Nếu nén yêu cầu của thăm dò khoáng sản độ sâu trung bình đối với thiết bị lấy lõi thành một câu “độ sâu khoan có đủ không”, thường sẽ bộc lộ vấn đề ngay giữa quá trình thi công. Độ sâu khoan chỉ là một loại điều kiện, các loại điều kiện khác phân bố ở những công đoạn khác nhau: phương pháp lấy lõi quyết định thời gian phụ trợ và tính nguyên vẹn của mẫu, góc xiên lỗ khoan quyết định thiết bị có thể xuyên theo hướng thân quặng hay không, điều kiện mặt bằng quyết định thiết bị có thể vào công trường và chuyển vị thường xuyên hay không. Bài viết này lấy các thông số đã công bố của CR600I trên trang này (máy khoan lõi đá bánh xích tích hợp toàn thủy lực cấp 600 m) làm tham chiếu, tách từng điều kiện này ra để xem điều nào có thể đối chiếu trong bảng thông số, điều nào bắt buộc phải quay lại cấp dự án để xác nhận riêng.
Trước tiên cần giải thích ý nghĩa của khoảng độ sâu trung bình. Khoảng này được xác định theo quan hệ cấp độ model mà tài liệu trên trang này đưa ra: CR600I lấy độ sâu khoan tham chiếu 600 m cho quy cách N làm định vị cốt lõi, đồng thời tính đến 800 m cho quy cách B và 300 m cho quy cách H; một cấp độ khác được đặt ngang hàng trong tài liệu là máy khoan lõi đá tích hợp cấp 800 m. Nói cách khác, dự án độ sâu trung bình nằm giữa khảo sát lỗ nông và kiểm chứng mở rộng sâu, số lượng lỗ khoan thường nhiều, nhưng độ sâu từng lỗ không đến mức đòi hỏi đầu tư toàn máy lớn hơn.
Điều kiện 1: Năng lực khoan phải được kiểm tra theo quy cách, không chỉ nhìn một con số độ sâu
Năng lực khoan của CR600I được ghi trong tài liệu là 800 m cho quy cách B, 600 m cho quy cách N và 300 m cho quy cách H. Cùng một thiết bị xuất hiện ba giá trị độ sâu vì ba quy cách tương ứng với các loại cần khoan và hệ thống lấy lõi khác nhau; độ sâu khoan không phải giá trị cố định. Yêu cầu độ sâu của dự án độ sâu trung bình thường được xác định theo độ sâu chôn thân quặng và mục tiêu kiểm chứng, do đó khi kiểm tra không thể chỉ so sánh con số 600, mà trước tiên phải xác định lỗ khoan đó dùng quy cách nào, độ sâu khoan tham chiếu tương ứng của quy cách đó có bao phủ độ sâu thiết kế hay không.
Tài liệu cũng cho biết độ sâu khoan thực tế đạt được còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố như góc lỗ khoan, tính nguyên vẹn của địa tầng, trọng lượng cần khoan, dụng cụ trong lỗ, tính năng dung dịch khoan, ổn định thành lỗ và phương thức vận hành. Các yếu tố này cùng quyết định giá trị tham chiếu là giới hạn trên hay mức có thể đạt được ổn định; việc lựa chọn cụ thể cần xác nhận riêng theo điều kiện địa tầng của dự án.
Điều kiện 2: Phương pháp lấy lõi ảnh hưởng đến thời gian phụ trợ và chất lượng mẫu
CR600I được trang bị lấy lõi bằng cáp; hệ thống tời cáp có cáp thép 6 mm, dung lượng cáp 800 m, lực nâng 11 kN, tốc độ nâng 98 m/min. Đặc điểm của lấy lõi bằng cáp là không cần thường xuyên nâng toàn bộ cần khoan để thu hồi ống trong và lõi đá, giúp giảm thời gian phụ trợ; tài liệu xem đây là một cấu hình phù hợp cho công tác lấy lõi liên tục trong lỗ khoan trung bình đến sâu.
Dự án độ sâu trung bình thường bố trí nhiều lỗ khoan trong cùng một khu mỏ; thời gian phụ trợ của từng lỗ sẽ được cộng dồn lặp lại theo số lỗ. Khi kiểm tra loại điều kiện này, cần đối chiếu dung lượng cáp với độ sâu thiết kế của lỗ khoan, xác nhận dung lượng cáp của hệ thống tời có bao phủ độ sâu đó hay không, và tổ hợp dụng cụ trong lỗ có nhất quán với hệ quy cách được chọn hay không. Chất lượng lõi đá còn phụ thuộc vào sự phù hợp của tốc độ quay, mũi khoan, lực cấp và thông số dung dịch khoan; tài liệu đưa ra khoảng giá trị cho phần thông số này, giá trị cụ thể không được xác định trong tài liệu thiết bị.
| Cấu hình liên quan đến lấy lõi | Giá trị đã công bố | Mục đích khi kiểm tra |
|---|---|---|
| Cáp thép tời lấy lõi | 6 mm | Xác nhận đồng bộ với dụng cụ trục vớt ống trong |
| Dung lượng cáp | 800 m | Đối chiếu với độ sâu thiết kế xem có đủ dùng |
| Lực nâng | 11 kN | Điều kiện tải khi thu hồi ống trong và lõi đá |
| Tốc độ nâng | 98 m/min | Ảnh hưởng đến thời gian chu kỳ mỗi lần lấy lõi |
Điều kiện 3: Khả năng thích ứng độ xiên lỗ khoan do thế nằm thân quặng quyết định
CR600I hỗ trợ khoan trong phạm vi 45°-90°, có thể thi công lỗ thẳng đứng và lỗ xiên. Đối với thân quặng xiên, thân quặng dạng mạch, cấu tạo đứt gãy, đới biến đổi và thân quặng ẩn, tài liệu cho biết việc lựa chọn hợp lý góc xiên lỗ khoan có thể nâng cao xác suất xuyên trúng mục tiêu, tránh hướng lỗ khoan quá song song với phương kéo dài thân quặng làm giảm chiều dài gặp quặng hiệu quả.
Vì vậy điều kiện về độ xiên lỗ khoan không phải do thiết bị đơn phương đáp ứng, mà là sự phù hợp giữa năng lực thiết bị và thế nằm thân quặng. Trong giai đoạn khoan dày đặc và kiểm chứng ranh giới thân quặng của dự án độ sâu trung bình, thường cần bố trí nhiều lỗ khoan ở các góc khác nhau theo tuyến thăm dò; khi kiểm tra cần xác nhận góc thiết kế có nằm trong khoảng 45°-90° hay không, và bố trí sàn khoan có thể hỗ trợ thao tác miệng lỗ ở góc đó hay không.
Mô-men xoắn lớn nhất của đầu động lực là 960 N·m, tốc độ quay cao nhất 1150 rpm, hỗ trợ dịch chuyển ngang bằng thủy lực. Tốc độ quay cao phù hợp với khoan lấy lõi kim cương; chức năng dịch chuyển ngang dành không gian thao tác cho việc tháo lắp cần khoan, thao tác miệng lỗ và xử lý dụng cụ lấy lõi. Những cấu hình này liên quan đến thao tác miệng lỗ khi khoan xiên, nhưng tài liệu không đưa ra khác biệt về giá trị mô-men xoắn hoặc tốc độ quay ở các góc khác nhau; phần này cần xác nhận riêng theo điều kiện địa tầng thực tế.
Điều kiện 4: Độ sâu lỗ khoan quyết định tải trọng cần khoan, thông số nâng và cấp phải đáp ứng được
Lỗ khoan độ sâu trung bình càng gần giới hạn tham chiếu của máy thì trọng lượng cột cần khoan càng lớn. CR600I có hành trình cấp 1,9 m, có thể xử lý cần khoan 1,5 m, lực cấp 42 kN, lực kéo 130 kN. Cột khoan có kết cấu gấp, tốc độ cấp hỗ trợ điều chỉnh nhanh và chậm.
Đối tượng kiểm tra của lực kéo là công đoạn kéo thả cần khoan, không phải khoan bình thường. Khi độ sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng cột cần khoan và ma sát trong lỗ cùng tạo thành tải trọng cần thiết khi kéo; để đánh giá 130 kN có đủ hay không, cần đưa quy cách cần khoan dự kiến, độ sâu lỗ khoan và điều kiện trong lỗ vào tính toán; bản thân tài liệu không đưa ra kết luận số học suy ra theo độ sâu lỗ khoan.
Đường kính lỗ thông của bộ kẹp là 127 mm, có thể tương thích với các hệ cần khoan phổ biến như NQ, HQ, PQ, NTW, HTW, sử dụng kẹp thủy lực kết hợp kết cấu chống tuột bằng trọng lượng dạng nêm. Việc chọn hệ cần khoan sẽ đồng thời ảnh hưởng đến quy cách lấy lõi và đánh giá độ sâu khoan, thuộc một hạng mục cần xác định trước trong dự án độ sâu trung bình.
Điều kiện 5: Năng lực mặt bằng và chuyển vị là điều kiện cấp dự án
CR600I có kết cấu bánh xích tích hợp toàn thủy lực; hệ động lực, hệ thủy lực, đầu động lực, cột khoan và cơ cấu cấp, bộ kẹp, tời cáp, hệ tuần hoàn dung dịch khoan và cơ cấu di chuyển bánh xích được tích hợp trên cùng một nền tảng. Tài liệu cho biết kết cấu này giảm khối lượng lắp ráp tại hiện trường và kết nối lặp lại của thiết bị phân tách, phù hợp hơn với các dự án thăm dò ở khu mỏ, vùng núi, đồi, đường rừng và những nơi cần chuyển vị thường xuyên.
Nhưng tích hợp không có nghĩa là có thể vào trực tiếp mọi mặt bằng. Trong phần liên quan đến mặt bằng, tài liệu nêu rằng trước khi thi công cần đánh giá trọng điểm chiều rộng đường vận chuyển, độ dốc, bán kính đường cong, khả năng chịu tải của cầu cống, kích thước sàn khoan, khả năng chịu tải của nền đất và điều kiện thoát nước; khi làm việc trên đất dốc cần san phẳng sàn khoan trước và đặt kết cấu chống đỡ tin cậy, không được chỉ dựa vào ma sát giữa bánh xích và mặt đất để duy trì ổn định thiết bị. Những hạng mục này thuộc điều kiện bắt buộc phải thực hiện trước khi vào công trường, không thể thay thế bằng phán đoán từ bảng thông số.
Động lực toàn máy là động cơ diesel 4 xi-lanh tăng áp phun trực tiếp 4BTA3.9 loại 3,9 L, công suất định mức 97 kW, tốc độ định mức 2200 rpm, làm mát bằng nước, hệ điện 24 V. Cấu hình động lực cần đồng thời đáp ứng đầu động lực, hệ thủy lực, di chuyển bánh xích và hệ dung dịch khoan làm việc phối hợp; tài liệu gắn cấu hình này với công tác lấy lõi lỗ khoan trung bình đến sâu khi thi công liên tục ngoài hiện trường và trong điều kiện phức tạp. Lưu lượng tham chiếu của bơm chính 220 L/min, áp suất bơm chính 20 MPa; lưu lượng tham chiếu của bơm phụ 60 L/min, áp suất bơm phụ 17 MPa; phương thức làm mát là làm mát bằng gió; thiết bị có chức năng lọc áp cao nhằm giảm mài mòn bơm thủy lực, van điều khiển và phần tử chấp hành do chất bẩn trong dầu thủy lực. Những giá trị này mô tả năng lực động lực và thủy lực của toàn máy, không có quan hệ quy đổi trực tiếp với điều kiện mặt bằng, không nên dùng để suy ngược một loại địa hình nào đó có thể vào được hay không.
Hệ tuần hoàn dung dịch khoan có lưu lượng tham chiếu 100 L/min, áp suất 7 MPa, tốc độ quay 360 rpm, công suất 14 kW. Tài liệu chỉ ra rằng tuần hoàn dung dịch khoan trong khoan lấy lõi đảm nhận các vai trò như làm mát mũi khoan, mang mùn khoan, ổn định thành lỗ, bôi trơn dụng cụ khoan và cải thiện môi trường trong lỗ; sau khi vào đới đứt gãy, tầng phong hóa mạnh, đới nứt nẻ hoặc tầng thất thoát, cần điều chỉnh độ nhớt, lưu lượng dung dịch khoan và biện pháp bảo vệ thành lỗ theo tình hình hồi dung dịch. Dự án độ sâu trung bình thường gặp đới đứt gãy và địa tầng nứt nẻ; cách xử lý phần này phụ thuộc vào phán đoán tại hiện trường, tài liệu không đưa ra tỷ lệ pha trộn hoặc giá trị vận hành cụ thể.
Đặt các điều kiện này vào một trình tự kiểm tra
Các điều kiện mà thăm dò khoáng sản độ sâu trung bình đặt ra cho thiết bị lấy lõi có thể sắp xếp theo thứ tự phán đoán như sau: trước tiên xác định hệ quy cách sử dụng theo độ sâu thiết kế, sau đó xác nhận phương pháp lấy lõi và dung lượng cáp tời có bao phủ độ sâu đó hay không; tiếp theo xác nhận theo thế nằm thân quặng xem góc xiên lỗ khoan có nằm trong phạm vi thiết bị hỗ trợ hay không; sau đó dùng cần khoan dự kiến và độ sâu lỗ khoan để tính biên dự trữ lực kéo; cuối cùng quay lại cấp dự án, thực hiện các điều kiện về đường vận chuyển, kích thước sàn khoan, khả năng chịu tải của nền đất và thoát nước.
Cần phân biệt rằng bốn điều kiện đầu có thể tìm thấy giá trị tương ứng trong tài liệu đã công bố của CR600I và có thể đối chiếu trực tiếp; điều kiện cuối thuộc về điều kiện mặt bằng, phải xác nhận theo tình hình thực tế của dự án. Những nội dung không xuất hiện trong tài liệu bao gồm: giá trị ngoài độ sâu khoan định mức ở các quy cách khác nhau, giá trị khuyến nghị thông số khoan theo địa tầng, kết luận về khả năng áp dụng kích thước vận chuyển cho một tuyến đường cụ thể, và kết quả định lượng về chất lượng lõi đá hoặc hiệu quả thi công. Những nội dung này cần được xác minh riêng với nhà sản xuất hoặc bên dự án trong giai đoạn chọn thiết bị và vào công trường; bài viết này không đưa ra suy đoán về chúng.