Cách chọn cần khoan đá: Các loại, nguyên lý hoạt động và mẹo bảo dưỡng

Trong phương pháp khoan búa đỉnh, cần khoan là mắt xích thiết yếu giữa máy khoan đá và mũi khoan. Cho dù công việc liên quan đến khai thác hầm mỏ, khoan đá hay nổ mìn trên bề mặt, cần khoan phải truyền tải năng lượng va đập, chuyển động quay và vật liệu rửa một cách hiệu quả.

Việc lựa chọn cần khoan không phù hợp có thể làm giảm tốc độ khoan, tăng mài mòn ren, gây ra các hỏng hóc do ứng suất và dẫn đến thời gian ngừng hoạt động không cần thiết. Hiểu rõ về các loại cần khoan, hệ thống ren, chất lượng vật liệu và các biện pháp bảo trì giúp các đội khoan cải thiện năng suất và tuổi thọ dụng cụ.

Cần khoan đá là gì?

Cần khoan đá là một bộ phận bằng thép hợp kim cường độ cao, dùng để nối máy khoan đá với mũi khoan. Nó thực hiện ba chức năng quan trọng:

• Truyền năng lượng va chạm để phá vỡ đá.

• Truyền mô-men xoắn quay để giữ cho mũi khoan tiếp tục cắt.

• Dẫn không khí hoặc nước qua lỗ xả để loại bỏ vụn đá.

Nói một cách đơn giản, cần khoan là cầu nối truyền năng lượng của hệ thống khoan. Nếu mối nối, sự thẳng hàng hoặc chất lượng vật liệu của nó bị ảnh hưởng, toàn bộ quá trình khoan có thể bị gián đoạn.

Các loại cần khoan đá chính

Thanh khoan liền khối

Cần khoan liền khối được chế tạo từ một thanh thép duy nhất, với cần khoan và mũi khoan được nối liền thành một khối. Do không có khớp nối ren, chúng mang lại khả năng truyền tải năng lượng hiệu quả và cấu trúc đơn giản, ổn định.

Chúng thường được sử dụng với máy khoan đá cầm tay để tạo các lỗ nông, lỗ nổ nhỏ, công việc khai thác đá và khoan đá cứng đường kính nhỏ.

Thanh khoan côn

Cần khoan côn sử dụng khớp nối hình nón giữa cần khoan và đầu khoan côn có thể thay thế. Các góc côn phổ biến bao gồm 7°, 11° và 12°.

Thiết kế lắp ghép bằng ma sát này không sử dụng ren và thường thích hợp cho việc khoan nông, thường dưới bốn mét. Cần khoan côn thường được sử dụng trong các mỏ đá, nổ mìn thứ cấp và các công trình xây dựng nhẹ.

Thanh khoan có ren

Các thanh khoan có ren có thể được nối với nhau bằng các ống nối, cho phép kết nối nhiều thanh khoan để tạo ra các lỗ sâu hơn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ, đào hầm, khoan bậc thang và khoan sản xuất.

Các hệ thống ren phổ biến bao gồm:

• Dòng R: R25, R28, R32 và R38, thường được sử dụng trong khai thác mỏ và đào hầm dưới lòng đất.

• Dòng T: T38, T45 và T51, thường được sử dụng cho khoan bề mặt và khoan lỗ sâu.

• Thanh nối dài MF: ren đực và ren cái được gia công trực tiếp ở hai đầu đối diện của cùng một thanh, cho phép các thanh kết nối với nhau mà không cần ống nối riêng.

Cơ chế hoạt động của cần khoan đá

Trong quá trình khoan, cần khoan truyền ba lực cùng một lúc. Piston truyền năng lượng xung động tần số cao qua cần khoan đến mũi khoan. Lực quay làm cho mũi khoan quay liên tục để hỗ trợ việc phá vỡ đá. Dung dịch rửa mang các mảnh vụn khoan ra khỏi lỗ khoan.

Các thao tác này phải phối hợp nhịp nhàng. Sự không ăn khớp giữa lực tác động, chuyển động quay và việc xả nước có thể làm giảm hiệu quả khoan và rút ngắn tuổi thọ của cả cần khoan và mũi khoan.

Cách chọn cần khoan phù hợp

Hãy bắt đầu với vật liệu và xử lý nhiệt. Thép hợp kim thấm cacbon chất lượng cao, chẳng hạn như 23CrNi3Mo, cung cấp lõi cứng cáp, bề mặt cứng và khả năng chống mỏi cao.

Việc khớp ren cũng quan trọng không kém. Bộ chuyển đổi chuôi, ống nối, cần khoan và mũi khoan phải sử dụng các thông số ren tương thích. Việc sử dụng các hệ thống ren khác nhau có thể dẫn đến mất năng lượng, hư hỏng ren và rủi ro an toàn.

Điều kiện khoan cũng rất quan trọng. Đá cứng đòi hỏi thép hợp kim có độ bền cao hơn, trong khi các tầng đá mài mòn cần khả năng chống mài mòn cao hơn. Thiết kế lỗ xả phải đảm bảo việc loại bỏ mùn khoan hiệu quả; việc xả kém có thể làm mũi khoan quá nóng và làm giảm tốc độ khoan.

Bảo dưỡng cần thiết cho cần khoan

Việc bảo trì thường xuyên có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của cần khoan.

Luôn bôi mỡ bôi trơn ren thích hợp trước khi nối các thanh truyền để ngăn ngừa hiện tượng kẹt ren, còn gọi là hàn nguội. Kiểm tra độ thẳng của thanh truyền và loại bỏ các thanh truyền bị cong khỏi hoạt động, vì việc tiếp tục sử dụng có thể gây gãy thanh truyền hoặc hư hỏng máy khoan.

Kiểm tra ren xem có bị mòn, sứt mẻ răng và nứt không. Cuối cùng, điều chỉnh áp suất va đập và tốc độ quay sao cho phù hợp với cần khoan và điều kiện đá. Các thông số vận hành không chính xác sẽ làm tăng độ mòn ren và tăng nguy cơ hỏng hóc.