4.2. Lựa chọn l−ỡi khoan kim c−ơng
4.2.1. Lựa chọn l−ỡi khoan phù hợp với tính chất cơ lý đá
Đá ở mỏ than Đông Bắc có thể phân thành bốn nhóm để khoan kim c−ơng:
- Nhóm 1 : Gồm đá biến chất màu xám đến đen, ít nứt nẻ, khả năng mài mòn thấp, độ cứng từ VI ữ VIII theo độ khoan.
- Nhóm 2: Cát kết màu xám đến xám đen, hạt nhỏ mịn liên kết bền vững, ít nứt nẻ, khả năng mài mòn thấp đến trung bình, độ cứng từ cấp VII ữ XI theo độ khoan.
- Nhóm 3: Cát kết màu xám trắng, kích th−ớc hạt trung bình liên kết bền chắc, khả năng mài mòn trung bình đến mài mòn cao, độ cứng từ cấp IX ữ XI theo độ khoan.
- Nhóm 4: Sạn kết màu trắng đến màu nâu nhạt, thành phần chủ yếu là thạch anh, hạt thô, liên kết yếu, rắn chắc, khả năng mài mòn cao, độ cứng từ cấp X ữ XII theo độ khoan.
Kết quả khoan thực tế cho thấy, để nâng cao độ bền và hiệu quả sử dụng khi khoan đá nhóm 1 và nhóm 2 nên sử dụng lười khoan kiểu một lớp và thấm nhiễm với độ cứng của đế từ 30 ữ 35 HRC, kích thước hạt kim cương từ 40 ữ 120 hạt/cara và mật độ hạt trên bề mặt tiếp xúc từ 12ữ16 hạt/cm2. Đối với đá
nhóm 3 dùng lưỡi khoan kim cương kiểu một lớp và thấm nhiễm độ cứng của
đế từ 35ữ45 HRC; mật độ kim cương trên mặt tiếp xúc từ 18ữ25 hạt/cm2; kích
thước hạt từ 60ữ200 hạt/cara. Khi khoan đá nhóm 4, sử dựng lưỡi khoan gắn hạt kim c−ơng chất l−ợng cao kiểu thấm nhiễm, kích th−ớc hạt từ 150ữ400 hạt/cara, mật độ hạt trên bề mặt tiếp xúc với đá từ 30ữ40 hạt/cm2. Độ cứng của
đế l−ỡi khoan từ 40ữ50 HRC. Với quan điểm nâng cao độ bền và hiệu quả sử dụng khi khoan kim c−ơng ở các mỏ than Đông Bắc nên lựa chọn l−ỡi khoan có đặc tính trình bày ở bảng 4.3.
Bảng 4.3. Đặc tính l−ỡi khoan kim c−ơng sử dụng hợp lý ở các mỏ than Đông Bắc theo độ cứng của đá
Nhóm đá Kiểu l−ỡi khoan Độ cứng của đế,
HRC
KÝch th−íc kim c−ơng, hạt/cara
Mật độ kim c−ơng, hạt/cm2
Hình dạng đế Nhãm 1 Mét líp.
ThÊm nhiÔm 30-35 40-60
80-120
10-12 13-16
Dạng phẳng, hoặc dạng răng l−ợc
Nhãm 2 Mét líp.
ThÊm nhiÔm 30-35 40-60
80-120
10-12 13-16
Dạng phẳng, hoặc dạng răng l−ợc
Nhãm 3 Mét líp.
ThÊm nhiÔm 35-40 40-45
60-120 120-200
18-20 22-25
Dạng phẳng, hoặc dạng răng l−ợc
Nhãm 4 ThÊm nhiÔm
40-50 150-400 30-40
Dạng phẳng, hoặc dạng răng l−ợc
Phụ thuộc vào độ nứt nẻ của đá ta nên chọn l−ỡi khoan nh− sau: khoan trong đất đá nguyên khối chiều dày đế l−ỡi khoan 11,0-13,5mm. Khi khoan trong đá nứt nẻ yếu dùng l−ỡi khoan có chiều dày 13,5-15,1mm, trong đất đá
nứt nẻ trung bình chọn l−ỡi khoan có chiều dày 15,1-16,0 mm và đối với đá
nứt nẻ mạnh có thể dùng l−ỡi khoan chuyên dùng hoặc các l−ỡi khoan có
chiều dày đế 17,0-18,0 mm khi độ nứt nẻ của đá tăng lên cần sử dụng l−ỡi khoan có hạt kim c−ơng chất l−ợng cao.Độ nhô của hạt kim c−ơng cứng cần giảm khi tăng độ nứt nẻ của đá tăng và theo [8,9] thì không lớn hơn 10%
đ−ờng kính hạt kim c−ơng.
Thông số của lưỡi khoan kim cương phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của đá
đ−ợc chọn theo bảng:
Bảng 4.4. Thông số cấu tạo của l−ỡi khoan chọn theo độ nứt nẻ của đá
Nhóm đá theo độ
nứt nẻ 1 – 2 3 4 - 5
Độ phân cục,bở
rêi(côc/m) 1 – 10 11 – 30 ≥ 31
Chỉ số nứt nẻ
(1/mÉu) ≤1,0 1,01 – 2,0 ≥ 2,01
Mức độ nứt nẻ Nguyên khối,nứt nẻ yÕu
Nứt nẻ trung bình Nứt nẻ mạnh Chiều dày đế l−ỡi
khoan (mm) t¨ng dÇn
11,0 – 15,1 17,0 –18,0 mm
Chất l−ợng hạt kim
c−ơng tăng dần
vụn đánh bóng
Độ nhô hạ so với mặt đế l−ỡi khoan
(%)
giảm dần
20 - 25 10
Phụ thuộc vào độ mài mòn của đá cần chọn độ cứng của đế l−ỡi khoan phù hợp : Khi độ mài mòn càng cao thì yêu cầu độ cứng của đế càng cao nh−ng cũng cần lưu ý đến mức độ mòn của đế để tạo khe hở cho dung dịch lưu thông.
Trên cơ sở phân tích trên chúng ta có thể tổng hợp cơ sở lựa chọn l−ỡi khoan để đảm bảo nâng cao hiệu quả và độ bền của chúng theo bảng 4-5.
Bảng 4.5. Ph−ơng pháp tổng hợp lựa chọn l−ỡi khoan kim c−ơng cho khoan ống mẫu luồn vùng mỏ Quảng Ninh
Nhóm đá 1 2 3 4
Cấp đất đá theo độ
khoan VI - VIII VII - XI IX – XII X - XII
Nhóm đá theo độ
nứt nẻ 1-2 3-5 1– 2 3-5 1-2 3 4 - 5 1-2 3 4 -5
Độ phân cục,bở rêi(côc/m) 1-
10 ≥11 1-10 ≥11 1-10 11-
30 ≥31 1-10 11-30 ≥31 Kích thứơc hạt kim
c−ơng(hạt/cara) 12-18 12-8 30-12 120- 150 60-
90 40-90 120-
400 150-
300 110- 150 Chất l−ợng hạt kim
c−ơng
Vật liệu siêu cứng kim c−ơng
nhân tạo
Kim c−ơng hạt vụn,vật liêu siêu cứng
Hạt vụn,hạt
đánh bóng
Hạt
đánh bãng hoặc dạng ovan
Hạt đánh bóng và dạng
ovan
dạng Hạt ovan và vôn
Độ nhô hạt kim
c−ơng % 25-20 10-20 8-10 8-10
Chiều dày đế l−ỡi
khoan (mm) 11-15 14-16 17-18
Độ cứng đế l−ỡi
khoan theo HRC 20-30 20-40 20-60
Chú ý: Trên cở sở các thông số cấu tạo của l−ỡi khoan ta chọn m] hiệu l−ỡi khoan t−ơng ứng cho phù hợp với từng điều kiện cụ thể.