Sau khi hoàn thành lập bản đồ địa chất bề mặt và khảo sát lỗ khoan nông tại một mỏ, tiếp theo thường phải khoan một loạt lỗ lấy lõi có độ sâu trung bình: độ sâu lỗ từ vài trăm mét đến khoảng tám trăm mét, vị trí lỗ phân tán giữa một số phân đoạn mỏ, hướng tuyến thăm dò quyết định nhiều lỗ phải khoan xiên, trong địa tầng lại xen kẽ đới phá hủy và khe nứt chứa nước. Lúc này nhà thầu thi công sẽ hỏi: có phải chỉ cần một máy khoan lõi tích hợp là có thể bao phủ, hay bắt buộc phải tách thành thiết bị phân thể di động cộng với ca phụ trợ để tổ chức. Câu hỏi này không thể chỉ nhìn vào cột độ sâu khoan, mà phải đặt thông số lấy lõi, phương thức chuyển vị trí, góc khoan xiên và khả năng xử lý trong lỗ lên cùng một bảng để đối chiếu.
Trước tiên định nghĩa "đủ dùng" tại loại mỏ này là gì
Nhiệm vụ lấy lõi tại mỏ độ sâu trung bình, mục tiêu thường không phải theo đuổi độ sâu giới hạn của một lỗ khoan, mà là trong một chu kỳ thăm dò ổn định thu được lõi đá liên tục có thể dùng cho ghi chép và phân tích hóa học. Từ đó có thể tách ra một số điều kiện có thể xác minh:
- Độ sâu lỗ mục tiêu và đường kính lấy lõi phải nằm trong phạm vi độ sâu tham khảo của thiết bị, đồng thời để lại dư lượng cho ma sát trong lỗ và sự thay đổi điều kiện thành lỗ;
- Vị trí lỗ phân tán, thiết bị trong mỏ cần di chuyển ngắn nhiều lần, càng ít công đoạn vào hiện trường và tái định vị càng có lợi cho việc kết nối;
- Thế nằm quặng quyết định một số lỗ khoan cần khoan xiên, thiết bị phải có khả năng điều chỉnh góc tương ứng, hiện trường còn phải san phẳng mặt bằng và cố định thân máy;
- Lỗ khoan phải liên tục xuyên qua lớp phủ, đá vây quanh, đới biến đổi và đoạn khoáng hóa, thiết bị phải có khả năng chuyển đổi trạng thái làm việc tốc độ và mô-men xoắn giữa các loại đá khác nhau;
- Trọng lượng cột khoan, ma sát thành lỗ và co thắt cục bộ ở đoạn lỗ sâu sẽ tích lũy, năng lực nâng phải để lại không gian xử lý, nhưng trong vận hành không thể coi việc tăng lực nâng là biện pháp duy nhất giải quyết kẹt.
Bất kỳ một trong năm mục này không khớp, đều có thể khiến câu trả lời cho "tích hợp có đủ không" thay đổi. Dưới đây đối chiếu từng mục với tài liệu công khai của CR800I.
Thông số độ sâu khoan và đường kính lấy lõi: trước tiên xem độ sâu lỗ kế hoạch rơi vào cấp nào
CR800I được định vị theo độ sâu tham khảo 800 m với quy cách NTW, trong cùng tài liệu độ sâu tham khảo HTW là 500 m, BTW là 1000 m. Ba con số này tương ứng với năng lực tham khảo dưới các đường kính lấy lõi khác nhau, không phải giới hạn độ sâu có thể hoán đổi tùy ý dưới cùng một đường kính. Đối với mỏ độ sâu trung bình, nếu nhiệm vụ chính là dùng NTW hoặc đường kính tương đương để theo dõi quặng và kiểm soát mật độ, cấp 800 m này khá gần với mục tiêu độ sâu của phần lớn các lỗ; nếu dự án yêu cầu lấy lõi liên tục với đường kính lớn hơn, độ sâu tham khảo sẽ rút ngắn tương ứng, cần kiểm tra lại bố trí độ sâu lỗ theo cấp HTW.
Ngược lại, nếu độ sâu lỗ kế hoạch phổ biến trong vòng năm sáu trăm mét, dùng thiết bị này ở cấp NTW sẽ để lại một mức dư lượng nhất định, nhưng dư lượng không đồng nghĩa với tăng hiệu quả, nhịp độ khoan thực tế vẫn phụ thuộc vào địa tầng, sự phù hợp của mũi khoan và tuần hoàn dung dịch. Tài liệu không đưa ra hiệu suất tiến độ cụ thể dưới từng đường kính, loại đánh giá này chỉ có thể xác nhận theo điều kiện hiện trường.
Bố trí tích hợp tương ứng với khâu chuyển vị trí và định vị
Vị trí lỗ tại loại mỏ này thường không nằm trên cùng một mặt bằng. CR800I tập trung động lực, thủy lực, tháp khoan, đầu động lực, tời và tuần hoàn dung dịch trên cùng một khung gầm bánh xích, hiện trường không cần lắp ráp từng khối mô-đun chính. Tài liệu cho biết tốc độ di chuyển bánh xích khoảng 2,5 km/h, góc leo dốc tham khảo 30°, kích thước vận chuyển toàn máy khoảng 5000 × 1800 × 2550 mm, trọng lượng khoảng 5800 kg.
Nhóm dữ liệu này có thể cho thấy: nó phù hợp để tái định vị ngắn giữa đường đá dăm trong mỏ, mặt bằng thăm dò miền núi và đường tạm thi công, khi vận chuyển cần kiểm tra chiều rộng đường và điều kiện quay đầu theo kích thước toàn máy. Nhưng nó không loại bỏ vấn đề vận chuyển — chiều dài vận chuyển cấp 5000 mm và trọng lượng 5800 kg vẫn yêu cầu xác minh trước khả năng chịu tải của đường, bán kính khúc cua và điều kiện bốc xếp. Nếu giữa các vị trí lỗ có đường rừng hoặc cầu hẹp phải tháo rời mới qua được, kết cấu tích hợp ngược lại sẽ thành ràng buộc, lúc này nên cân nhắc phương án phân thể, chứ không phải cố lái thiết bị này vào.
Góc khoan 45°–90° và bố trí lỗ xiên
Trong mỏ vàng kiểu mạch thạch anh, mỏ vàng kiểu đới cắt và mỏ kiểu biến đổi cấu tạo, thân quặng thường có hướng kéo dài nghiêng và tái xuất hiện cục bộ. CR800I hỗ trợ góc khoan 45°–90°, tháp khoan là kết cấu tích hợp kiểu chạm đất, hành trình tiến cấp 2500 mm. Khi thi công lỗ xiên, phạm vi góc này cho phép lỗ khoan xuyên qua đới khoáng hóa theo hướng tuyến thăm dò, thay vì chỉ có thể khoan lỗ gần thẳng đứng.
Cần nói rõ, năng lực góc chỉ là điều kiện thiết bị. Tài liệu đồng thời lưu ý, thi công lỗ xiên nên hoàn thành san phẳng mặt bằng và cố định thân máy trước, tránh mặt bằng lún ảnh hưởng kiểm soát độ xiên lỗ. Nghĩa là, phạm vi 45°–90° có thể thực sự được dùng tại một vị trí lỗ hay không còn phụ thuộc vào mặt bằng có phẳng không, nền có ổn định không, tổ hợp dụng cụ khoan có phù hợp với độ xiên thiết kế không. Đây thuộc các hạng mục tổ chức hiện trường, tài liệu không đưa ra độ chính xác kiểm soát độ xiên lỗ cụ thể, không nên dựa vào đó để cam kết một phạm vi sai lệch độ xiên nào.
Lựa chọn tốc độ và mô-men xoắn khi lấy lõi xuyên tầng liên tục
Trong thăm dò mỏ đồng, mỏ chì kẽm và mỏ đa kim, một lỗ khoan thường phải liên tục xuyên qua lớp phủ, đá vây quanh, đới biến đổi, đới phá hủy và đoạn khoáng hóa. Tốc độ đầu động lực CR800I trong phạm vi 0–1500 rpm, mô-men xoắn cấp cao khoảng 300–800 N·m, cấp mô-men xoắn khoảng 300–1000 N·m, tỷ số truyền cấp cao 1:2.2, cấp thấp 1:3.
Nhóm tài liệu này tương ứng với hai khuynh hướng làm việc: đá cứng nguyên vẹn chú trọng hơn vào tốc độ ổn định và sự phù hợp của mũi khoan, đoạn lỗ phá hủy hoặc lực cản lớn thì cần giảm tốc độ hợp lý, tăng tỷ lệ làm việc mô-men xoắn. Khi lựa chọn cần hỏi: đá chính của mỏ thuộc loại nào, tỷ lệ lỗ khoan xuyên qua đới phá hủy cao đến đâu. Nếu toàn lỗ chủ yếu là đá cứng nguyên vẹn, phạm vi tốc độ cấp cao có ý nghĩa hơn; nếu đới biến đổi và đới phá hủy chiếm tỷ lệ lớn, tần suất sử dụng cấp mô-men xoắn sẽ tăng, yêu cầu đối với hệ thống thủy lực và phán đoán vận hành cũng thay đổi theo. Tài liệu không đưa ra thông số khuyến nghị của từng cấp dưới các loại đá khác nhau, phần này phải xác định bằng khoan thử hiện trường và khuyến nghị của nhà sản xuất mũi khoan.
Năng lực nâng và giới hạn khi độ sâu lỗ tăng
CR800I cung cấp lực nâng 152 kN và lực tiến cấp 63 kN, tời dùng cáp thép 6 mm, dung lượng cáp 1000 m, lực nâng 13 kN, tốc độ nâng 120 m/min. Khi lỗ khoan sâu dần, trọng lượng cột khoan, ma sát thành lỗ và co thắt cục bộ sẽ tăng dần, lực nâng trước tiên là để dành dư lượng năng lực cho nâng cần bình thường, xử lý dụng cụ khoan và thu hồi dụng cụ ở một số đoạn lỗ phức tạp.
Ở đây có một giới hạn vận hành cần rõ: bản thân tài liệu lưu ý, trong vận hành thực tế nên tránh chỉ dựa vào việc tăng lực nâng để cưỡng chế xử lý kẹt, mà nên kết hợp đánh giá tổng hợp lực cản trong lỗ, tuần hoàn dung dịch và thay đổi địa tầng. Khi lựa chọn có thể coi 152 kN là tham khảo năng lực, nhưng không thể hiểu nó là mọi kẹt đều có thể giải quyết bằng lực nâng. Phương án xử lý đoạn lỗ sâu còn liên quan đến tính năng dung dịch, quy trình ống chống và tổ hợp dụng cụ khoan, những điều này không nằm trong phạm vi thông số toàn máy.
Tuần hoàn dung dịch, tản nhiệt và phụ trợ động lực
CR800I được trang bị bơm dung dịch thủy lực, lưu lượng tham khảo 100 L/min, áp suất 70 bar, dùng để làm mát mũi khoan, mang theo bột đá và ổn định thành lỗ. Trong đá phong hóa, đá nứt nẻ và đới phá hủy, thông số dung dịch không thể sao chép điều kiện đá cứng nguyên vẹn, cần điều chỉnh theo lưu lượng hồi, nồng độ bột đá, tình trạng mất dung dịch và độ ổn định thành lỗ. Nếu lỗ khoan đi vào tầng chứa nước nứt nẻ hoặc vùng mất dung dịch rõ rệt, còn có thể xuất hiện lưu lượng hồi thay đổi đột ngột, áp suất bơm thay đổi và tiêu hao dung dịch tăng, lúc này cần ghi lại độ sâu lỗ và thay đổi địa tầng, phán đoán xem có điều chỉnh lưu lượng tuần hoàn, dùng vật liệu chống mất dung dịch hay áp dụng cách ly ống chống.
Về động lực, tiêu chuẩn là động cơ Cummins, cũng có thể chọn động cơ nội địa theo cấu hình, công suất định mức 132 hp (97 kW), tốc độ định mức 2200 rpm, tăng áp turbo và làm mát trung gian bằng không khí. Tản nhiệt sử dụng bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng gió tích hợp cộng với làm mát bằng nước công suất lớn. Tài liệu lưu ý, vào mùa nhiệt độ cao, mỏ có tốc độ gió thấp hoặc khi làm việc tải cao kéo dài, cần chú trọng quan sát nhiệt độ dầu thủy lực, nước làm mát động cơ và tình trạng vệ sinh bộ tản nhiệt; cánh tản nhiệt bị bụi, dung dịch khoan hoặc mảnh thực vật bít kín sẽ đẩy nhiệt độ hệ thống lên rõ rệt. Vùng cao nguyên hoặc nhiệt độ cao còn phải xem xét mật độ không khí và hiệu chỉnh công suất động cơ, không thể chỉ dựa vào điều kiện đồng bằng để đánh giá công suất thực tế.
Những điều kiện nào thì thiết bị này không phải điểm khởi đầu phù hợp
Từ tài liệu công khai, CR800I phù hợp hơn với các dự án cần tài liệu lõi đá liên tục, vị trí lỗ phân tán nhưng có thể chuyển ngắn bằng bánh xích, và độ sâu lỗ nằm trong cấp tham khảo HTW/NTW/BTW. Các trường hợp sau cần đánh giá riêng:
- Giữa các vị trí lỗ bắt buộc phải tháo rời thiết bị mới qua được, khi kích thước và trọng lượng vận chuyển toàn máy tạo thành ràng buộc cứng, nên so sánh phương án phân thể;
- Dự án lấy mục đích chính là thải bột nhanh, không cần lõi đá liên tục, định hướng lấy lõi của thiết bị này không phù hợp với nhiệm vụ;
- Độ sâu lỗ kế hoạch phổ biến gần hoặc vượt giá trị tham khảo 1000 m của cấp BTW, đồng thời yêu cầu lấy lõi đường kính lớn hơn, cần kiểm tra tổ hợp đường kính và độ sâu có còn nằm trong phạm vi tài liệu của máy hay không;
- Vị trí lỗ nằm ở môi trường cao nguyên hoặc nhiệt độ cao kéo dài, công suất đầu ra và điều kiện tản nhiệt phải đánh giá riêng, công suất định mức trong tài liệu không thể trực tiếp coi là công suất khả dụng tại hiện trường.
Đây là các phán đoán có điều kiện, không phải kết luận cho một dự án cụ thể. Thực tế có đủ dùng hay không còn phải kết hợp cột địa tầng, độ xiên lỗ thiết kế, đường kính lấy lõi và điều kiện đường hiện trường để kiểm tra từng lỗ.
Các hạng mục cần xác nhận với nhà sản xuất hoặc hiện trường trước khi khởi công
Một số thông số trong tài liệu còn để lại không gian cần xác nhận. Ví dụ bơm chính "200L" trong bảng thông số gốc chưa ghi rõ đơn vị thời gian, tài liệu liên quan đã sắp xếp theo cách diễn đạt kỹ thuật thông dụng của lưu lượng bơm thủy lực là 200 L/min, và ghi chú cấu hình sản xuất cuối cùng phải lấy tài liệu xác nhận kỹ thuật thiết bị làm chuẩn. Tương tự, độ sâu tham khảo của các quy cách khác nhau tương ứng với điều kiện đường kính cụ thể, dự án thực tế nên xác nhận theo đường kính mục tiêu, kích thước lõi đá và điều kiện địa tầng.
Trước khi vào hiện trường nên kiểm tra từng mục: chiều rộng và khả năng chịu tải đường vận chuyển, kích thước mặt bằng và sức chịu tải nền đất, điều kiện an toàn mái dốc, quy cách dụng cụ khoan và góc khoan, cấu hình hệ thống dung dịch, tình trạng cáp thép tời, cũng như bố trí kiểm tra dầu thủy lực, bộ lọc, bộ tản nhiệt và ống mềm áp suất cao trong thời gian thi công liên tục. Tài liệu thiết bị có thể trả lời là giới hạn năng lực, cụ thể đến một mỏ có đáng chọn máy này hay không, vẫn phải do thiết kế địa chất, điều kiện mặt bằng và nguồn lực phụ trợ cùng quyết định.