Sau khi dị thường nông được xác nhận, bước tiếp theo thường được đơn giản hóa thành "khoan sâu hơn". Nhưng mục tiêu công việc của xác minh dị thường không phải là đẩy đáy lỗ khoan sâu hơn, mà là thu được thông tin địa chất có thể đánh giá sự thay đổi thạch học, biến đổi và khoáng hóa ở vị trí sâu hơn. Độ sâu lỗ khoan chỉ là một trong những con đường đạt được mục tiêu này; nếu mẫu không trả về được, ghi chép độ sâu không khớp, góc khoan lệch khỏi thân quặng mục tiêu, thì ngay cả khi độ sâu kết thúc vượt quá thiết kế, mục đích xác minh cũng có thể không đạt được. Bài viết này phân tích điều kiện thiết bị theo mục tiêu lấy mẫu thực tế của xác minh dị thường, sau đó kết hợp với tài liệu công khai của RC600 để giải thích thông số nào tương ứng với nhu cầu nào, và những khâu nào tài liệu chưa đề cập.
Xác minh dị thường thực sự cần thu được gì
Xác minh dị thường sâu trong thăm dò khoáng sản thường cần trả lời một số câu hỏi: quặng hoặc dị thường nông có tiếp tục xuống dưới không, đới cấu tạo và thạch học thay đổi như thế nào ở sâu, khoáng hóa có xuất hiện phân đới hoặc dịch chuyển không. Những câu hỏi này dựa vào thông tin địa chất được ghi chép liên tục theo độ sâu lỗ khoan, chứ không phải độ sâu kết thúc đơn lẻ. Phương pháp RC thu được mẫu mùn khoan, được thu thập theo khoảng tiến độ cố định, nhân viên địa chất hiện trường ghi chép thạch học, biến đổi và khoáng hóa, sau đó gửi phòng thí nghiệm phân tích. Do đó, yêu cầu đầu tiên đối với thiết bị không phải là "có thể khoan sâu bao nhiêu", mà là trong quá trình khoan, mẫu trả về có liên tục không, mối tương quan giữa mẫu và độ sâu có rõ ràng không.
Mục tiêu này mang lại các ràng buộc phân bố ở một số khía cạnh: lỗ khoan phải bao phủ phạm vi thẳng đứng hoặc xiên của thân quặng mục tiêu; đường kính lỗ khoan phải đáp ứng quy trình lấy mẫu và phối hợp với bộ dụng cụ khoan; kênh trả mẫu phải duy trì ổn định; khả năng xử lý cột khoan phải theo kịp trọng lượng và ma sát khi độ sâu tăng; góc khoan phải có thể xuyên qua thế nằm của thân quặng. Dưới đây lần lượt đối chiếu các thông số liên quan trong tài liệu RC600.
Độ sâu khoan và đường kính lỗ khoan: phạm vi bao phủ phải được xem xét cùng với phương thức lấy mẫu
Độ sâu khoan tối đa của RC600 là 600 m, đường kính lỗ khoan 105–450 mm. Chỉ nhìn 600 m là giới hạn độ sâu, nhưng độ sâu thực tế có thể đạt được bị ảnh hưởng bởi đường kính lỗ khoan, cần khoan, máy nén khí, địa tầng, độ xiên lỗ khoan và mài mòn dụng cụ khoan, tài liệu cũng mô tả 600 m là năng lực tham khảo trong cấu hình điển hình. Do đó, để đánh giá một thiết bị có phù hợp với một dự án xác minh dị thường cụ thể hay không, trước tiên cần xác định độ sâu mục tiêu, đường kính mở lỗ và kết thúc lỗ, có cần hạ ống chống hay không, sau đó xem các điều kiện này có nằm trong phạm vi năng lực của thiết bị không.
Phạm vi đường kính lỗ khoan rộng, có nghĩa là cùng một thiết bị có thể đảm nhận lỗ khoan thăm dò khoáng sản, cũng có thể dùng cho giếng nước sâu đường kính lớn và một số giếng hạ mực nước khu mỏ. Nhưng đối với xác minh dị thường, lựa chọn đường kính lỗ khoan trước tiên phải tuân theo quy trình lấy mẫu và phối hợp dụng cụ khoan, không phải càng lớn càng tốt. Sau khi tăng đường kính lỗ khoan, lượng khí cần thiết và tải trọng cột khoan ở cùng độ sâu sẽ thay đổi, điều này cần được kiểm tra cùng với điều kiện cấp khí.
Đường trả mẫu quyết định mẫu có sử dụng được không
Khoan RC sử dụng cần khoan hai thành, khí nén đi xuống theo kênh bên ngoài cần khoan, sau khi dẫn động búa RC và mũi khoan ở đáy lỗ, mang mùn khoan từ kênh bên trong trở về mặt đất. So với việc xả mùn qua vành xuyến thông thường, đường trả mẫu qua ống trong tập trung hơn, có lợi cho việc giảm tiếp xúc của mẫu với các đoạn lỗ khác nhau, nâng cao khả năng vận hành lấy mẫu theo đoạn độ sâu. Đây là một trong những lý do chính khiến phương pháp RC được xem xét trong xác minh dị thường: xác minh cần mẫu mùn khoan có thể truy xuất theo độ sâu, không chỉ là tiến độ khoan.
Tính liên tục của trả mẫu phụ thuộc vào nhiều điều kiện cùng lúc được thỏa mãn. Tài liệu đưa ra áp suất làm việc khuyến nghị là 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ là 16–75 m³/min. Khoan RC cấp 600 mét không chỉ cần dẫn động dụng cụ khoan đáy lỗ, mà còn phải đưa mùn khoan về mặt đất trên quãng đường dài, khi độ sâu lỗ khoan, đường kính lỗ khoan, độ cao so với mực nước biển và độ cứng đá tăng lên, lưu lượng khí hiệu quả cần thiết thường cũng tăng. Hiện trường nên liên tục quan sát sự thay đổi về lượng mẫu trả về, kích thước hạt, màu sắc và độ ẩm; nếu xuất hiện mẫu giảm đột ngột, trả mẫu chậm hoặc rõ ràng bị lẫn mẫu, nên kiểm tra niêm phong cần khoan, kênh trả mẫu, đầu ra máy nén khí và xem có rò khí trong lỗ không. Phần này thuộc về quy trình và điều kiện phối hợp, giàn khoan chỉ là một khâu trong đó.
Lực nâng và mô-men xoắn: dư lượng xử lý cột khoan ở đoạn sâu
Lực nâng của RC600 là 29 T. Khi độ sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng bản thân cần khoan RC hai thành và ma sát thành lỗ đều tăng rõ rệt, khả năng nâng lớn hơn có lợi cho việc nâng hạ cần khoan bình thường, thu hồi dụng cụ khoan và một phần xử lý ống chống. Tài liệu cũng lưu ý, nếu lực cản nâng cần khoan tiếp tục bất thường, nên ưu tiên xử lý bằng cách làm sạch lỗ và đánh giá trạng thái trong lỗ, không khuyến nghị trực tiếp sử dụng lực nâng tối đa để kéo mạnh. Ranh giới này cho thấy lực nâng là dư lượng xử lý, không phải phương tiện chung để giải quyết dị thường trong lỗ.
Mô-men xoắn tối đa của hệ thống quay là 12000 / 6000 N·m, tương ứng với tốc độ quay tối đa 75 / 150 r/min. Tốc độ thấp mô-men xoắn cao phù hợp với đường kính lỗ lớn, đá cứng và đoạn lỗ tải trọng cao, cấp tốc độ cao phù hợp với địa tầng ổn định có lực cản nhỏ. Khoan RC cần đồng thời chú ý đến trạng thái quay, va đập và trả mẫu, sự phối hợp của ba yếu tố này quan trọng hơn việc theo đuổi riêng một thông số nào.
Góc khoan: hướng của thân quặng mục tiêu quan trọng hơn độ sâu
Thiết bị hỗ trợ góc làm việc 45° và 90°. 90° có thể dùng cho thăm dò thẳng đứng thông thường và thi công giếng nước, 45° phù hợp hơn cho việc xuyên xiên qua thân quặng nghiêng, mạch quặng và đới đứt gãy. Đối với xác minh dị thường sâu, góc khoan hợp lý thường có thể tiếp cận thân quặng mục tiêu tốt hơn so với việc đơn thuần tăng độ sâu lỗ khoan; lựa chọn góc nên được xác định theo thế nằm của thân quặng và thiết kế thăm dò, không phải do giá trị mặc định của thiết bị quyết định. Khi khoan xiên 45°, hướng chịu lực của thiết bị phức tạp hơn, chân chống, khả năng chịu lực mặt đất và trạng thái cân bằng của toàn máy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kiểm soát hướng lỗ khoan và an toàn thi công, hành trình chân chống 1,7 m trong tài liệu có thể dùng để cân bằng và ổn định thiết bị, nhưng điều kiện mặt bằng vẫn cần xác nhận tại hiện trường.
Điều kiện phối hợp: một số ràng buộc ngoài thiết bị
Dự án RC cấp 600 mét không thể hoàn thành chỉ với một giàn khoan. Tài liệu đề cập dự án thường còn cần máy nén khí lớn, ống mềm trả mẫu, thiết bị lấy mẫu và khu vực mẫu, hiện trường nên lập kế hoạch trước về nhiên liệu, vị trí thiết bị và không gian bảo trì. Trọng lượng toàn máy khoảng 12,5 T, kích thước ngoài khoảng 7 × 2,1 × 2,9 m, tốc độ di chuyển bánh xích khoảng 3,5 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°. Trước khi chuyển trường nên xác nhận khả năng chịu lực của đường, độ dốc và độ ổn định mặt bằng.
| Nhu cầu công việc | Điều kiện tài liệu tương ứng | Cần xác nhận thêm |
|---|---|---|
| Bao phủ độ sâu thân quặng mục tiêu | Độ sâu khoan tối đa 600 m (tham khảo cấu hình điển hình) | Độ sâu mục tiêu, đường kính kết thúc lỗ, địa tầng và độ xiên lỗ khoan |
| Xuyên xiên qua thân quặng | Góc làm việc 45°/90° | Thế nằm thân quặng, điều kiện cân bằng mặt bằng |
| Lấy mẫu mùn khoan theo độ sâu | Trả mẫu qua ống trong cần khoan hai thành | Chế độ lấy mẫu, quy trình đánh số mẫu và ghi chép độ sâu |
| Xử lý cột khoan lỗ sâu | Lực nâng 29 T, mô-men xoắn 12000/6000 N·m | Thông số cần khoan, ma sát trong lỗ, lực cản nâng hạ cần |
| Duy trì trả mẫu | Áp suất khí 1,6–6 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–75 m³/min | Phối hợp máy nén khí, độ cao, đường kính lỗ khoan và địa tầng |
Quản lý mẫu và phần tài liệu chưa đề cập
Thiết bị chịu trách nhiệm lấy mẫu, chất lượng dữ liệu cuối cùng còn phụ thuộc vào quản lý lấy mẫu. Hiện trường nên thu thập mẫu theo khoảng tiến độ cố định, ghi chép số lỗ khoan, số mẫu, độ sâu bắt đầu và kết thúc và các tình huống bất thường; 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. Đây là nội dung quản lý dự án, tài liệu chỉ đưa ra mô tả nguyên tắc, chế độ cụ thể cần do bên dự án xác định.
Tài liệu cho thấy RC600 hỗ trợ khoan RC và khoan búa DTH thông thường, cũng hỗ trợ phương thức quay bùn. Lớp phủ rời rạc không nhất thiết phù hợp để trực tiếp sử dụng khoan RC áp suất khí cao, có thể trước tiên dùng quay bùn để ổn định lỗ, sau khi vào đá ổn định rồi chuyển đổi quy trình; đới phá hủy và địa tầng nứt nẻ dễ gây rơi khối thành lỗ, rò khí và trả mẫu bất thường, cần kiểm soát tốc độ đẩy và quan sát thay đổi áp suất khí. Các điều kiện chuyển đổi quy trình này liên quan đến địa tầng cụ thể, tài liệu không đưa ra thông số vận hành cho từng địa tầng, khi lựa chọn nên lấy cột địa tầng và kết cấu lỗ khoan làm đầu vào để xác nhận riêng.
Còn một ranh giới dễ bị bỏ qua: 600 m là giá trị tham khảo năng lực thiết bị, không phải mọi dự án xác minh dị thường đều phải khoan đến độ sâu đó. Nếu thân quặng mục tiêu đã có thể kiểm soát ở vị trí nông hơn, tiếp tục làm sâu chỉ làm tăng gánh nặng cho dụng cụ khoan, cấp khí và quản lý mẫu. Độ sâu lỗ khoan nên do thiết kế thăm dò quyết định, năng lực thiết bị chỉ là một trong những điều kiện để đánh giá có thể bao phủ độ sâu thiết kế hay không.