NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
1. Những qui định chung
• Đội mũ bảo hộ , mang giày bảo hộ, đeo kính bảo hộ, đeo găng tay khi khoan.
• Không làm việc khi có giông, mưa to hoặc bão
• Có biển cảnh báo thi công
• Chú ý đến công tác bảo vệ môi trường
+ Không vứt rác phế thải
+ Không để dung dịch khoan tràn ra ngoài
+ San lấp và phục hồi mặt bằng khi di dời
2. An toàn khi lắp đặt các thiết bị
• Chuẩn bị nền và khu vực khoan.
• Không đặt thiết bị khoan ở sườn dốc.
• Đảm bảo khoảng cách nhỏ nhất từ máy khoan đến nhà ở, nhà xưởng, đường dây điện bằng 1,5 lần chiều cao tháp khoan.
• Không lắp đặt thiết bị trong khu vực cấm của mạng điện cao thế.
• Đảm bảo chiều rộng tối thiểu các lối đi trên khoan trường
• 0,7m : máy khoan tự hành
• 1m: máy khoan cố định
• Lắp đặt hệ thống chống sét
3. Một số điều nghiêm cấm
• Thay đổi chuyển động khi máy chưa dừng hẳn.
• Dùng roto để mở hoặc vặn choòng khoan và bộ khoan cụ.
• Khoá chặt các tay điều khiển của máy khoan, máy bơm, máy phát lực.
• Dùng ống công có vết nứt, vỡ, vết hàn ngang hoặc dài quá 2 m đểcông khi tháo cần khoan, vặn ống chống.
• Sử dụng ống công để mở hoặc tháo dụng cụ khoan mà đoạn ống lồng vào khoá dưới 0,2m
4. Một số chú ý
• Khi có việc cần leo lên tháp khoan, cần đảm bảo:
+ Dụng cụ, đồ đạc nặng phải đưa lên bằng tời
+ Cho phép mang theo người những dụng cụ gọn nhẹ (kìm, mỏ lết, tuốt nơvít, ...) nhưng không được cầm tay mà phải bỏ vào túi xách có quai đeo.
+ Mang thắt lưng khi làm việc trên cao
• Khi có sự cố hoặc do nguyên nhân nào đó mà phải dừng khoan thì phải kéo bộ khoan cụ đến vị trí an toàn trong lỗ khoan
BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ & DỤNG CỤ KHOAN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Thiết bị khoan
2.2. Dụng cụ khoan
2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả
2.4. Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần
2.1. Thiết bị khoan
1. Máy khoan
2. Máy bơm dung dịch
3. Tháp khoan
1. MÁY KHOAN
- Bộ máy khoan trong khoan xoay lấy mẫu gồm có: máy khoan, động cơ kéo (điện hoặc diesel), máy bơm dung dịch và tháp khoan.
- Các dụng cụ chính của máy khoan gồm có:
- Côn ma sát để đóng mở máy
- Hộp số nhiều cấp để điều chỉnh tốc độ quay khi khoan và kéo thả cần
- Tời, sức kéo của tời phải tương ứng với tải trọng lớn nhất của cột cần khoan hay ống chống của lỗ khoan và hệ thống ròng rọc được dùng. Bộ phận điều chỉnh áp lực lên đáy lỗ khoan tùy thuộc vào hệ thống điều chỉnh áp lực, có thể phân loại ra các máy khoan như sau:
1. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng tay đòn bẩy
2. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng thủy lực
3. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng vít vi sai
4. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng đòn bẩy vit vi sai
5. Điều chỉnh áp lực bằng cần chủ đạo và bộ phanh tời (khoan rôto)
- Loại 1÷4 thì sựtruyền chuyển động quay cho cần khoan được truyền qua trục chính. Các máy có thểkhoan đứng và khoan nghiêng.
- Loại 5 không có trục chính mà dùng cần chủ đạo kiểu lục lăng hay vuông 4 cạnh để quay cột cần khoan. Máy khoan rôto chỉ để khoan các lỗ khoan thẳng đứng ở các đất đá cứng trung bình và mềm (cấp I ÷VII). Trong đất đá mềm bở rời khoan rôto rất có lợi về tốc độ khoan thương mại so với khoan điều áp thủy lực và vít vi sai vì không cần phải tháo mở mâm cặp. Để rút ngắn thời gian di chuyển từ nơi này sang nơi khác người ta thiết kế đặt máy khoan lên rơmóc hoặc xe ôtô tự hành, chủ yếu áp dụng cho phương phàp khoan rôto.
- Hiện nay các kiểu máy khoan từ1÷4 được dùng chủ yếu cho khoan khảo sát địa chất công trình và khoan thăm dò khoáng sản cứng nhưng loại thứ 2 (điều chỉnh bằng thủy lực ) ứng dụng rộng rãi nhất.
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
- Một số chú ý khi thao tác máy khoan truyền áp bằng thủy lực
- Muốn sử dụng máy tốt cần phải nắm vững nguyên lí hoạt động của các bộ phận máy và mối liên hệ giữa chúng với nhau.
- Khi điều khiển máy khoan kiểu ÇΦ, nhất thiết phải theo những quy định sau:
- Không đóng ly hợp của máy bơm nước rửa và bơm dầu khi chưa ngắt côn diezel.
- Muốn đóng ly hợp cho tời và cho đầu quay làm việc phải ngắt ly hợp nước của máy khoan.
- Khi nâng hạ bộ dụng cụ khoan có trọng lượng lớn hơn 500kg cấm không được kéo thả với vận tốc lớn và phanh đột ngột để tránh quá tải cho cáp và tháp khoan, tốc độ thảcho phép là 5 – 6 m/s
- Không được để ly hợp ma sát làm việc qúa tải, các lá ma sát bộ trượt sẽ bị hư hỏng.
- Dưới đây là phương pháp sử dụng trong từng trường hợp cụ thể.
1.Chuẩn bị cho máy khoan làm việc
- Trước khi cho máy khoan chạy phải quan sát tình hình chạy của máy diesel hoặc động cơ kéo xem có dấu hiệu gì nghi là hỏng hóc không. Sau đó tiến hành kiểm tra
- Kiểm tra các mối nối giữa các cơ cấu và các chi tiết, sự bắt chặt chúng với khung máy và giữa giá để máy với móng máy. Trường hợp cần thiết, phải xiết chặt các bulông lại.
- Kiểm tra độ căng của các dây đai, xích truyền,đóng mở thử các khớp ly hợp, kiểm tra sự làm việc của hệ thống phanh tời, trường hợp cần thiết phải điều chỉnh cho thích hợp.
- Tra dầu mỡ vào các bộ phận chi tiết theo sơ đồ hướng dẫn của từng máy.
- Kiểm tra dầu bôi trơn của hộp số, đầu quay, dầu áp lực trong thùng chứa, tiến hành kiểm tra lưới lọc của gió hút, tiến hành kiểm tra mối nối của các ống dẫn dầu nếu thấy cần thiết.
- Mắc cáp vào trong tời, chú ý chiều dài cáp phải đảm bảo khi đặt Elevatơhay ròng rọc động xuống sàn tháp, thì trong tời phải còn ít nhất 3 vòng cáp.
- Kiểm tra khả năng dễ quay của các trục truyền động của máy, bằng cách quay trục Spinden bằng tay, khi đã đặt các tay điều khiển về vị trí truyền lực với tốc độ quay khác nhau.
- Đặt các tay điều khiển về vị trí trung gian hoặc vị trí ngắt truyền động.
- Kiểm tra chiều quay của động cơ điện, trường hợp không đúng phải đấu lại đầu dây điện.
2. Cho máy chạy
- Nếu máy phát lực là động cơ đốt trong thì đầu tiên là phải khởi động máy phát lực, chờ cho đồng hồ nhiệt báo 70o mới đóng côn diezel cho hộp phân lực hoạt động. Lúc này ly hợp ma sát của máy khoan và máy bơm dung dịch phải ở trạng thái ngắt lực. Khi hộp phân lực đã làm việc ổn định mới đóng ly hợp của máy khoan và điều khiển các cơ cấu của máy làm việc với các tốc độ khác nhau. Thử lại hệ thống lực và có thể bắt đầu khoan.
- Nếu máy phát lực là động cơ điện ( trường hợp máy khoan và máy bơm có động cơ riêng ). Trước hết khởi động cho động cơmáy khoan làm việc và tiến hành kiểm tra máy khoan theo các bước trên rồi mới khởi động cho động cơ máy bơm làm việc, kiểm tra khả năng làm việc của máy rồi khoan.
3. Chăm sóc máy trong thời gian làm việc
- Mục đích là phát hiện các hỏng hóc của máy.
- Luôn kiểm tra độ căng của các đai truyền lực, không được quá căng hay quá chùng.
- Luôn chú ý đến nhiệt độ của dầu bôi trơn ở hộp số, hệ thống thủy lực các chi tiết, các ổ bi, kiểm tra bằng cách đặt tay vào các chỗ nghi ngờ, nhiệt độ cho phép là nhiệt độ tay có thể chịu được.
- Không đổ dầu mỡ, dung dịch nhầy vào các má phanh của tời, các đĩa ma sát của ly hợp ma sát
- Không để giá trượt của máy khoan bẩn.
- Khi máy làm việc, các bàn kẹp chân máy phải được bắt chặt, không để máy rung, lắc gây ra hư hỏng.
- Luôn theo dõi chỉ số áp suất trên đồng hồ của máy bơm, trên đồng hồ của máy khoan, không để áp suất vượt quá giới hạn cho phép.
4. Dừng máy
- Thủ tục gồm các bước:
- Tháo tải khỏi đầu quay hoặc tời
- Để tay điều khiển hộp số về vị trí trung gian
- Ngắt ly hợp ma sát của máy khoan
- Ngắt ly hợp của máy bơm dầu
- Ngắt ly hợp ma sát của máy bơm dung dịch
- Ngắt ly hợp ma sát của diezel
- Dừng diezel hoặc động cơ có điện
- Làm vệ sinh và tra dầu mỡ cho các cơ cấu của máy
5. Chuẩn bị cho hệ thống thủy lực làm việc
- Kiểm tra các đầu nối của hệ thống ống dẫn dầu, đặc biệt chú ý các mối nối ở ống hút, không khí lọt vào thì máy bơm sẽ không hút được dầu hoặc áp suất dầu trong hệ thống thủy lực sẽ giảm.
- Đổ đầy dầu vào thùng.
- Đổ đầy dầu vào máy bơm dầu.
- Bơm đầy dầu vào các xilanh đầu máy và hệ thống ống dẫn bằng cách hạ hai pittong xuống vị trí thấp nhất, để tay van phân phối về vị trí “spinden đi lên”, vặn van lưu lượng để nâng pittông lên vị trí cao nhất, sau đó gạt tay van phân phối về vị trí “Spinden đi xuống”, điều chỉnh van lưu lượng để bơm dầu vào phần trên xilanh, đẩy pittông đi xuống vị trí thấp nhất.
- Làm như vậy từ3 – 5 lần để nén hết bọt khí ra khỏi hệ thống thủy lực.
- Sau khi bơm đầy dầu vào các xilanh và đường ống dẫn, cần đổ thêm dầu vào thùng chứa cho đủ.
2.2. Dụng cụ khoan
1. Giới thiệu chung
2. Bộ ống mẫu khoan
3. Lưỡi khoan và choòng khoan
4. Các đầu nối chuyển tiếp
5. Ống slam (ống Slam)
6. Cần khoan
7. Cần nặng
1. Giới thiệu chung
- Bộ dụng cụ khoan hoàn chỉnh nhất để thể hiện ở hình bên.
- Các dụng cụ kéo thả và tháo lắp
1- lưỡi khoan
2- ống mẫu
3- Pêrêkhôt slam
4- ống slam
5- cần khoan
6- nhippen
7- Nửa nhippen,
8- Đầu nối chuyển tiếp cột cần khoan với đầu Xanhích
9- Đầu xa nhích
10- Elevatơnửa tự động
11- Đầu nối dùng khi kéo thả bộ dụng cụ bằng elêvatơ nửa tự động
12- Elêvatơ đơn giản
13- Khoá bản lề cho cần
14- Khơ mút bản lề cho cần
15- Vinca đỡ cần
16- Vinca tháo cần
17- Kiềm cặp lưỡi khoan
18- Khoá bản lềcho ống mẫu, ống chống,
19- Ống nén từ máy bơm lên
20- Khơmút bắt chặt ống nén với vòi dẫn của đầu xanhích
- Thông thường tùy theo mục đích của công tác khoan hay phương pháp khoan sử dụng mà người ta có thay đổi từng dụng cụ trong bộ khoan cụ đầy đủ:
- Với phương pháp khoan roto phá toàn đáy người ta thay lưỡi khoan 1 bằng chòng 3 chóp xoay hoặc choòng 3 cánh, không sử dụng ống mẩu 2 và ống slam 4, đầu nối 3. Trong khoan dầu khí bắt buộc phải sửdụng cần định tâm.
- Khoan khảo sát địa chất công trình: nếu lấy mẫu lõi sử dụng lưỡi khoan 1, nếu lấy mẩu nguyên dạng thay 1 bằng bộ ống mẩu nguyên dạng; bỏ ống slam 4, thay đầu nối 3 bằng pêrêkhốt phay, bỏ cần nặng và cần định tâm.
- Khoan khoáng sản cứng: Sử dụng bộ dụng cụ hoàn chỉnh như hình vẽ, nếu khi khoan bi thay lưỡi khoan hợp kim cứng 1 bằng lưỡi khoan bi, nếu khoan lấy mẩu bở rời có thể thay ống mẩu 2 bằng các loại ống mẩu nồng đôi chuyên dụng
2. Bộ ống mẫu khoan
- Bộ ống mẫu bao gồm: lưỡi khoan, ống bẻ mẫu, ống mẫu và Pêrêkhốt
- Bộ ống mẫu có nhiệm vụ chứa mẫu đất đá ở đáy lỗ khoan, bảo vệ mẫu và định huớng cho lỗ khoan.
- Trong khoan hợp kim cứng, bộ ống mẫu gồm: lưỡi khoan, ống bẻ mẩu, lò xo bẻ mẫu, ống mẫu.
- Trong khoan bi bộ ống mầu gồm: lưỡi khoan bi, ống mẫu, pêrêkhốt Slam, ống đựng mùn khoan.
Ống mẫu
1. Công dụng: ống mẫu là chi tiết nối giữa lưỡi khoan và pêrêkhốt nó có tác dụng để đón chứa mẫu và định hướng cho lỗ khoan trong quá trình khoan.
2. Cấu tạo: ống mẫu làm bằng thép, có dạng hình trụvới chiều dài thông thường l = 1,5, 3, 4,5 và 6m. Hai đầu ống mẫu được tiện ren thang, bước ren 4mm đoạn tiện ren 40mm để nối với lưỡi khoan và pêrêkhốt. Trường hợp cần tăng khả năng định hướng của ống mẫu thì các ống mẫu được nối lại với nhau để tăng chiều dài.
3. Cách sử dụng và bảo quản ống mẫu: Chất lượng ống mẫu sử dụng phải đạt được các yêu cầu sau:
- Hình dạng không méo, thành ống không dày mỏng khác nhau quá giới hạn cho phép.
- Độ cong của ống mẫu không được vượt quá giới hạn sau:
- Các ống có đường kính từ 34 ÷ 89mm được phép cong 1mm/1m chiều dài.
- Các ống có đường kính từ108 ÷ 146mm được phép cong 1mm/1m chiều dài.
- Các ống có đường kính từ168 ÷ 219mm được phép cong 1,3mm/1m chiều dài.
- Các nhippen được phép cong tới 1,5mm/1m chiều dài
- Ren của ống mẫu và nhippen phải nhẵn, không được sứt hoặc có những biến dạng khác. Khi lắp vào lưới khoan hay pêrêkhốt, lúc đầu có thểvặn bằng tay nhẹ nhàng nhưng không có độ rơ, sau đó phải dùng khóa vặn để siết chặt.
- Trong quá trình khoan, thấy mặt ngoài của ống chỗ cắt ren bị mòn nhiều thì phải kiểm tra để loại bỏ hoặc cắt ren lại.
- Khi khoan bi bằng ống mẫu thành mỏng, sau hai hiệp khoan phải đổi đầu ống ngược lại.
- Kinh nghiệm cho thấy ống mẫu thành dầy được sử dụng rộng rãi.
- Khi di chuyển, không được quăng, quật để đảm bảo ống mẫu không bị méo cong. Các ống mẫu phải để nơi khô ráo có bôi mỡ vào ren và lắp vòng để bảo vệ ren.
- Trường hợp muốn tăng chiều dài ống mẫu để chống khả năng cong lệch lỗ khoan có thể nối các ống mẫu với nhau bằng nhíppen, nhưng phải chú ý sự đồng trục của chúng chống sự rung đảo khi khoan.
3. Lưỡi khoan và choòng khoan
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
- Lưỡi khoan hợp kim: dùng để khoan đất đá mềm, cứng trung bình và cứng (cấp I đến VII theo độ khoan).
- Lưỡi khoan bi: dùng để khoan các loại đất đá từ trung bình đến kiên cố(cấp V đến X theo độ khoan).
1. Lưỡi khoan hợp kim
- Những hạt cắt hợp kim cứng đem gắn vào lưỡi khoan có dạng hình khối chữ nhật, hình thoi, hình tám mặt, hình thoi vát đầu, hình kim và hình tấm các hạt cắt được chia làm hai nhóm:
- Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan bình thường.
- Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan tự mài.
- Tùy theo tính chất của đất đá khoan qua mà người ta chọn hạt cắt, số lượng hạt cắt và cách bố trí chúng trên vành lưỡi khoan cho phù hợp
2. Lưõi khoan bi
- Là 1 ống thép hình trụ rỗng, có chiều dài (500 ±10mm), đầu trên được cắt ren thang trong để nối với ống mẫu, đầu dưới được xẻ 1 rãnh xoắn lập với đáy 1 góc 70÷750, chiều rộng bằng 1/5÷1/6 chu vi, chiều dài 150÷180mm. Rãnh này có tác dụng để thóat dung dịch và dẫn bi từ trên xuống bề mặt làm việc của lưỡi khoan trong quá trình khoan.
3. Lưỡi khoan kim cương
- Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ một lớp
- Dùng để khoan trong các lọai đất đá có độ mài mòn nhỏ, không nức nẻ, đồng nhất độ cứng trung bình (Cấp VII – IX).
- Các hạt kim cương có độ hạt từ 20 ÷ 50 hạt/cara được phân bố thành một lớp trên bề mặt làm việc của đầu mút. Có 2 đến 6 rảnh thoát nước.
- Sự phá hủy đất đá do tác dụng cắt gọt của các hạt cấu thành một lớp trên đầu mút của lưỡi khoan nên các hạt bị mất dần làm giảm tốc độ khoan.
- Tuy nhiên nó cũng có những ưu điểm sau:
- Gần 50% kim cương có thể được lấy ra để dùng lại
- Các lưỡi khoan ít bị mòn theo đường kính ngòai đường, kính trong.
- Ngoài ra nó cũng có nhược điểm rất lớn là các hạt dễ bị vỡ ra dưới ảnh hưởng của những va động mạnh khi khoan trong tầng đất đá rắn chắc, nứt nẻ cấu trúc không đồng nhất.
- Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ nhiều lớp
- Dùng để khoan trong đất đá có độ cứng cấp IX đến XI, có độ mài mòn, nứt nẻ không đồng nhất và phân bố thành các lớp song song.
- Ưu điểm
- Tỏa nhiệt tốt, vì cho phép khoan với tốc độ vòng quay lớn để tăng tốc độ cơ học khoan.
- Tăng thời gian làm việc của lưỡi khoan.
- Nhược điểm
- Khối lượng của kim cương trong một lớp giảm nên dễ dàng bị quá tải làm hỏng lưỡi khoan, tăng mức độ hao mòn kim cương.
- Sự bong ra của các hạt kim cương không còn khả năng làm việc, sẽ làm hỏng lớp kim cương và ảnh hưởng tới những hạt kim cương còn lại.
- Thực tế cho thấy sử dụng lưỡi khoan kim cương lọai này không kinh tế
- Lưỡi khoan kim cương thấm nhiễm
- Dùng để khoan trong đất đá nứt nẻ, không đồng nhất, có độ mài mòn cao và kiên cố cấp IX đến XII theo độ khoan. Ở lưỡi khoan này các hạt kim cương với cỡ hạt từ 120 ÷ 200 hạt/cara được phân bố đều đặn trong khối hợp kim, các hạt kim cương phụ bên sườn có kích thước lớn (độ hạt từ30 ÷ 60 hạt/cara). Phá hủy đất đá theo nguyên tắc tự mài và cắt gọt. Đây là loại lưỡi khoan sử dụng rất kinh tế và có những ưu nhược điểm sau:
- Ưu điểm
- Tải trọng nén lên hạt cắt ổn định trong suốt quá trình khoan, nên bảo đảm hạt kim cương không bị qúa tải với tốc độ khoan ổn định.
- Điều kiện nhiệt tốt, lưỡi khoan ít bị hỏng và cho khoan với sộ vòng quay lớn (800 ÷ 1000 vòng/phút).
B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy
1.Các kiểu choòng làm việc theo nguyên lý cắt
- Choòng lưới cắt loại PX (choòng đuôi cá):
- Trong choòng có 02 rãnh thoát nước và được đắp 2 đến 3 lớp hợp kim cương có độ dày từ0,5 đến 1mm.
- Đường kính của choòng này là 92, 111,131, 181, 195, 284mm. Choòng được sử dụng trong tầng đất đá mềm bở cấp I đến III.
- Choòng nhọn Vôrônốp
- Thân choòng là một phôi chưa xẻ rãnh của lưỡi khoan bi, đầu trên được tiện ren, thang ngoài để nối với ống định hướng, đầu dưới được xẻ 4 rãnh lệch nhau 900.
- Một tấm thép nguyên đặt vào 2 rãnh, hai nửa tấm thép khác đặt vào 2 rãnh còn lại và chúng được hàn liền với thân choòng, còn ởdưới thì hàn nối với nhau.
- Các gờ của các tấm thép nhô ra khỏi mặt ngoài của thân choòng 10mm và tấm thép cũng nhô cao hơn hai nửa tấm thép vềphía dưới 10mm. Điều này tạo điều kiện để dung dịch khoan lưu thông dễ dàng và làm sạch mùn khoan dưới đáy lỗ khoan.
- Loại choòng Vorônốp có thể khoan trong tầng đất đá từ mềm đến trung bình cứng (cấp III ÷IV)
2. Các kiểu choòng làm việc theo nguyên lý đập cắt
- Choòng làm việc theo nguyên lý đập cắt là các loại choòng chóp xoay sử dụng trong công tác khoan phá mẫu rất đa dạng.
- Choòng chớp xoay có thể là 1 chóp xoay, 2 chóp xoay, 3 chóp hay 4 chóp xoay phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá, phạm vi sử dụng, chức năng của từng loại choòng mà chúng có cấu tạo khác nhau về sốchóp xoay, hình dáng, số lượng, cách sắp xếp và độcao của các răng choòng trên chóp xoay.
- Trong khoan phá mẫu, thường sử dụng những loại choòng chóp xoay chủ yếu như:
+ Loại M: Để khoan đất đá mềm, bở rời
+ Loại C: Để khoan trong các tầng đất đá dẻo, mềm có xen kẻ các lớp có độ cứng trung bình
+ Loại T: Đất đá chặt, dẻo, cứng và rắn chắc có độ mài mòn nho
+ Lọai K: Để khoan các đất đá rắn chắc có tính mài mòn cao như: đá sừng, đolomit, thạch anh…
+ Loại OK: Để khoan trong các đất đá kiên cố, mài mòn rất cao.
+ Sự phá hủy đất đá ở đáy lỗ khoan bằng choòng chóp xoay là một quá trình phức tạp, ta chỉ xét sơ lược sự phá hủy đất đá ở đáy theo tác dụng đập. Nguyên lý làm việc của nó tại đáy lỗ khoan các chóp xoay thực hiện cùng một lúc hai chuyển động:
Quay xung quanh trục của choòng và xung quang trục của Chóp
C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay
- Tùy theo phương pháp khoan tay xoay hay đập mà dụng cụ khoan có cấu tạo và đặc điểm khác biệt nhau:
- Trong khoan tay xoay gồm hai loại, lưỡi khoan thìa và lưỡi khoan xoắn
- Lưỡi khoan thìa: dùng để khoan trong đất đá mềm, bở.
- Lưỡi khoan xoắn: dùng để khoan đất đá mềm dẻo như thạch cao.
- Trong khoan tay đập, có nhiều loại dùng khác nhau.
- Choòng hai cánh: Khoan trong đất đá trung bình và cứng, loại choòng này có hai cánh, lưỡi choòng mở rộng về hai bên sườn vì vậy nó có khả năng mở rộng thành lỗ khoan tốt.
C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay
- Chòong chữ thập: Khoan trong đất đá cứng, nứt nẻ, không đồng nhất hoặc để phá những tầng đá gặp phải khi khoan.
- Choòng lệch tâm: Có tác dụng mở rộng thành lỗ khoan và để khoan khi phải tiến hành vừa khoan vừa chống ống.
- Choòng pích: Dùng để khoan khi cần đánh dạt những tảng đá hay cuội vào thành lỗ khoan trong đất đá mềm.
- Chú ý: Rãnh nước rửa ta thấy trong các lọai choòng có hai tác dụng chính sau:
- Tăng lực động của bộ dụng cụ khoan xuống đáy lỗ khoan và khi bơm nước vào trong cột cần khoan sẽ giảm được lực đẩy thủy lực đối với bộ dụng cụ khoan;
- Tăng khả năng tạo cho các hạt mùn khoan lơ lững dưới đáy lỗ khoan do tác động lên xuống của dòng nước rửa trong lòng cột cần khoan khi kéo lên đập xuống.
D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp
- Choòng dẹt: dùng để khoan đất đá mềm, góc sắc ban đầu của choòng từ 70-90
- Choòng hai cách: dùng để khoan trong đất đá dính kết và đất đá có độ cứng trung bình. Do cấu tạo phần giữa thân choòng có dạng hình nêm, hai bên rìa tạo thành hai gờ nên choòng có khả năng mở thành lỗ khoan tốt, góc sắc ban đầu của choong khoan từ80
- Choòng móng ngựa và choòng chữ thập: dùng để khoan đất đá cứng rắn, nứt nẻ, những tầng đá tảng lẫn cuội, sỏi.
- Choòng pích: Được sử dụng khi gặp đá tảng trong lỗ khoan hoặc để đánh dạt những tảng đá vào thành lỗ khoan.
4. Các đầu nối chuyển tiếp
* Đầu nối chuyển tiếp Perêkhôt
1. Công dụng: Pêrêkhốt là chi tiết nối ống mẫu với cần khoan, nối ống mẫu, cần khoan với ống slam khi sửdụng ống slam, nối cột cần khoan vối ống chống khi phải dùng ống chống trong lỗ khoan.
2. Cấu tạo: Có 3 loại chính: pêrêkhốt phay, pêrêkhốt slam, pêrêkhốt nòng đôi
a.Pêrêkhốt phay đầu dưới tiện ren thang ngoài để nối với ống mẫu tương ứng, đầu trên mặt trong phần vát côn được tiện ren tam giác để nối với giamốc cột cần khoan.
• Mặt ngoài được tiện côn và phay các lưới cắt nhằm việc kéo bộ dụng cụ khoan lên dễ dàng, hoặc gặp trường hợp bị vướng đá rơi hay sập lỡ, bao bùn vẫn có thể vừa quay bộ khoan cụ cho các lưỡi cắt của pêrêkhốt phá các nút vướng, vừa kéo bộ dụng cụ lên.
• Đường kính ngoài của pêrêkhốt phải bằng đường kính ngoài của ống mẫu và ống chống tương ứng.
b. Pêrêkhốt slam: dùng để nối cần khoan ống mẫu và ống slam lại với nhau. Phần mặt ngoài tiện ren thang trái để nối với ống slam nhằm chống hiện tượng ống slam tự tháo trong quá trình khoan, mặt trong phần vát côn được tiện ren tam giác để nối với giá mốc cần.
c. Pêrêkhốt nòng đôi: Dùng cho ống mẫu nòng đôi.
5. Ống slam
- Công dụng
- Dùng để đựng các hạt mùn khoan nặng và vụn bi mà dùng dung dịch không đủ khả năng mang lên miệng lỗ khoan hoặc đất đá rơi từ thành lỗ khoan xuống trong qúa trình khoan.
- Cấu tạo
- Chế tạo bằng thép có dạng hình trụ rỗng, đầu trên vát đi 1 góc 300 và uốn cong vào phía trục.
- Chiều dài: tùy thuộc lượng mùn khoan sinh ra trong 1 hiệp khoan, nhưng không nhỏ hơn 1,5m
- Đường kính ngoài băng đường kính ngoài của Pêrêkhốt và ống mẫu tương ứng.
- Phương pháp sửdụng
- Khi lắp vào ống mẫu, cần siết chặt và đảm bảo sự đồng trục.
- Sau khi lấy bộ ống mẫu lên ở cuối hiệp khoan, mùn khoan được lấy ra bằng cách treo ngược bộ ống mẫu rồi dùng vòi nước cho bơm ngược vào hoặc vừa đập vừa xoay nhưng tránh làm móp méo ống
6. Cần khoan
- Dựa vào cách nối các cần lẻvới nhau thành cột cần khoan, người ta chia ra làm hai loại cần: Cần khoan nối bằng múpta – damốc và cần khoan nối bằng nhippen.
- Cần khoan nối bằng múpta – damốc
- Được sử dụng chủ yếu trong phương pháp khoan hợp kim và khoan bi.
- Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ, hai đầu cần, phía ngoài được tiện ren tam giác trên đoạn vát côn để nối với múpta hoặc damốc; phía trong được chồn dầy để tăng độ cứng cho chỗ nối. Chiều dài ứng với đường kính 42mm và 50mm là 1,5; 3 và 4,5m, đường kính 63,5mm là 3; 4,5 và 6m.
- Các cần đơn được nối với nhau thành cần dựng (gồm 2, 3 và 4 cần lẻ) bằng đầu nối mupta.
- Các cần dựng được nối với nhau bằng damốc.
- Mupta: là chi tiết để nối các cần lẻ thành cột cần dựng, hai đầu được tiện ren tam giác, có độ côn và bước ren tương ứng với cần khoan.
- Bộ damốc: dùng để nối các cần dựng thành cột cần khoan có cấu tạo gồm có damốc dương và damốc âm. Damốc dương được nối vào đầu dưới, damốc âm được nối vào đầu trên của cột cần khoan.
- Cần khoan nối bằng nhippen
- Phạm vi sửdụng: Thường dùng để khoan những lỗ khoan nông, các lỗ khoan đường kính nhỏ.
- Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ được chế tạo theo ba cỡ đường kính ngoài: 33,5; 42 và 50mm, gồm có hai loại.
- Loại A có một rãnh khấc đểnối các đoạn cần lẻ thành cần dựng.
- Loại B có hai rãnh khấc dùng đểbnối các cần dựng thành cột cần khoan với nhippen loại A. Nhippen loại B có rãnh khấc dưới dùng để treo cột cần khoan trên miệng lỗ khoan bằng vinca đỡ cần, rãnh khắc trên dùng để nâng, hạ cột cần khoan bằng elevatơ.
Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan
1. Cần khoan nối bằng mupta – damốc
- Ưu điểm
- Đường kính ngoài của đầu nối mupta-damốc lớn hơn. Đường kính ngoài của cần khoan, vì vậy mối nối phải đảm bảo chắc, kín, giảm được độ mòn của cột cần khoan.
- Do tiết diện lỗ bên trong cần lớn nên tổn thất thủy lực ít.
- Tháo ráp nhanh, quá trình nâng, hạ bộ dụng cụ chỉ sử dụng ren của damốc nên bảo vệ được ren của cần.
- Cho phép sử dụng elevatrơ bán tự động trong quá trình nâng hạ bộ dụng cụ.
+ Nhược điểm
+ Vì đường kính ngoài của mupta-damốc và cần khoan chênh lệch nhau nên tạo ra các gờ, do đó khi kéo, tháo bộ dụng cụ có thể gây ra hiện tượng vướng mắc vào miệng hoặc chân ống chống.
+ Sự lưu thông dung dịch ở khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan bị cản trở, không thích hợp khi phải khoan các lỗ có đường kính nhỏ.
2. Cần khoan nối bằng nhippen
- Ưu điểm
- Đường kính ngoài không thay đổi trên toàn bộ cột cần khoan, nên cho phép khoan với số vòng quay lớn và có thể dùng lưỡi khoan có đường kính ngoài gần bằng đường kính cần khoan.
- Khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan. Có thể giảm xuống nhỏ nhất. Do đó giảm được ứng suất uốn và sử dụng của cột cần trong khi khoan.
- Khi cần thiết, có thể kéo cột cần khoan qua lỗ trục Spinden của đầu máy một đoạn dài.
+Nhược điểm
.Tiết diện bên trong của các đầu nối nhỏhơn nhiều so với tiết diện trong của cần, nên tổn thất thủy lực của dòng nước rữa lớn.
.Các mối nối không đảm bảo độcứng vững vi chiều dài đoạn ống nối cắt ren mỏng.
.Ren nối của cần là ren thang, nên không bảo đảm được độ kín khít tuyệt đối, thời gian thao lắp lâu.
.Cần chóng bị mòn do va chạm trực tiếp với thành lỗ khoan, đặc biệt khi khoan những lỗ khoan xiên
Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan
1. Phương pháp sửdụng
- Để tránh xảy ra sự cố đứt, gãy khi cần khoan, yêu cầu cần khoan phải đạt các chỉ tiêu sau:
+Mặt trong và ngoài cần phải nhẵn: không rạn nứt và rỉ sét.
+Cần không được cong quá 1mm/1m.
+Độ mòn của cần khoan phải trong giới hạn cho phép.
+Mupta, damốc không được mòn quá 3,5mm so với đường kính ngoài.
+Trong quá trình khoan phải phân nhóm cần ra để sử dụng, số cần trong một nhóm yêu cầu chất lượng phải như nhau, cần càng tốt thì sử dụng ở chiều sâu càng lớn của lỗ khoan.
+ Mỗi cần dựng nên lắp từ 2 đến 3 vòng cao su bảo vệ.
+ Để giảm độ rung cần khoan nên bôi mỡ chống rung.
+ Nếu có thể nên sử dụng cần nặng thay thế cần thường ở phần sát lỗ khoan.
+ Các ren nối của damốc phải đảm bảo tốt. Nếu vặn còn từ 1,2 đến 2 ren để chặt là ren đó quá mòn, Các damốc đó phải loại bỏ.
2.Bão dưỡng cần khoan
- Để tăng khả năng, thời hạn làm việc của cột cần khoan phải chú ý bảo dưỡng, cụ thể là:
- Khi di chuyển không được quăng, quật làm cong cần khan và hỏng ren.
- Các cần khoan chưa dùng phải bôi mỡ vào ren nối, các đầu ren phải được lắp vòng bảo vệ ren.
- Không được để lẫn lộn các cần khoan có chất lượng khác nhau.
- Khi cần bảo quản lâu dài, phải tháo cần ra khỏi cần dựng, sắp xếp chúng trên đà kê có 3 đà trở lên. Để cần khoan không bị võng sinh ra cong cần.
7. Cần nặng
- Sử dụng cần nặng để tạo ra áp lực cần thiết lên đáy lỗ khoan và tăng độ cứng vững của phần cuối cốt cần khoan, giảm khả năng làm cong cần khoan, giảm độ mòn của cột cần khoan.
- Kinh nghiệm cho thấy đa số các trường hợp gãy cần đều nằm ở gần đoạn ống mẫu.
- Phần cột cần khoan hay bị gãy sẽ được thay bằng cần nặng.
- Do đặc điểm cấu tạo của cần nặng, cách nối các cần với nhau có thể thực hiện theo hai cách: bằng damốc hoặc nối trực tiếp với cần, giữa cần nặng và cần thường được nối với nhau bằng damốc chuyển tiếp.
- Khi sử dụng cần nặng cần chú ý tới những yêu cầu cơ bản sau:
+Cột cần nặng được nối ngay vào phần cuối cột cần khoan và phải kiểm tra thật kỹ khi lắp ghép vì đây là đoạn dễ đứt gãy.
+ Đường kính cần nặng phải phù hợp với đường kính lỗ khoan (thường chọn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp đường kính)
