Cách sử dụng dụng cụ khoan đá cho giàn khoan thủy lực
Việc lựa chọn dụng cụ khoan đá cho giàn khoan thủy lực không chỉ đơn thuần là chọn đường kính mũi khoan hay loại ren. Bộ chuyển đổi chuôi, khớp nối, cần khoan và mũi khoan phải phù hợp với giàn khoan, độ sâu lỗ khoan, điều kiện đá và mục tiêu sản lượng. Sự kết hợp không phù hợp có thể làm giảm tốc độ khoan, tăng độ lệch lỗ khoan và gây ra thời gian ngừng hoạt động tốn kém.
Chiến lược lựa chọn hiệu quả nhất cần xem xét toàn bộ hệ thống khoan và tập trung vào tổng chi phí trên mỗi mét khoan chứ không chỉ riêng giá mua.
Chọn hệ thống dụng cụ phù hợp với giàn khoan.
Máy khoan thủy lực được sử dụng trong khai thác hầm mỏ, khoan sản xuất, khai thác mỏ lộ thiên, khai thác đá, đào hầm, thủy điện và cơ sở hạ tầng dân dụng. Mỗi ứng dụng có những yêu cầu khác nhau về độ bền của dụng cụ, chiều dài cần khoan, kiểu kết nối, hệ thống xả và thiết kế mũi khoan.
Máy khoan hầm cỡ lớn thường được sử dụng để đào hầm và đường hầm ngang. Các dụng cụ khoan của chúng cần có khả năng truyền lực tác động đáng tin cậy, tốc độ xuyên thấu nhanh, khả năng xả nước hiệu quả và khả năng chống uốn cong tốt. Vì các lỗ thường được khoan theo kiểu mặt phẳng, người vận hành cũng cần hướng lỗ ổn định và hiệu suất mũi khoan có thể dự đoán được.
Các giàn khoan khai thác ngầm khoan các lỗ nổ dài hơn, thường theo nhiều hướng khác nhau. Các ứng dụng này thường sử dụng cần nối dài và yêu cầu ren chắc chắn, độ thẳng cao của cần và khả năng chống mỏi tốt. Chất lượng lỗ khoan rất quan trọng vì độ lệch hướng kém có thể ảnh hưởng đến kiểu nổ và làm giảm hiệu suất thu hồi quặng.
Máy khoan thủy lực đặt trên mặt đất thường được sử dụng để tạo các lỗ khoan sâu trong các mỏ đá, mỏ lộ thiên và các dự án cơ sở hạ tầng. Hệ thống dụng cụ phải hỗ trợ các lỗ khoan sâu hơn, duy trì độ thẳng và chịu được lực đẩy và quay lớn. Cần khoan đường kính lớn hơn và hệ thống ren MF thường được sử dụng trong các hoạt động khoan trên mặt đất đòi hỏi khắt khe.
Bắt đầu với đường kính lỗ và độ sâu lỗ.
Đường kính lỗ và độ sâu lỗ dự kiến là những yếu tố kỹ thuật đầu tiên cần xem xét khi lựa chọn dụng cụ. Lỗ nhỏ cần cần khoan nhẹ hơn và mũi khoan nhỏ hơn, trong khi lỗ lớn hơn hoặc sâu hơn cần cần cần khoan cứng cáp hơn với khả năng chịu momen xoắn lớn hơn.
Khi độ sâu lỗ khoan tăng lên, độ thẳng của thanh chống trở nên quan trọng hơn. Một độ lệch nhỏ gần miệng thanh chống có thể dẫn đến sai số định vị lớn ở đáy lỗ khoan sâu. Điều này có thể ảnh hưởng đến tải trọng, khoảng cách giữa các thanh chống, lượng thuốc nổ và kết quả phân mảnh.
Đối với các lỗ khoan sâu hơn, người vận hành có thể lựa chọn:
Các thanh nối dài có đường kính lớn hơn.
Các thanh có cấu hình cứng hơn.
Các mối nối ren chắc chắn.
Thanh dẫn hướng hoặc dụng cụ ổn định.
Mặt mũi khoan được thiết kế để hỗ trợ khoan thẳng.
Các khớp nối được lựa chọn phù hợp với hệ thống ren và tải trọng vận hành.
Sự kết hợp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện đá, cấu hình giàn khoan và độ chính xác khoan cần thiết.
Chất lượng công cụ là một yêu cầu về năng suất.
Các dụng cụ khoan chất lượng cao có giá thành mua cao hơn, nhưng chúng có thể giảm tổng chi phí vận hành bằng cách giảm thiểu việc thay thế dụng cụ ngoài kế hoạch, hỏng hóc và thời gian khoan bị mất.
Một thanh nối bị gãy có thể dẫn đến mất mũi khoan, lỗ khoan bị hư hỏng và công việc khắc phục tốn nhiều thời gian. Bộ phận nối trục bị mòn hoặc hư hỏng có thể làm giảm khả năng truyền lực và yêu cầu phải ngừng hoạt động máy khoan. Mũi khoan hoạt động kém hiệu quả có thể làm giảm tốc độ khoan và tăng mức tiêu thụ năng lượng.
Đối với các hoạt động khoan thủy lực, chi phí của thiết bị không hoạt động thường cao hơn nhiều so với chi phí của một dụng cụ đơn lẻ. Đó là lý do tại sao các hoạt động khoan chuyên nghiệp đánh giá chất lượng dụng cụ thông qua tuổi thọ làm việc, tốc độ khoan, độ tin cậy và dịch vụ hỗ trợ.
Các chỉ số chất lượng quan trọng bao gồm:
Độ thẳng và khả năng chống mỏi của cần khoan.
Độ chính xác của ren và độ khít của khớp nối.
Khả năng chống mài mòn của bộ chuyển đổi trục.
Độ bền thân mũi khoan và khả năng giữ cacbua.
Loại cacbua và hình dạng nút.
Chất lượng lỗ xả.
Tính nhất quán của quá trình xử lý nhiệt.
Khả năng truy xuất nguồn gốc trong sản xuất.
Tỷ lệ thâm nhập thị trường ảnh hưởng đến tổng chi phí.
Tốc độ khoan là một trong những chỉ số hiệu suất quan trọng nhất trong khoan đá. Tốc độ khoan nhanh hơn đồng nghĩa với việc giàn khoan cần ít thời gian hơn cho mỗi lỗ khoan, giúp giảm chi phí nhân công, thiết bị, năng lượng và chi phí dự án.
Tuy nhiên, tốc độ tối đa không phải lúc nào cũng là mục tiêu đúng đắn. Cài đặt tốc độ tiến dao, tốc độ quay hoặc tốc độ va đập quá mức có thể làm tăng mài mòn dụng cụ, gây lệch hướng hoặc làm hỏng các nút cacbua. Tốc độ khoan tốt nhất là tốc độ mang lại quãng đường khoan ổn định đồng thời duy trì tuổi thọ mũi khoan, tuổi thọ cần khoan và chất lượng lỗ khoan.
Do đó, việc lựa chọn công cụ cần xem xét các yếu tố sau:
Độ bền và khả năng chống mài mòn của đá.
Mô hình đứt gãy và sự biến đổi của địa chất.
Công suất va đập và tốc độ quay của máy khoan.
Thiết kế mặt mũi khoan và cấp độ cacbua.
Dung môi và áp suất xả.
Đường kính và độ cứng của thanh.
Thiết kế ren và khớp nối.
Một dụng cụ có khả năng xuyên thấu thấp hơn một chút nhưng bền hơn nhiều có thể tiết kiệm chi phí hơn so với một dụng cụ khoan nhanh nhưng hỏng sớm.
Độ thẳng của lỗ khoan là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả nổ mìn.
Độ lệch lỗ khoan có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả nổ mìn. Trong khai thác mỏ bằng phương pháp khoan lỗ dài và khoan sản xuất bề mặt, các lỗ khoan không chính xác có thể làm giảm độ chính xác phân bố thuốc nổ, tạo ra sự phân mảnh không đồng đều và tăng nguy cơ đá quá khổ.
Các giàn khoan thủy lực hiện đại có thể kiểm soát vị trí cổ khoan và góc khoan rất chính xác. Khi các sai sót ban đầu được giảm thiểu, cấu trúc dụng cụ khoan trở thành một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ thẳng của lỗ khoan.
Việc lựa chọn công cụ có thể giúp kiểm soát sự sai lệch thông qua:
Các thanh nối dài cứng cáp, thẳng.
Đường kính thanh phù hợp với độ sâu lỗ.
Các đoạn thanh dẫn hướng hoặc thanh ổn định.
Hình dạng mặt mũi khoan phù hợp.
Chiều dài khớp nối và độ ăn khớp ren phải chính xác.
Các thông số khoan nhất quán.
Hố càng sâu, những yếu tố này càng trở nên quan trọng.
Đánh giá hệ thống dựa trên chi phí trên mỗi mét
Một hoạt động khoan được quản lý tốt không chỉ ghi nhận mức tiêu hao mũi khoan mà còn đo tốc độ khoan, số mét khoan được mỗi ca, tuổi thọ cần khoan, tuổi thọ mũi khoan, độ mòn khớp nối, độ lệch lỗ khoan, thời gian ngừng hoạt động và công việc phục hồi.
Những số liệu này giúp so sánh các hệ thống công cụ một cách khách quan. Mũi khoan giá rẻ có vẻ hấp dẫn, nhưng nếu nó cần thay thế thường xuyên, làm chậm quá trình khoan hoặc làm tăng độ lệch, thì tổng chi phí có thể cao hơn.
Việc lựa chọn công cụ phù hợp hỗ trợ ba mục tiêu chính:
Chất lượng dụng cụ đáng tin cậy và tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Tỷ lệ thâm nhập cao và ổn định.
Độ lệch lỗ khoan thấp và chất lượng lỗ khoan nổ ổn định.
Khi lựa chọn các dụng cụ khoan như một hệ thống hoàn chỉnh thay vì các vật tư tiêu hao riêng lẻ, giàn khoan thủy lực có thể đạt được năng suất cao hơn, chi phí vận hành thấp hơn và kết quả khoan đáng tin cậy hơn.
