Vì sao cần khoan đá của bạn liên tục bị hỏng: Bốn yếu tố ít người nhắc đến

Vài tháng trước, tôi có cuộc gọi với một quản đốc mỏ đá ở Oman. Ông ấy đã dùng hết số cần khoan đá trong sáu tuần nhiều hơn số cần mà công trường trước đó sử dụng trong sáu tháng. "Chúng cứ gãy bét", ông ấy nói với tôi. "Ren bị trờn, trục bị cong, và tôi không hiểu tại sao nhóm công nhân khác lại không gặp vấn đề gì."

Tôi hỏi anh ấy một câu: Điều gì đã thay đổi giữa các trang web?

Hóa ra, tất cả mọi thứ đều góp phần vào điều đó. Từ đá, cách bố trí giàn khoan, nước, thậm chí cả cách nhóm của anh ta xử lý cần câu giữa các ca làm việc. Không có gì là lỗi của cần câu cả — nhưng tất cả đều đang giết chết chúng.

Đây là sự thật khó chịu về cần khoan đá: hầu hết chúng không bị mòn. Chúng bị hỏng sớm do một số yếu tố hoàn toàn có thể tránh được nếu bạn biết cần chú ý đến điều gì.

1. Bản thân thép: Những gì bạn không nhìn thấy sẽ gây hại cho bạn

Không phải tất cả thép làm cần khoan đều có chất lượng như nhau. Sự khác biệt giữa một cần khoan có thể chịu được 1.000 mét và một cần khoan bị gãy ở 200 mét thường nằm ở thành phần bên trong kim loại — và bạn không thể nhìn thấy điều đó bằng mắt thường.

Thép chất lượng thấp có lẫn tạp chất oxit, các vệt sunfua hoặc các lỗ rỗng bên trong có thể trông vẫn ổn khi kiểm tra. Nhưng nếu đặt nó dưới tác động của va đập tần số cao trong đá cứng, những khuyết tật nhỏ đó sẽ trở thành điểm khởi phát vết nứt do mỏi. Một khi vết nứt bắt đầu lan rộng, nó sẽ không dừng lại. Thanh thép sẽ chuyển từ trạng thái nguyên vẹn sang trạng thái gãy vỡ đột ngột mà không có bất kỳ dấu hiệu báo trước nào.

Đây là một trong những trường hợp "tiền nào của nấy". Một thanh khoan đá làm từ thép hợp kim sạch, khử khí chân không có giá thành ban đầu cao hơn. Nhưng khi so sánh với ba lần thay thế bằng loại rẻ tiền hơn — cộng thêm thời gian ngừng hoạt động, cộng thêm chi phí nhân công để thay thế — thì phép tính sẽ đảo ngược rất nhanh.

2. Công trường khó khăn hơn bạn nghĩ

Ngay cả cần khoan tốt nhất cũng không thể cứu bạn nếu điều kiện làm việc không thuận lợi.

Hãy xem xét bản thân đá. Trong đá granit, thạch anh, hoặc bất kỳ loại đá nào có hàm lượng silica cao, ứng suất tác động lên thanh thép sẽ tăng lên gấp bội. Mỗi cú đánh từ búa khoan DTH hoặc máy khoan đá đều tạo ra một sóng xung kích truyền xuống thanh thép, và đá mài mòn không chỉ chống lại mà còn phản xạ năng lượng đó trở lại. Thêm vào đó là địa chất bị nứt nẻ với các đới đứt gãy và các lớp đá có khe nứt, và bạn sẽ có một công thức dẫn đến hiện tượng kẹt, xoắn và uốn cong.

Tiếp theo là khâu thiết lập dàn thiết bị. Có ba điều tôi thấy thường xuyên xảy ra sai sót:

Áp lực va đập quá cao — cần khoan hấp thụ năng lượng vượt quá giới hạn thiết kế. Lực đẩy quá thấp — mũi khoan mất tiếp xúc với bề mặt đá, và lúc này bạn đang khoan không có mũi khoan, khiến lực giật truyền thẳng vào thân cần khoan thay vì vào đá. Tốc độ quay quá nhanh nữa, dẫn đến hiện tượng rung động hài hòa làm mỏi thép chỉ trong vài giờ thay vì vài tuần.

Còn yếu tố con người thì sao? Bắn không có mũi tên vì không ai điều chỉnh bộ phận cấp dây. Sử dụng cần câu đã hơi cong vì nghĩ rằng nó sẽ xuyên qua thêm một lỗ nữa. Đặt cần câu sai góc khiến nó đi vào mũi tên và bị uốn cong mỗi khi có cú đánh. Đây không phải là lỗi thiết bị — mà là thói quen, và chúng tốn kém hơn bất kỳ cần câu giá rẻ nào.

3. Nước không chỉ đơn thuần là nước

Nếu nguồn nước ngầm tại khu vực của bạn có độ axit dù chỉ nhẹ, chứa sunfat hoặc clorua — và rất nhiều khu khai thác mỏ và đá đều có — thì bạn sẽ gặp phải vấn đề ăn mòn điện hóa song song với ăn mòn cơ học.

Sự ăn mòn tạo ra các vết rỗ trên bề mặt cần khoan. Những vết rỗ đó trở thành điểm tập trung ứng suất. Dưới tác động của tải trọng va đập tuần hoàn, hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất bắt đầu xảy ra, và cần khoan sẽ bị hỏng ở mức tải trọng thấp hơn nhiều so với khả năng chịu tải định mức. Điều đáng sợ là gì? Bạn sẽ không nhận ra điều đó sắp xảy ra. Cần khoan trông vẫn ổn ở bên ngoài cho đến khi nó bị hỏng.

Cách khắc phục không phức tạp: rửa sạch cần câu sau khi sử dụng, lau khô, và nếu cất giữ, phủ một lớp dầu chống gỉ sẽ giúp bảo vệ cần câu lâu dài. Nhưng tại các công trường bận rộn, bước này thường xuyên bị bỏ qua.

4. Trò chơi giao phối: Sự vừa khít giữa cần câu và lưỡi câu quan trọng hơn bạn nghĩ

Cần khoan đá không hoạt động độc lập. Nó là một phần của một chuỗi – đầu nối cán ở một đầu, mũi khoan dạng nút hoặc mũi khoan DTH ở đầu kia – và nếu các kết nối đó không đúng, cần khoan sẽ bị hỏng.

Ren bị mòn quá mức cho phép, khớp giữa thanh và mũi khoan quá lỏng hoặc quá chặt, lệch tâm giữa các bộ phận — bất kỳ điều nào trong số này đều tạo ra ứng suất cục bộ tập trung ngay tại điểm nối. Đó là nơi vết nứt do mỏi bắt đầu, trong mọi trường hợp.

Tôi từng chứng kiến ​​nhiều đội thợ loay hoay thay thế các thanh nối trong khi vấn đề thực sự là do khớp nối bị mòn khiến toàn bộ chuỗi thanh nối bị lệch. Hãy kiểm tra các mối nối. Nếu thanh nối vặn vào quá dễ dàng hoặc phải dùng lực mới vặn được, thì có vấn đề.

Tóm lại

Hầu hết các cần khoan đá không bị mòn mà bị hỏng sớm do sự kết hợp của thép kém chất lượng, điều kiện làm việc không tốt, cài đặt sai và thói quen xấu. Hãy khắc phục những điều bạn có thể kiểm soát: mua từ các nhà cung cấp sử dụng thép hợp kim chất lượng, điều chỉnh lực tác động và tốc độ khoan phù hợp với loại đá, giữ cho cần khoan sạch sẽ và khô ráo giữa các ca làm việc, và kiểm tra các mối nối trước mỗi lần khoan.

Hãy làm như vậy, và bạn có thể sẽ ngạc nhiên về độ bền thực sự của một thanh khoan tốt.