comodo, totalmente visibile. A livello di consumi siamo attorno ai 30 l/h, in linea con la macchina precedente che però produceva la metà dei metri. Molto bene anche il comfort, con il sedile regolabile in mille posizioni così come i manipolatori. All’inizio ho avuto qualche difficoltà, ma presa confidenza non ci sono problemi. Per una decina di giorni sono stato affiancato da due differenti tecnici Atlas Copco che mi hanno insegnato tutto».

C'è anche un martello HB3600 Eco

Utilizzato per ridurre le pezzature del minerale prima del suo inserimento nel frantoio, nella miniera di Orani opera anche un martello idraulico Atlas Copco HB3600 Eco. Con un’energia per colpo pari a 6.750 joule, l’attrezzatura si distingue per molteplici dispositivi. Tra questi l’Autocontrol, la frequenza di percussione variabile in automatico; lo Start Select, la doppia modalità di avviamento selezionabile; il Vibro Silenced Plus, un silenziamento al top della categoria; il PowerAdapt, la valvola di protezione contro i sovraccarichi idraulici e il Contilube II, il dispositivo di ingrassaggio automatico. Il martello prevede anche il recupero dell’energia e la protezione colpo a vuoto.

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