Trong tài liệu WR600RC-CS3, hệ thống lấy mẫu tích hợp là việc tích hợp cyclone tách, chia mẫu đại diện và thu gom mẫu thành một quy trình liên tục: mùn khoan theo ống trong của cần khoan hai thành trở về mặt đất, đi thẳng vào hệ cyclone để tách khí – rắn, rồi vào công đoạn chia mẫu và đóng bao. Nó thay thế một công đoạn trước đây phải đổ mẫu thủ công và trung chuyển lần hai. Để đánh giá một loại dự án có cần hệ thống này hay không, trước tiên xem công đoạn này chiếm tỷ trọng bao nhiêu trong dự án, sau đó xem dự án có yêu cầu hoàn mẫu liên tục và quản lý số hiệu mẫu liên tục hay không.
1. Trước tiên cần phân định một ranh giới: những yếu tố nào không quyết định việc này
Độ sâu khoan không phải căn cứ để đánh giá. Độ sâu khoan 600 m và đường kính lỗ 105–450 mm của WR600RC-CS3 là thông số của cả nền tảng thiết bị; WR600RC cùng nền tảng cũng có các giá trị này; bản thân hệ thống không làm thay đổi khả năng khoan sâu hay đường kính lỗ. Mô-men xoắn và lực nâng cũng không phải căn cứ; mô-men xoắn hai chế độ 12000/6000 N·m và lực nâng 29 T tương ứng với quay cần khoan và nâng hạ cần, không liên quan đến việc mẫu có được thu gom tích hợp hay không.
Tương tự, góc làm việc 45°/90° thuộc lựa chọn hướng bố trí lỗ khoan, dùng búa RC hay búa DTH cho đá cứng thuộc lựa chọn công cụ khoan, đều không có tương quan trực tiếp với việc công đoạn lấy mẫu có được tích hợp hay không. Lấy những thông số này làm lý do “có nên trang bị CS3 hay không” là sai hướng.
2. Điều kiện thứ nhất: dự án có cần hoàn mẫu liên tục hay không
Giá trị của hệ thống tích hợp tập trung ở tính liên tục của công đoạn hoàn mẫu. Tài liệu ghi rõ, khi độ sâu lỗ khoan tăng, khoảng cách hoàn mẫu mùn khoan dài hơn, ảnh hưởng của tổn thất lưu lượng gió, độ kín của cần khoan và rò gió trong lỗ đến thu hồi mẫu càng rõ rệt; thiết bị khuyến nghị áp suất làm việc 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–75 m³/phút, lượng khí này một mặt dẫn động búa RC, mặt khác phải bảo đảm mùn khoan liên tục trở về hệ cyclone lấy mẫu qua ống trong. Khi dự án yêu cầu hết lỗ khoan này đến lỗ khoan khác, hoàn mẫu không được gián đoạn lâu, thì việc cyclone, chia mẫu, đóng bao kết nối gần nhau mới có ý nghĩa.
Ngược lại, nếu bản thân dự án không theo đuổi hoàn mẫu liên tục – ví dụ thi công giếng nước sâu hoặc lỗ hạ mực nước khu mỏ, chú trọng hơn đến ổn định thành lỗ, tầng chứa nước và kết cấu hoàn giếng – tài liệu cũng nêu rõ loại dự án này không nhất thiết phải dùng hệ thống lấy mẫu đầy đủ, có thể thay công cụ khoan và quy trình thi công theo mục đích. Hệ thống lấy mẫu ở đây không có đất dụng võ.
3. Điều kiện thứ hai: lấy mẫu có phân đoạn cố định theo độ sâu hay không
Khoan RC thu được mẫu mùn khoan, không phải mẫu lõi nguyên vẹn. Tài liệu đưa ra cách làm: tại hiện trường có thể đặt khoảng lấy mẫu cố định theo yêu cầu dự án, ví dụ cứ 1 m hoặc 2 m thu một túi, đồng thời ghi lại số hiệu lỗ khoan, độ sâu bắt đầu – kết thúc và số hiệu mẫu. Đoạn lấy mẫu càng dày, số túi càng nhiều, gánh nặng đổ mẫu thủ công và trung chuyển lần hai càng lớn, vai trò kết nối của quy trình tích hợp đối với khoan, hoàn mẫu, chia mẫu, đóng bao càng thể hiện rõ.
Ở đây có một mối tương quan phải xem xét cùng lúc. Tài liệu đặc biệt lưu ý, đới đứt gãy nứt vỡ và khe nứt lớn gây rò gió, mùn khoan có thể lưu lại trong lỗ rồi trở về tập trung, làm tương quan giữa mẫu và độ sâu thực tế kém đi. Nghĩa là, dù thiết kế khoảng lấy mẫu dày đến đâu, nếu đoạn lỗ đó rò gió nghiêm trọng thì tương quan mẫu – độ sâu vốn đã không đáng tin. Gặp địa tầng loại này, hướng xử lý trong tài liệu là giảm tốc độ đẩy, duy trì làm sạch lỗ, ghi chép riêng cho đoạn bất thường, khi cần dùng bọt, ống chống hoặc biện pháp xử lý rò gió khác. Đây là những việc cần xác nhận thuộc công nghệ khoan, hệ thống lấy mẫu tích hợp không giải quyết được.
4. Điều kiện thứ ba: khối lượng quản lý số hiệu mẫu đã thành quy mô hay chưa
Hệ thống tích hợp nâng cao hiệu quả quy trình lấy mẫu, nhưng tài liệu nhấn mạnh quản lý mẫu vẫn phải nghiêm ngặt: mỗi túi mẫu phải ghi số hiệu lỗ khoan, số hiệu mẫu, độ sâu bắt đầu – kết thúc, ngày và ca; ghi chép hiện trường phải khớp với túi mẫu; nếu dự án thực hiện chế độ QA/QC, còn phải đặt mẫu lặp, mẫu chuẩn và mẫu trắng theo yêu cầu. Khối lượng công việc này không liên quan đến việc hệ thống có tích hợp hay không, chỉ liên quan đến tổng số mẫu.
Vì vậy khi đánh giá, có thể tính riêng tổng lượng mẫu và yêu cầu quản lý: nếu số túi ít, số hiệu đơn giản, quy trình thủ công hoàn toàn đáp ứng được; nếu lấy mẫu liên tục theo khoảng cố định, còn phải kèm mẫu lặp và mẫu chuẩn, thì lợi ích từ kết nối thuận lợi ở đầu nguồn mới thực sự đáng kể.
5. Hình thái dự án khi ba loại nhu cầu đồng thời hội đủ
Ghép ba điều kiện trên lại, dễ khớp nhất là công việc thẩm định khoáng sản sâu được nêu trong tài liệu: thẩm định dị thường sâu mỏ vàng cần xác nhận tính liên tục của đới cấu tạo, đới biến đổi và tầng khoáng hóa ở vị trí sâu hơn; dự án đồng, sắt, lithium và đa kim thường phải bố trí nhiều lỗ thẩm định trên diện tích lớn, dùng phương thức RC nhanh chóng thu lượng lớn mẫu mùn khoan để sàng lọc mục tiêu sâu trọng điểm, sau đó dùng máy khoan lấy lõi để lấy lõi liên tục cho dị thường trọng điểm, tạo thành phương án kết hợp “sàng lọc nhanh bằng RC + thẩm định tinh bằng lõi khoan”.
Điểm chung của loại dự án này là: nhiều lỗ khoan, lấy mẫu liên tục, số lượng túi mẫu lớn, cần xây dựng ghi chép truy xuất theo độ sâu. Quy trình tích hợp chính là thiết kế cho công đoạn này. Việc dự án cuối cùng có áp dụng hay không vẫn phụ thuộc vào lượng mẫu, yêu cầu quản lý và cách tổ chức hiện trường; tài liệu chưa đưa ra ngưỡng áp dụng phân theo quy mô dự án.
6. Công việc hiện trường mà lấy mẫu tích hợp không thể thay thế
Trong tài liệu có hai nội dung liên quan trực tiếp đến việc hệ thống có phát huy tác dụng bình thường hay không, và đều không thuộc vấn đề năng lực thiết bị:
- Nếu mùn khoan còn sót giữa các đoạn khoáng hóa khác nhau không được vệ sinh kịp thời, nguy cơ nhiễm bẩn mẫu sẽ tăng. Mỗi lần dừng khoan, đổi lỗ hoặc vào đoạn lấy mẫu then chốt mới, cần kiểm tra bên trong cyclone, bộ chia mẫu và ống mềm hoàn mẫu có còn sót hay không, tránh mẫu độ sâu trước lẫn vào đoạn lấy mẫu sau.
- Trước khi khởi công mỗi ngày cần kiểm tra độ kín của cần khoan hai thành, ống mềm hoàn mẫu, cyclone, bộ chia mẫu, động cơ, hệ thống thủy lực và ống gió áp cao; trong thi công liên tục quan sát hoàn mẫu có liên tục hay không; khi đổi lỗ và đổi đoạn mẫu kịp thời vệ sinh hệ thống lấy mẫu.
Đây là những công việc bên sử dụng phải tự thực hiện tại hiện trường, không giảm đi vì quy trình lấy mẫu được tích hợp.
7. Mặt bằng và thiết bị phụ trợ có hỗ trợ lấy mẫu liên tục hay không
Sau khi triển khai trên mặt đất, hệ thống lấy mẫu cần không gian đặt riêng. Tài liệu cho thấy trọng lượng toàn máy khoảng 12,5 T, kích thước ngoài khoảng 7 × 2,1 × 2,9 m, tốc độ di chuyển khoảng 3,5 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°. Ngoài máy khoan, hiện trường còn phải bố trí máy nén khí, hệ cyclone lấy mẫu, túi mẫu và xe vận chuyển; sàn khoan nên dự phòng đủ diện tích, bảo đảm đường ống hoàn mẫu thông suốt và lối đi cho người an toàn. Khu vực mẫu thường gần máy khoan và cyclone; khi dùng tời 2,5 T để nâng hạ búa RC, cần khoan hai thành và ống mềm hoàn mẫu, cần tránh vật treo đi vào phạm vi làm việc của nhân viên lấy mẫu.
Về năng lực phụ trợ, lưu lượng máy nén khí quyết định trực tiếp việc hoàn mẫu ở lỗ sâu có liên tục hay không. Nếu lưu lượng gió không đủ, biểu hiện thường gặp được tài liệu nêu là hoàn mẫu giảm, hoàn mẫu chậm và đáy lỗ tích cặn. Chọn thiết bị cần xem xét đầy đủ độ sâu lỗ, đường kính lỗ và độ cao so với mực nước biển; phần này thuộc vấn đề riêng về khớp nối máy nén khí với máy khoan.
8. Những việc cần xác nhận với nhà cung cấp
- Biểu hiện liên tục hoàn mẫu của hệ thống trong tổ hợp địa tầng và độ sâu lỗ cụ thể; tài liệu trên trang này chưa đưa ra dữ liệu xác minh phân theo địa tầng.
- Chu kỳ thay thế và phương thức cung cấp phụ tùng của cyclone, bộ chia mẫu và ống mềm hoàn mẫu.
- Cách xác định độ chính xác chia mẫu, và liệu quản lý chống nhiễm bẩn có kèm quy trình thao tác khả thi hay không.
- Cách chuyển đổi công cụ khoan và quy trình thi công khi ngừng dùng hệ thống lấy mẫu đầy đủ cho mục đích giếng nước.
Do điều kiện địa chất thực tế, công cụ trong lỗ, góc khoan và cách thao tác có khác biệt, hiệu quả khoan, độ sâu khoan, thu hồi mẫu và kết quả hoàn giếng cuối cùng nên lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn.