Xác minh dị thường sâu đặt ra những điều kiện cụ thể nào đối với máy khoan tuần hoàn ngược 600 mét

Điểm khởi đầu của nhiệm vụ xác minh dị thường sâu thường là một lần gặp khoáng hóa hoặc dị thường ở phần nông. Sau khi khoáng hóa, biến đổi hoặc cấu tạo được nhận diện ở phần nông, dự án cần tiếp tục truy vết sự kéo dài xuống sâu của nó, phán đoán dị thường là tiếp diễn, mỏng đi hay tắt dần. Chiều sâu mục tiêu của loại lỗ khoan này thường từ hàng trăm mét trở lên, vị trí lỗ khoan lại phân tán tương đối, do đó thường được giao cho công nghệ tuần hoàn ngược (RC) thực hiện — dùng mẫu đá vụn trả về liên tục để nhanh chóng thiết lập các điểm kiểm soát ở sâu, rồi quyết định có dùng lỗ khoan lấy mẫu lõi để dày thêm tại vị trí trọng điểm hay không.

Nếu coi "phải khoan tới 600 mét" là điều kiện duy nhất, sẽ bỏ sót những yếu tố thực sự ràng buộc thi công. Bài viết này lấy các thông số đã công bố của WR600RC làm mẫu, chia nhiệm vụ xác minh dị thường sâu thành năm nhóm điều kiện thiết bị có thể đối chiếu từng mục. Mọi số liệu đều lấy từ tài liệu của model này; phần chưa bao phủ được liệt kê riêng, không dùng làm kết luận chọn thiết bị.

Điều kiện 1: Cột khoan cấp 600 mét phải có người đỡ được

Chiều sâu khoan tối đa của WR600RC là 600 m. Khi chiều sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng bản thân của cần khoan RC hai thành và ma sát thành lỗ cùng tăng, việc nâng hạ cần, thu hồi dụng cụ khoan và một phần xử lý ống chống đều dồn lên cùng một hệ thống nâng. Lực nâng của model này là 29 T.

Mục này tương ứng không phải một con số tĩnh, mà là vài công đoạn: nâng hạ cần bình thường có thuận lợi không, khi gặp cản có thể thu hồi dụng cụ khoan an toàn không, thời gian phụ trợ khi thay mũi khoan ở đoạn sâu có thể rút ngắn tới mức nào. Tài liệu đồng thời lưu ý, khi lực cản nâng cần liên tục bất thường nên ưu tiên xử lý thông qua làm sạch lỗ và phán đoán trạng thái trong lỗ, không khuyến nghị dùng trực tiếp lực nâng tối đa để kéo mạnh. Nói cách khác, 29 T là giới hạn năng lực, không phải phương tiện xử lý sự cố trong lỗ.

Lực nâng tời là 2,5 T, dùng để vận chuyển búa RC, cần khoan, dụng cụ ống chống và các phụ kiện hiện trường khác. Trong dự án lỗ sâu, dụng cụ khoan nặng hơn, mục này ảnh hưởng đến cường độ lao động và nhịp độ của công tác phụ trợ, phân công khác với hệ thống nâng chính.

Điều kiện 2: Đường kính lỗ và địa tầng quyết định dùng cấp mô-men xoắn nào

Đường kính lỗ khoan của model này là 105–450 mm, mô-men xoắn quay là 12.000 / 6.000 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 75 / 150 vòng/phút. Tốc độ thấp mô-men xoắn cao phù hợp với đường kính lỗ lớn, đá cứng và đoạn lỗ tải nặng; cấp tốc độ cao phù hợp với địa tầng ổn định có lực cản nhỏ hơn.

Tổ hợp thường gặp trong xác minh dị thường sâu là: mở lỗ bằng đường kính lớn hơn ở tầng phủ phía trên, sau khi vào đá ổn định thì thu nhỏ đường kính để tiếp tục khoan sâu. Đường kính lỗ thay đổi thì tải quay thay đổi theo, việc chọn cấp cũng phải điều chỉnh theo. Quan điểm của tài liệu là khoan RC nên đồng thời chú ý trạng thái quay, đập và trả mẫu, giữ ba yếu tố phối hợp — chỉ nhìn con số mô-men xoắn thì không thể phán đoán một đoạn lỗ có phù hợp hay không.

Về góc khoan, thiết bị hỗ trợ 45° và 90°. 90° dùng cho lỗ thẳng đứng thông thường, 45° phù hợp hơn để cắt xiên qua thân quặng nghiêng, mạch quặng và đới đứt gãy. Trong xác minh dị thường sâu, góc khoan thường liên quan trực tiếp đến thế nằm của thân quặng, nên xác định theo thiết kế thăm dò, không mặc định chọn thẳng đứng.

Điều kiện 3: Ngoài áp suất cấp khí, còn phải xem mẫu trả về có liên tục không

Áp suất làm việc khuyến nghị của model này là 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–75 m³/phút. Khoan RC cấp 600 mét không chỉ dẫn động dụng cụ khoan đáy lỗ, mà còn phải đưa đá vụn theo ống trong trở về mặt đất; khi chiều sâu lỗ, đường kính lỗ, độ cao và độ cứng đá tăng, lưu lượng gió hiệu dụng cần thiết thường cũng tăng. Do đó áp suất và lưu lượng của máy nén khí là một điều kiện độc lập với máy chính.

Điều dễ bị bỏ qua hơn cả thông số là tính liên tục của mẫu trả về. Hiện trường nên liên tục quan sát lượng mẫu trả về, kích thước hạt, màu sắc và độ ẩm thay đổi; nếu xuất hiện mẫu đột ngột giảm, mẫu trả về chậm hoặc lẫn mẫu rõ rệt, nên kiểm tra độ kín cần khoan, kênh trả mẫu, đầu ra máy nén khí và rò gió trong lỗ. Giá trị của xác minh dị thường sâu đến từ mẫu đá vụn liên tục phân đoạn theo chiều sâu; một khi mẫu trả về bị gián đoạn, phán đoán địa chất của đoạn đó mất đi căn cứ.

Đi kèm với trả mẫu là quản lý lấy mẫu. Hiện trường nên thu thập mẫu theo khoảng tiến độ cố định, và ghi lại số lỗ khoan, số mẫu, độ sâu bắt đầu – kết thúc và tình trạng bất thường. Đối với mẫu khoáng sản gửi phòng thí nghiệm phân tích, còn nên thiết lập mẫu lặp, mẫu chuẩn và mẫu trắng theo chế độ kiểm soát chất lượng của dự án. Máy khoan chịu trách nhiệm lấy được mẫu, chất lượng dữ liệu còn phụ thuộc vào chính quy trình lấy mẫu.

Điều kiện 4: Tiền đề xử lý riêng cho đới đứt gãy và tầng phủ

Lỗ khoan xác minh dị thường sâu thường xuyên đi qua nhiều loại địa tầng. Tài liệu cho thấy WR600RC hỗ trợ khoan RC và khoan búa DTH thông thường, cũng hỗ trợ phương thức quay bằng dung dịch khoan.

• Đá cứng nguyên vẹn (granit, đá vôi, cát kết, v.v.): có thể quyết định dùng RC hay DTH thông thường tùy theo có cần mẫu địa chất hay không.
• Tầng phủ rời như tầng đất, tầng cát, tầng sỏi: không nhất thiết phù hợp để dùng trực tiếp khoan RC áp suất gió cao, có thể dùng quay bằng dung dịch khoan để ổn định lỗ trước, sau khi vào đá ổn định rồi chuyển sang công nghệ RC hoặc DTH.
• Đới đứt gãy và địa tầng nứt nẻ: dễ gây rơi khối thành lỗ, rò gió và mẫu trả về bất thường; sau khi vào đoạn lỗ loại này nên giảm tốc độ tiến quá nhanh, duy trì làm sạch lỗ liên tục và quan sát thay đổi áp suất khí; khi rò gió nghiêm trọng cần kết hợp bọt, ống chống hoặc phương pháp xử lý khác.

Ba loại địa tầng này không tương ứng với cùng một bộ thông số; ở giai đoạn thiết kế vị trí lỗ khoan nên đặt cột địa tầng và tuyến công nghệ cạnh nhau để cân nhắc, chứ không phải vào hiện trường rồi mới chuyển tạm.

Điều kiện 5: Bố trí mặt bằng cho máy nguyên chiếc khoảng 12,5 T và thiết bị kèm theo

Trọng lượng nguyên chiếc của WR600RC 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°, hành trình chân chống 1,7 m. Động cơ là Cummins 132 kW.

Đối với dự án xác minh dị thường sâu, ràng buộc mặt bằng không chỉ ở bản thân máy khoan. Dự án RC còn cần máy nén khí, ống mềm trả mẫu, thiết bị lấy mẫu và khu vực mẫu; kích thước sàn khoan nên được quy hoạch trước, đảm bảo khoảng cách an toàn đủ và lối thao tác giữa các thiết bị. Khung bánh xích phù hợp với đường đá dăm khu mỏ, sàn thăm dò ngoài trời và mặt đất không bằng phẳng thông thường, nhưng trước khi chuyển hiện trường nên xác nhận khả năng chịu tải của đường, độ dốc và độ ổn định mặt bằng; khi khoan lỗ xiên 45° hoặc khoan mô-men xoắn cao, chân chống, khả năng chịu tải mặt đất và trạng thái cân bằng của nguyên chiếc ảnh hưởng trực tiếp đến kiểm soát hướng lỗ.

Thứ tự đối chiếu năm nhóm điều kiện

Đối chiếu theo thứ tự này có thể đưa câu "phải khoan 600 mét" vào các công đoạn cụ thể: ai chịu trách nhiệm đỡ cột khoan 600 mét, ai chịu trách nhiệm dẫn động dụng cụ khoan trong đá cứng, ai chịu trách nhiệm đưa đá vụn trở về mặt đất liên tục, và mặt bằng có thể đồng thời chứa máy khoan cùng thiết bị kèm theo hay không.

Những nội dung cần xác minh với nhà cung cấp

Các nội dung sau không thuộc phạm vi tài liệu hiện có của trang này, không thể dựa vào đó để phán đoán, nên xác nhận riêng ở giai đoạn chọn thiết bị hoặc hỏi giá: hiệu suất khoan thực tế dưới tổ hợp chiều sâu lỗ, đường kính lỗ và địa tầng cụ thể; cách phối hợp model và lưu lượng máy nén khí với model này; yêu cầu thiết kế cụ thể về khả năng chịu tải mặt bằng, chiều rộng đường tạm và kích thước sàn; phương án cụ thể về độ chính xác chia mẫu và biện pháp chống nhiễm bẩn; và hiệu chỉnh cấp khí dưới các điều kiện độ cao khác nhau. Mức 600 m được nêu trong tài liệu nên được coi là năng lực tham khảo dưới cấu hình điển hình; chiều sâu khoan thực tế sẽ chịu ảnh hưởng của đường kính lỗ, cần khoan, máy nén khí, địa tầng, độ xiên lỗ và mài mòn dụng cụ khoan.