Trong bảng thông số DTH30C, mô-men xoắn quay tối đa được ghi là 3500 N·m. Cùng bảng đó còn cho chiều sâu khoan tối đa 30 m, đường kính lỗ khoan 76–280 mm, độ cứng đá áp dụng khoảng f = 8–24. Bốn giá trị này không phải quan hệ ngang hàng: đường kính lỗ và độ cứng đá quyết định mô-men quay cần thiết tại đáy lỗ, chiều sâu khoan 30 m giới hạn chiều dài và trọng lượng cột khoan, còn 3500 N·m là giới hạn tải quay mà thiết bị có thể cung cấp liên tục trong đoạn lỗ đó.
Mô-men xoắn quay đảm nhận đoạn nào trong khoan ngầm
Khoan ngầm khác với khoan quay: phá đá chủ yếu dựa vào công đập của búa ngầm, cơ cấu quay có tác dụng làm cho mũi khoan xoay một góc giữa các lần đập, để các nút bi tác động đều lên đáy lỗ, đồng thời khắc phục lực ma sát giữa dụng cụ khoan và thành lỗ. Do đó mô-men xoắn quay không trực tiếp bằng năng lực khoan, nó giống một ràng buộc giới hạn dưới hơn — khi mô-men không đủ, mũi khoan không quay được hoặc tốc độ quay giảm, công đập không thể phân bố đều xuống đáy lỗ, tiến độ sẽ đình trệ.
Tài liệu trên trang này mô tả 3500 N·m là “có thể đáp ứng nhu cầu khoan ngầm của phần lớn lỗ công trình 76–280 mm”. “Phần lớn” ở đây tương ứng với tổ hợp lỗ nông đến trung bình, đá cứng trung bình đến cao, chứ không phải kết luận chung cho mọi đường kính lỗ trong mọi địa tầng.
Khi đường kính lỗ tăng, mô-men bị chiếm dụng bởi gì
Ảnh hưởng của đường kính lỗ đến mô-men xoắn quay đến từ hai chỗ: diện tích tiếp xúc đáy lỗ tăng theo đường kính, cần mô-men lớn hơn mới có thể dẫn động mũi khoan quay; đồng thời đường kính lỗ càng lớn, lượng mùn đá thải ra trên mỗi đơn vị chiều dài càng nhiều, nếu thải mùn không kịp, việc nghiền lại ở đáy lỗ sẽ tiếp tục đẩy cao lực cản quay.
Dải đường kính lỗ tài liệu đưa ra là 76–280 mm, giới hạn trên và dưới chênh nhau khoảng 3,7 lần. Cùng một thiết bị làm việc trong dải này, đường kính lỗ nằm ở đầu nào sẽ trực tiếp thay đổi cấp độ tải quay. Bảng thông số không đưa ra mô-men dự phòng tương ứng theo từng đoạn đường kính, vì vậy những câu hỏi như “với đường kính lỗ 280 mm thì 3500 N·m còn bao nhiêu dự phòng” cần được xác nhận riêng theo thông số búa ngầm cụ thể, dạng mũi khoan và địa tầng hiện trường.
Độ cứng đá thay đổi cách dao động của tải
Tài liệu đưa ra độ cứng đá áp dụng khoảng f = 8–24, bao gồm đá vôi, đá hoa cương, đá cát, đá bazan và các địa tầng đá cứng trung bình đến cao. Ảnh hưởng của độ cứng đến mô-men xoắn quay không hoàn toàn là khuếch đại tuyến tính, rõ rệt hơn là làm cho tải dao động mạnh hơn: trong đá cứng nguyên khối, các nút bi của mũi khoan khó cắt vào, lực cản quay sẽ xuất hiện nhảy chu kỳ; khi gặp nứt nẻ hoặc xen kẽ cứng mềm, lực cản lại đột ngột giảm xuống.
Tài liệu trong phần giải thích thông số có đề cập rằng, nếu lực cản quay tiếp tục tăng, lượng mùn trả về giảm hoặc mũi khoan nhảy rõ rệt, nên điều chỉnh thông số và làm sạch lỗ. Ba tín hiệu này cho thấy 3500 N·m là mô tả biên năng lực thiết bị, không phải điểm làm việc có thể luôn vận hành đầy tải.
Chiều sâu khoan 30 m đặt ra yêu cầu bổ sung đối với mô-men xoắn
Chiều sâu khoan 30 m có nghĩa là chiều dài và trọng lượng cột khoan đều nằm trong cấp độ này. Cột khoan càng dài, lực cản quay do ma sát thành lỗ và trọng lượng dụng cụ khoan càng lớn, cơ cấu quay cần sau khi khắc phục phần lực cản phụ này mới truyền được mô-men còn lại xuống đáy lỗ. Định vị cấp 30 m và thân máy nhỏ gọn của DTH30C (kích thước ngoài khoảng 3200 × 1200 × 1850 mm, trọng lượng máy khoảng 2500 kg) cho thấy nó hướng đến lỗ ngắn và lỗ nông đến trung bình, chứ không phải tình huống quản lý cột khoan lỗ sâu.
Tài liệu đồng thời liệt kê tốc độ đẩy 53 m/min, và giải thích rằng giá trị này dùng cho đầu động lực hồi vị, xử lý cần khoan và các động tác không khoan, không thể trực tiếp hiểu là tốc độ tiến gót trong đá. Giữa mô-men xoắn quay và tiến gót cũng không đưa ra quan hệ quy đổi.
Các thông số khác làm việc cùng đoạn với mô-men xoắn
| Hạng mục thông số | Giá trị tài liệu | Vai trò trong đoạn quay |
|---|---|---|
| Mô-men xoắn quay tối đa | 3500 N·m | Giới hạn mô-men dẫn mũi khoan xoay qua góc giữa các lần đập |
| Đường kính lỗ khoan | 76–280 mm | Đường kính lỗ càng lớn, lực cản quay đáy lỗ càng cao |
| Độ cứng đá áp dụng | Khoảng f = 8–24 | Quyết định mức tải và mức dao động |
| Lưu lượng khí tham khảo | Khoảng 8 m³/min | Dẫn động búa ngầm và thải mùn đá, ảnh hưởng đến nghiền lại đáy lỗ |
| Góc xoay | 18–180° | Khi khoan xiên, khoan ngang, tư thế dụng cụ khoan thay đổi, hướng tải quay cũng thay đổi theo |
Mấy thông số này cùng tác động trong một lần khoan. Máy nén khí cấp khí không đủ sẽ khiến thải mùn không thông, mùn tích ở đáy lỗ làm tăng lực cản quay; khi dùng góc xoay cho khoan xiên, thành phần trọng lực dụng cụ khoan theo hướng thành lỗ thay đổi, điều kiện ma sát cũng thay đổi theo. Tài liệu không đưa ra quan hệ định lượng giữa các yếu tố này và mô-men xoắn quay.
Phần tài liệu chưa trả lời
- Với đường kính lỗ trên 270 mm trong địa tầng f = 20 trở lên, mô-men xoắn quay 3500 N·m thực tế còn dự phòng bao nhiêu chưa được đưa ra con số.
- Quan hệ khớp giữa thông số búa ngầm và mô-men xoắn quay, tài liệu chưa liệt kê bảng tương ứng.
- Quan hệ giữa góc khoan xiên và nhu cầu mô-men xoắn quay, tài liệu chỉ đưa ra dải góc xoay 18–180° và hỗ trợ điều chỉnh góc nghiêng, không có dải giá trị góc nghiêng cụ thể.
Trong tài liệu gốc, mục “lưu lượng khí” được ghi là 8 m²/min, theo đơn vị thường dùng của lưu lượng khí nén nên hiểu là khoảng 8 m³/min, cuối cùng nên xác nhận bằng tài liệu kỹ thuật chính thức. 3500 N·m tương ứng với mô-men xoắn quay tối đa của model DTH30C, không thể suy rộng sang các model máy khoan khác trên trang này.