Vattendriven borrteknik - Optimal i de flesta miljöerna

Den vattendrivna borrtekniken kan idag visa upp en rad områden där den är både effektivare och mer ekonomisk än traditionell borrteknik där tryckluft används. Dessutom är energiförbrukning betydligt lägre och belastning på miljön är mindre.

För svenska LKAB innebar tekniken att spränghålen i deras produktion nu är dubbelt så långa och varje sprängsalva ger åtta gånger mer malm. 20 års användning av denna teknik har gett LKAB en världsledande position på sin marknad.

Nu är det dags att erbjuda resten av världen samma möjlighet.

Hur gick det till?
Svenska LKAB är en världsledande producent av bland annat förädlade järnmalmsprodukter för ståltillverkning. På 80-talet stod LKAB för en stor utmaning. För att nå högt uppsatta mål behövde företaget effektivisera gruvbrytningen och sänka produktionskostnaderna radikalt. Spränghålen som borrades behövde bli både längre och betydligt rakare. Ett intensivt utvecklingsarbete startade och lösningen på problemen blev att använda vatten som kraftöverföring.

Från luft till vatten
För att driva DTH-hammaren använde LKAB, precis som i stort hela gruvindustrin, luft. En inte helt optimal borrteknik men det var det som fanns tillgänglig då. Egenskaper som LKAB ville förändra var bland annat att öka borrprecisionen då den dåvarande tekniken begränsade borrhålens djup.

Längre och rakare spränghål skulle ge mer malm per sprängsalva vilket var viktigt om produktionskostnaden skulle kunna sänkas. Dessutom ville man förbättra arbetsmiljön och minimera spridning av oljedimma och damm, något som länge hade varit ett problem.  

Tekniken som utvecklades innebar att man använde vatten istället för luft som kraftöverföring och för smörjning av hammaren. Den nya vattendrivna borrtekniken visade sig kunna borra både rakare och djupare in i malmkroppen. Idag har LKAB ökat spränghålens djup till 56 meter, jämfört med tidigare 28 meter.

Vid varje sprängsalva kan företaget nu få ut åtta gånger mer malm än tidigare. Den vattendrivna borrtekniken som utvecklades är en väsentlig del av det svenska gruvbolaget LKAB:s stora framgång på världsmarknaden.  Wassaras vattendrivna borrteknik har nu använts av LKAB i över 20 år och över 18 miljoner meter spränghål har borrats, alla mycket väldokumenterade.

Dotterbolag 1988
År 1988 var LKAB med och startade bolaget G-Drill som skulle fortsätta att driva utvecklingen av den vattendrivna borrtekniken. Syftet var också att hitta andra branscher där borrteknikens egenskaper skulle göra samma nytta som den gjorde för LKAB. År 2002 bytte dotterbolaget namn till Wassara och 2012 uppgraderade man till LKAB Wassara. Målen är densamma.

Under de senaste åren har man inom Wassara byggt upp en organisation som är anpassad att hantera efterfrågan från nya områden som anläggningsarbeten, dammar och prospekterings-borrning.

–     Vi har nu tekniken, resurserna och referenserna för att vi ska nå framgångar utanför gruvnäringen säger Kent Boström, marknadskommunikatör på Wassara. Vi ser med stor tillförsikt på 2013 som en start på något stort. Vi kan nu visa ett flertal exempel på krävande applikationer där den vattendrivna borrningen har varit helt överlägsen andra borrtekniker.

Hjärtat i systemet är företagets världspatenterade Wassara DTH-hammare (Down-The-Hole), som använder vatten för kraftöverföring. Borrtekniken lämpar sig för de allra flesta applikationer men framför allt i applikationer som är svåra eller olämpliga att borra i med annan borrteknik.

Den vattendrivna teknikens alla styrkor
Att vatten fungerar så bra beror på att vattnet inte kan komprimeras. Den mängd vatten som lämnar hammaren är densamma som pumpats ner och tryckförlusten är minimal. Den minimala tryckförlusten gör att kraften som vattnet ger är oförändrat oavsett hur långt man borrar. Det innebär att borreffektiviteten är lika hög oavsett om borrhålet är 10, 100 eller 1 000 meter.

Att använda vatten som kraftöverföring innebär också att kraften går direkt till hammaren, vilket möjliggör borrning av små borrhålsdimensioner. Wassaras borrteknik kan användas för borrhål i diametrar från 65 till 254 mm.

Vatten ger också ett betydligt högre tryck, 180 bar jämfört med de 30 bar som tryckluften ger. Skillnaden märks bland annat på hammarens slagfrekvens. En Wassarahammare ger 3 600 slag per minut (60 Hz) medan en luftdriven hammare ger 2 000-2 700 slag per minut (35-45 Hz).

Vid borrning med vattendriven Wassara-teknik används cirka 300 liter vatten per minut för att driva hammaren. Då vatten inte kan komprimeras, kommer det också komma ut 300 liter vatten i borrhålet.

–     Att borra motsvarande borrhål med en luftdriven DTH-hammare i en minut innebär att 24 000 liter luft (400 liter per sekund), komprimerad till 30 bar behövs, säger Kent Boström. När luften lämnar borrkronan kommer den expandera tillbaka till sin ursprungliga volym vilket blir hela 720 000 liter luft.

Den expanderade luften kommer att få en hastighet av mellan 40-80 meter per sekund i borrhålet. Risken för blockering i borrhålet varierar givetvis men ett blockerat borrhål kommer snabbt att leda till att en stor volym luft försöker hitta en alternativ flyktväg.

Vid borrning i stadsområden, inne i byggnader och andra känsliga konstruktioner kan sådana luftexpansioner vålla stora problem.  Många stadsbebyggelser föreskriver idag borrning med vattendriven teknik.

Precisionen var också viktig för LKAB när tekniken utvecklades. Detaljer som vattenflödet och borrörens form gör det möjligt att borra rakt och dessutom med hög precision. Tester som genomförts visar att avvikelse i ett borrhål ligger kring 1-2 procent i ett 200 meters borrhål. Det kan jämföras med en avvikelse på cirka 15-20 procent när motsvarande borrning sker med tryckluft.

Miljövänlig teknik
Vid borrning med Wassaras vattendrivna teknik behövs ingen olja som ska smörja hammaren vilket också innebär att det inte heller kommer ut någon olja i borrhålet som kan skada miljön.

Dessutom är både strömförbrukning och CO2-utsläppen betydligt lägre än när tryckluft används som kraftkälla:

• För att driva en fem tums luftdriven DTH-hammare behövs en kompressor som ger 570 liter per sekund vid 35 bar, effektbehovet är då 430 kW.
• Att driva motsvarande Wassara DTH hammare behövs en högtryckspump som ger 490 liter vatten per minut vid 200 bar. Effektbehovet är då bara 190 kW.

Tekniken som utvecklades av LKAB på 80-talet kan idag visa upp en rad områden där den är både effektivare och mer ekonomisk än traditionell borrteknik där tryckluft används.

Dessutom är energiförbrukning lägre och belastning på miljön är mindre.

Kontakt
Wassara AB
Kent Boström, Communications Manager
kent.bostrom.wassara@lkab.com
Mobil: 46 70 606 0263

Om Wassara
Wassara AB är ett försäljnings- och utvecklingsföretag inom vattendriven borrning. Med den patenterade Wassara-hammaren skapar Wassara marknadsledande helhetslösningar för borrning inom anläggnings- och gruvindustrin.

Företaget startade sin verksamhet 1988 och ägs av LKAB. Stor tillgång till teknisk kompetens och erfarenhet inom Wassara och hos våra ägare kombineras med ett långt drivet nätverkssamarbete. Ägare, kunder och branschföretag över hela världen skapar tillsammans med Wassaras ingenjörer och tekniker vinnande koncept för effektivare borrning.

Taggar: