آلة الحفر الصينية العملاقة تحفر وتفجر الأرض الصلبة

نوع جديد من آلات حفر الأنفاق

أطلقت الصين آلة حفر تمزج بين طريقتين متميزتين للحفر في منصة واحدة. أُطلق على الآلة اسم "شيانغلونغ" أو "التنين المحظوظ"، وهي أول آلة حفر وتفجير (BBM) في العالم، وفقًا لما أعلنه مطوروها. تجمع الآلة بين نظام حفر الأنفاق التقليدي والقدرة على وضع المتفجرات، مما يسمح لها بالتكيف مع ظروف الأرض المتغيرة دون توقف العمليات.

طُوّرت الآلة من قبل مجموعة صناعة السكك الحديدية والعلوم الصينية (CRSIC) بالتعاون مع جامعة تسينغهوا. بقطر يبلغ 14.76 قدمًا (4.5 متر)، توصف بأنها أكبر آلة حفر أنفاق متعددة الأدوات في العالم. ويأتي ظهورها لمعالجة تحدٍ أساسي في البناء تحت الأرض: كيفية حفر الأنفاق بكفاءة عبر أرض تتناوب بين التربة الرخوة والصخور الصلبة.

نهجان تقليديان

تنقسم آلات حفر الأنفاق عمومًا إلى فئتين، كل منهما مناسبة لظروف جيولوجية محددة.

آلات حفر الأنفاق للأرض اللينة

تستخدم آلات حفر الأنفاق للأرض اللينة درعًا دوارًا كبيرًا مزودًا بأدوات القطع. صُممت هذه الآلات لحفر التربة والطين والرمل والحصى، بما في ذلك الطبقات الحاملة للمياه. يقوم الدرع الدوار بقطع الأرض ودعم وجه النفق في نفس الوقت، مما يمنع الانهيارات أثناء إزالة المواد بواسطة ناقل لولبي. لزيادة تثبيت الأرض غير المستقرة، يمكن للمشغلين حقن ملاط البنتونيت المضغوط في الوجه. وهذا يسمح بالحفر بأمان في البيئات اللينة والمتحركة.

آلات حفر الأنفاق للصخور الصلبة

آلات حفر الأنفاق للصخور الصلبة مختلفة تمامًا. فهي مصممة لتكوينات صخرية ضخمة ومتماسكة مثل الجرانيت والبازلت والحجر الرملي. بدلاً من الدرع، تعتمد هذه الآلات على الإمساك بجدران الصخور لتثبيت نفسها. تقوم قواطع ثقيلة الوزن بطحن الصخور الصلبة ببطء ومنهجية. على الرغم من أن هذا النهج موثوق في الصخور الموحدة، إلا أنه أبطأ بشكل ملحوظ من حفر الأرض اللينة ولا يمكنه العمل في التربة، التي لا توفر قبضة آمنة لتثبيت الآلة.

هناك فئة ثالثة، وهي آلة هجينة مخصصة للأرض التي تكون في الغالب لينة ولكنها متقطعة بالصخور. كما يشير المصدر، هذا الهجين هو حل وسط، يتيح استمرار الحفر ولكن بكفاءة أقل مقارنة بالآلات المصممة خصيصًا.

تقديم آلة الحفر والتفجير

آلة الحفر والتفجير شيانغلونغ تسد الفجوة بين هذه الطرق. ميزتها المميزة هي رأس القطع المصمم خصيصًا مع نقطة مجوفة في المركز. يبدو أن هذا التصميم هو مفتاح وظيفتها المزدوجة. أيضًا، رأس القطع لديه القدرة على الانسحاب قليلاً ضد الآلة. هذا الانكماش هو على الأرجح ما يخلق مساحة للعمال لتثبيت الشحنات المتفجرة.

من الناحية العملية، يمكن للآلة العمل في الأرض اللينة مثل آلة حفر الأنفاق التقليدية، باستخدام رأس القطع الدوار لقطع التربة والحطام. عندما يتحول وجه النفق إلى صخور صلبة، يتراجع رأس القطع، مما يسمح بوضع المتفجرات. بعد أن يكسر الانفجار الصخور، تقوم الآلة بإزالة الحطام وتستأنف الحفر. هذه القدرة المجمعة تعني أن آلة واحدة يمكنها التعامل مع جيولوجيا مختلطة دون الحاجة إلى التوقف وإحضار معدات متخصصة.

لماذا هذا مهم لمشاريع حفر الأنفاق

غالبًا ما تواجه مشاريع حفر الأنفاق في المناطق الجبلية أو الحضرية جيولوجيا متنوعة. قد يمر النفق عبر الأرض والصخور المتآكلة والصخور الأساسية الطازجة في غضون بضع مئات من الأمتار. تقليديًا، تطلب هذا إما آلة هجينة بأداء محدود أو استخدام طرق متعددة، مما يزيد من التكلفة ومخاطر الجدول الزمني.

مفهوم آلة الحفر والتفجير يقدم حلاً محتملاً. من خلال دمج التفجير في دورة الحفر، يمكن لشيانغلونغ الحفاظ على التقدم عبر التضاريس المتنوعة. قد يكون هذا ذا قيمة خاصة في الصين، حيث تتطلب شبكات السكك الحديدية والطرق الواسعة آلاف الكيلومترات من الأنفاق عبر جيولوجيا معقدة.

تعكس الآلة أيضًا اتجاهًا أوسع في الهندسة: دمج التقنيات الميكانيكية والتفجيرية لتحسين الأداء. بينما تم استخدام التفجير المتحكم به منذ فترة طويلة في التعدين والبناء، فإن دمجه مباشرة مع آلة حفر الأنفاق هو نهج جديد.

الطريق إلى الأمام

تم عرض شيانغلونغ في حفل إطلاق مع عدد من الصور التي تعرض رأس القطع الضخم ونظام الدرع. لم يصدر مطوروها بعد مقاييس أداء مفصلة، لكن البناء الناجح لمثل هذه الآلة يثبت أن المفهوم قابل للتطبيق.

كأول آلة حفر وتفجير في العالم، يمكن أن تشكل شيانغلونغ سابقة. إذا أدت أداءً جيدًا في الظروف الحقيقية، فقد يتم تطوير آلات مماثلة في أماكن أخرى، خاصة للمشاريع التي تمر عبر أرض لينة وصلبة متناوبة. كما يثير دمج القدرة على التفجير أسئلة حول السلامة والدقة، حيث يتطلب أي شحنة متفجرة موضوعة بالقرب من آلة معقدة تنسيقًا دقيقًا. ومع ذلك، فإن المكسب المحتمل في السرعة والمرونة كبير.

دفع الصين نحو الابتكار في حفر الأنفاق هو جزء من جهد أوسع لتحديث بنيتها التحتية. من خلال الشراكة مع جامعة تسينغهوا، تقدم CRSIC البحث الأكاديمي إلى الآلات الثقيلة العملية. والنتيجة هي آلة يمكن أن تصبح عنصرًا أساسيًا لمشاريع حفر الأنفاق المستقبلية، ليس فقط في الصين ولكن في جميع أنحاء العالم.

اسم شيانغلونغ، التنين المحظوظ، يوحي بالأمل في أنها ستجلب الحظ السعيد للمشاريع التي تقوم بها. يعتمد ما إذا كان هذا الحظ سيتحقق على مدى جودة تعاملها مع العالم تحت الأرض غير المتوقع. لكن إنشاء مثل هذا الهجين بحد ذاته يمثل علامة فارقة في تكنولوجيا حفر الأنفاق، مما يوفر أداة جديدة للمهندسين الذين يتعاملون مع أصعب ظروف الصخور والتربة.

هذا المقال مبني على تقرير من New Atlas. اقرأ المقال الأصلي.