Điều chỉnh thông số chế độ khoan

- Bắt đầu hiệp khoan, sử dụng giá trị nhỏ, sau đó tăng dần giá trị lên theo mức độ bị mài mòn của hạt cắt;

- Khi khoan vào đất đá có độ mài mòn và nứt nẻ càng lớn, thì tải trọng chiều trục tăng, tốc độ quay giảm;

- Đất đá càng mềm, lượng mùn khoan sẽ càng lớn, do đó lượng nước rửa cũng càng lớn.

Khoan hợp kim 2 nòng sử dụng bộ ống gồm 2 ống khoan cách nhau một cấp đường kính, lắp song song cùng trên một búp sen. Ống ngoài là ống khoan chính, luôn luôn lắp với lưỡi khoan. Ống khoan là ống chứa mẫu. Nước rửa được bơm qua khe hở giữa ống ngoài và ống trong, không tiếp xúc với mẫu (nhờ thế mà khoan ít xói vỡ);

Loại ống ngoài và ống trong cùng quay [Hình 1 (a)]: Loại này có nhược điểm là tỷ lệ thu hồi mẫu vẫn chưa cao, năng suất thấp. Cần hạn chế sử dụng;

Loại ống ngoài quay, ống trong không quay [Hình 1 (b)]: Loại này có cấu tạo gồm 2 ống khoan khác nhau một cấp đường kính lắp song song; một ống là ống khoan, một ống là ống chứa mẫu, có hai loại ống chứa mẫu, một là ống trực tiếp chứa mẫu, hai là trong ống chứa mẫu có một hộp chứa mẫu (ống nòng 3). Loại này phải sử dụng lưỡi khoan chuyên dùng đồng bộ với ống mẫu. Tỷ lệ thu hồi mẫu nõn khoan cao;

Khoan hợp kim 2 nòng dùng để khoan lấy mẫu nõn trong các địa tầng đất đá bở rời, vỡ vụn, xi măng gắn kết yếu, mẫu dễ bị phá vỡ dưới tác động của nước rửa.

(a) Ống 2 nòng looại ống trong và ống ngoài cùng quay	(b) Ống 2 nòng đôi loại ống trong không quay

CHÚ DẪN:

1. Đầu nối (pê rê khốt) 2. Bi chắn nước rửa xói vào mẫu 3. Căn chỉnh độ nhô 4. Ống khoan 5. Ống mẫu 6. Lưỡi khoan

1. Đầu nối (pê rê khốt) 2. Định tâm trên 3. Đầu nối chuyển tiếp 4. Ống khoan 5. Đai ống hãm 6. Vòng bi 7. Ống nối

8. Cốc đỡ 9. Đai ốc hãm 10. Ty nối 11. Ống mẫu 12. Ống đón mẫu 13. Hom chèn mẫu 14. Mở rộng thành 15. Lưỡi khoan

Hình 1 - Ống 2 nòng

6.2.2. Các tiêu chuẩn về kỹ thuật công nghệ

6.2.2.1. Lưỡi khoan có hai loại

- Loại ống ngoài và ống trong cùng quay: Tất cả các lưỡi khoan dùng để khoan đất đá từ cấp I đến cấp VI trong khoan hợp kim 1 nòng đều dùng cho khoan hợp kim 2 nòng;

- Loại ống ngoài quay, ống trong không quay: Sử dụng lưới khoan đồng bộ của ống mẫu.

6.2.2.2. Các thông số của chế độ khoan

- Loại ống ngoài và ống trong cùng quay

+ Tải trọng chiều trục P_T tính theo công thức (8) trong đó m_A là tổng số hạt cắt chính có trong cả hai lưỡi khoan;

+ Tốc độ cắt đất đá của lưỡi khoan tính theo công thức (11)

(11)

0,5 là hệ số giảm tốc độ để bảo vệ mẫu và tính đến điều kiện tăng mô men quay cần thiết khi khoan 2 nòng;

+ Lưu lượng nước rửa tính bằng lít trên phút theo công thức (12)

QN = 1,5.qn.D,

(12)

trong đó

1,5 là hệ số tăng lưu lượng do lượng mùn khoan tăng khi khoan 2 nòng.

Khoan kim cương 1 nòng được sử dụng để khoan qua các tầng đá có độ cứng từ cấp VI đến cấp XII, ít nứt nẻ, vỡ vụn.

CHÚ THÍCH: Không khoan kim cương 1 nòng với địa tầng xen kẹp mỏng, mềm yếu nứt nẻ, vỡ vụn, yêu cầu tỷ lệ lấy nõn cao > 80 %.

6.3.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật và công nghệ

6.3.2.1. Hai nhóm và các loại lưỡi khoan kim cương 1 nòng

- Phân biệt 2 nhóm lưỡi khoan kim cương theo cách phân bố và kích thước hạt kim cương trên vành lưỡi khoan:

+ Nhóm lưỡi khoan kim cương bề mặt sử dụng các hạt kim cương có kích thước lớn (15-40 hạt/cara), thường là kim cương tự nhiên, gắn lên vành lưỡi khoan thành một lớp hoặc nhiều lớp trên bề mặt matrit, dùng để khoan các đá cấp VI đến cấp VIII;

+ Nhóm lưỡi khoan kim cương tản đều hay thấm nhiễm sử dụng các hạt kim cương có kích thước rất bé (hạt lọt sàng 20-80), chủ yếu là hạt kim cương nhân tạo, trộn đều các hạt kim cương này với matrit để gắn lên vành lưỡi khoan, dùng để khoan các đá cấp VIII đến XII;

- Phân biệt các loại: lưỡi khoan kim cương theo độ cứng của nền matrit gắn kết các hạt kim cương dùng để khoan các cấp độ cứng và đặc điểm cơ lý khác nhau của đá.

CHÚ THÍCH: Để biểu thị cho từng loại, các nhà sản xuất đã dùng các ký hiệu khác nhau để phân biệt. Ví dụ: 01A3, 02 4(Nga), seri 1 - seri 10 (Longyear - Mỹ), hoặc ghi rõ độ cứng của nền matrit (Trung Quốc HCR).

- Lựa chọn lưỡi khoan: Trong khoan kim cương việc lựa chọn lưỡi khoan phù hợp đặc điểm cơ lý của địa tầng là rất quan trọng, có tính quyết định đến tốc độ cơ học và tuổi thọ lưỡi khoan. Trong khi lựa chọn, tính chất mài mòn của đất đá khoan qua là yếu tố luôn phải quan tâm;

- Chế độ công nghệ: Khoan kim cương một nòng chế độ công nghệ cũng được thể hiện qua 3 thông số: tải trọng chiều trục, tần số quay của bộ dụng cụ khoan, lượng nước rửa;

Để xác định giá trị cụ thể của từng thông số, áp dụng các công thức (14) đến (18) một số chế độ khoan kim cương một nòng thường được sử dụng theo Bảng 7;

Tải trọng chiều trục P_T của lưỡi khoan bề mặt tính theo công thức (8) trong đó p_A là tải trọng lên một hạt kim cương có trị số từ 0,04 - 0,14 kN/hạt;

Tải trọng chiều trục của lưỡi khoan thấm nhiễm tính theo công thức (8), trong đó p_A­ là tải trọng lên 1 cm² diện tích mặt đáy lưỡi khoan, có trị số từ 0,3 kN đến 1,5 kN;

CHÚ THÍCH: Tùy theo mức độ nứt nẻ của địa tầng mà tải trọng phải giảm bớt từ 40 % đến 50 %.

Tần số quay của bộ dụng cụ khoan tính theo công thức (9) trong đó tốc độ cắt gọt của lưỡi khoan (V) với lưỡi khoan bề mặt có giá trị từ 1 m/s - 3 m/s, với lưỡi khoan thấm nhiễm có giá trị từ 2 m/s - 4 m/s.

CHÚ THÍCH: Tùy theo mức độ nứt nẻ của địa tầng mà tải trọng phải giảm bớt từ 20 đến 50;

Lượng nước rửa (Q tính chung cho cả 2 loại) tính bằng l/min theo công thức (13)

Q là lượng nước rửa tính cho 1 cm² diện tích hình vành khăn giữa cần khoan và vách lỗ khoan, có trị số từ 2,7 l/min đến 3,0 (l/min);

F là diện tích hình vành khăn giữa cần khoan và vách lỗ khoan, cm²;

CHÚ THÍCH: Trong quá trình khoan các thông số của chế độ khoan phải điều chỉnh cho thích hợp với đặc điểm cơ lý của địa tầng, theo nguyên tắc: tốc độ cơ học phải đạt 0,02 m/min - 0,03 m/min, mặt đáy lưỡi khoan phải mòn đều, các hạt kim cương phải lộ rõ trên nền matit.

- Trước khi khoan bằng lưỡi khoan kim cương, lỗ khoan phải được làm sạch mẫu sót, vụn kim loại nếu có;

- Với lưỡi khoan kim cương mới, phải sử dụng chế độ "khoan rà" (tải trọng chiều trục từ 5 kN đến 8kN, tốc độ quay bộ dụng cụ 100 v/min đến 150 v/min) trong 10 min đến 15 min đầu hiệp để làm bộc lộ kim cương, sau đó mới sử dụng chế độ khoan bình thường;

- Sau mỗi hiệp khoan phải dùng thước cặp hoặc dưỡng đo để kiểm tra đường kính ngoài và đường kính trong của lưỡi khoan, ghi các số liệu này vào sổ khoan để theo dõi;

- Không được phép khoan liên tục một lưỡi khoan kim cương từ mới đến khi mòn hỏng hẳn;

- Cần phân nhóm các lưỡi khoan kim cương theo độ mòn của đường kính ngoài (các lưỡi khoan có đường kính ngoài tương đương nhau xếp vào một nhóm). Sau đó sử dụng lần lượt các nhóm theo nguyên tắc đường kính từ to đến nhỏ;

- Khi khoan kim cương, cần phải dùng "mở rộng thành" cùng với lưỡi khoan giúp tăng tuổi thọ của lưỡi khoan và chống kẹt, sử dụng vòng chèn bẻ mẫu thay cho việc dùng hạt chèn;