Yêu cầu sử dụng l−ỡi khoan kim c−ơng trong thực tế rất khác nhau, vì
vậy phương pháp đánh giá mức độ sử dụng hợp lý cũng khác nhau. Mức độ sử dụng hợp lý hay mức độ làm việc hợp lý của l−ỡi khoan có thể hiểu l−ỡi khoan ở trạng thái nào đó, nếu cứ tiếp tục sử dụng sẽ không có hiệu quả. Hay nói cách khác chiều dài (tiến độ) hợp lý một lưỡi khoan khoan được tương ứng với mức tiêu hao kim c−ơng nhỏ nhất.
Kết quả nghiên cứu ở các chương trên cho thấy đối với các lưỡi khoan kiểu thấm nhiễm, đế mòn đều, tiêu hao kim cương theo mức độ mòn của đế hầu nh− không thay đổi.
Đối với các l−ỡi khoan kiểu một lớp, có đặc tính riêng trong quá trình quá trình sử dụng. Kết quả nghiên cứu đ] khẳng định mức độ làm việc hợp lý của lưỡi khoan kim cương kiểu một lớp từ 75 - 85%, tiến độ giới hạn mà lưỡi khoan đạt đ−ợc (Hình 4-1) và (Hình 4-2). Từ đồ thị (Hình 4-2) ta thấy giai
đoạn đầu đế lưỡi khoan mòn nhanh, giai đoạn hai mòn tương đối ổn định, giai
đoạn ba cường độ mòn tăng nhanh và cũng ở giai đoạn này tốc độ cơ học giảm. Tốc độ cơ học đạt giá trị lớn nhất ở trong phạm vi từ 75% đến 85% khả
năng làm việc của l−ỡi khoan.
Trong thực tế rất khó đánh giá mức độ sử dụng hợp lý l−ỡi khoan kim cương vì khả năng làm việc và độ bền lưỡi khoan phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Vì vậy cần sử dụng nhiều ph−ơng pháp kết hợp với nhau. Mỗi ph−ơng pháp có tính ưu và nhược điểm, song đều có khả năng đánh giá tương đối chính xác mức độ sử dụng hợp lý l−ỡi khoan.
Tổ hợp phương pháp đánh giá mức độ sử dụng hợp lý lưỡi khoan kim c−ơng gồm:
- Ph−ơng pháp trực quan;
- Ph−ơng pháp đo kích th−ớc mòn;
- Phương pháp theo dõi sự thay đổi tốc độ cơ học khoan trong quá trình khoan;
- Ph−ơng pháp tính toán tiêu hao kim c−ơng cho một mét khoan.
Hình 4.1. Sự phụ thuộc tiêu hao kim cương vào tiến độ (S) khoan và mức độ làm việc (K) của l−ỡi khoan kim c−ơng kiểu một lớp
Sp – tiến độ hợp lý của l−ỡi khoan;
Sn – Tiến độ giới hạn của l−ỡi khoan;
Sqmin – Mức làm việc với tiêu hao kim c−ơng nhỏ nhất.
Hình 4.2 . Sự phụ thuộc mòn chiều cao đế l−ỡi khoan ∆h. (1) và tốc độ cơ học khoan vm (2) vào mức độ làm việc K của l−ỡi khoan
4.1.1. Ph−ơng pháp trực quan
Phương pháp trực quan dùng đánh giá mức độ sử dụng hợp lý lưỡi khoan dựa trên cơ sở các hiện t−ợng mòn, h− hỏng bên ngoài l−ỡi khoan. Ph−ơng pháp này rất có hiệu quả khi các lưỡi khoan mòn dị thường như gẫy, mẻ đế lưỡi khoan hoặc hạt Kim cương. Căn cứ vào các dấu vết mòn, hư hỏng để loại bá l−ìi khoan.
Trong trường hợp các lưỡi khoan mòn đều rất khó xác định mức độ sử dụng hợp lý. Trong tr−ờng hợp này, th−ờng theo kinh nghiệm của ng−ời thợ khoan, khi xem xét bề mặt mòn như: Mòn bóng đế, hạt Kim cương, lộ hạt Kim cương v.v.. đồng thời kết hợp với phương pháp đo kích thước mòn và phương pháp theo dõi sự thay đổi tốc độ cơ học trong quá trình khoan, để loại bỏ l−ỡi khoan đúng thời điểm.
Đối với l−ỡi khoan kiểu một lớp, chiều cao hạt Kim c−ơng lộ ra trên mặt dế bằng 1/3 đường kính hạt, chiều cao mòn đế 0,5mm đến 0,9mm và mòn
đường kính trong, đường kính ngoài 0,5mm đến 0,7mm thì loại bỏ.
4.1.2. Ph−ơng pháp đo kích th−ớc mòn
Bản chất của phương pháp này là quan sát sự thay đổi kích thước mòn đế l−ỡi khoan trong quá trình khoan và đo kích th−ớc mòn nh− đ−ờng kính trong và đường kính ngoài của đế; chiều cao mòn đế lưỡi khoan và so sánh với giới hạn mòn cho phép khi sử dụng . Giá trị giới hạn mòn đế l−ỡi khoan kiểu một lớp trình bày ở bảng 4-1. Khi kích thước mòn đế lưỡi khoan vượt quá giới hạn cho phép (Bảng 4-l), thì loại bỏ l−ỡi khoan, nếu sử dụng tiếp sẽ không có hiệu quả.
Đối với loại l−ỡi khoan kiểu thấm nhiễm, khi chiều cao đế mòn từ 2,5 mm đến 3,0 mm thì loại bỏ.
4.1.3. Phương pháp theo dõi sự thay đổi tốc độ cơ học khoan trong quá trình khoan
Trong điều kiện sản xuất, sự thay đổi tốc độ cơ học phụ thuộc vào nhiều yếu tố và sự giảm tốc độ cơ học cũng do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra trong đó có nguyên nhân mòn hạt kim cương và mòn đế lưỡi khoan.
Tốc độ cơ học chỉ sử dụng để đánh giá mức độ sử dụng hợp lý l−ỡi khoan trong trường hợp áp dụng chế độ khoan hợp lý, lưỡi khoan phù hợp với tính chất cơ lý đá và tốc độ cơ học giảm do đế l−ỡi khoan mòn đều hoặc hạt kim cương bị mài bóng không còn khả năng phá huỷ đá.
Bảng 4.1. Giá trị giới hạn mòn đế l−ỡi khoan kiểu một lớp xeri NQ Mòn chiều cao đế, mm KÝch th−íc
kim c−ơng,
hạt/cara 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 10 11
§−êng kÝnh l−ìi khoan, mm
Chính Phụ Tổng số mòn đ−ờng kính trong và ngoài, mm
76 20 20 - - 1,0 0,8 0,6 0,4 0,1
20 30 30 40 40 50 50
20 20 30 30 40 30 50
- - - 1,2 1,0 1,1 1,0
1,0 1,0 0,8 0,7 0,9 0,9 0,8
0,7 0,8 0,5 0,4 0,7 0,6 0,5
0,4 0,4 0,2 0,1 0,5 0,4 0,3
0,1 0,1 - - 0,3 0,1 -
- - - - - - -
- - - - - - - Kết quả khoan thực tế ở các mỏ than Đông Bắc cho thấy: Khi sử dụng chế độ khoan hợp lý khoan đá cát kết thành phần khoáng vật và tính chất cơ lý khác nhau, ta thấy tốc độ cơ học thay đổi từ 1,8m/h đến 0,35m/h (bảng 4-2).
Từ kết quả nghiên cứu (Bảng 4-2) với quan điểm kinh tế ta có nhận xét sau:
Trong cùng một điều kiện địa chất, cùng một chế độ khoan nếu sử dụng l−ỡi khoan kim c−ơng cấu trúc khác nhau thì các tiêu chuẩn loại bỏ cũng khác nhau mặc dù các hiện mòn nh− nhau. T−ơng tự nh− vậy, khi khoan trong các
điều kiện khác nhau thì tiêu chuẩn loại bỏ l−ỡi khoan cũng khác nhau. Trong các tr−ờng hợp nh− trên nếu cứ tiếp tục sử dụng sẽ dẫn tới hiệu quả khoan thấp, giá thành mét khoan cao. Các chỉ tiêu kỹ thuật trình bày ở bảng 4-2, có thể dùng kết hợp với các phương pháp khác để đánh giá mức độ sử dụng hợp lý lưỡi khoan kim cương khi khoan đá cát kết thành phần khoáng vật và tính chất cơ lý khác nhau ở các mỏ than Đông Bắc Quảng Ninh.
Bảng 4.2. Sự thay đổi tốc độ cơ học khi khoan đá cát kết ở mỏ than Đông Bắc – Quảng Ninh
Chế độ khoan Tốc độ cơ học, m/h
Đặc tính đá Kiểu l−ìi khoan
lực áp
đáy, N
Tốc độ vòng quay, v/ph
lượnLưu g n−íc
rửa,
TÝnh chÊt dung dịch
khoan Lín
nhÊt Nhá nhÊt
Trun g b×nh
Nguyên nhân loại
bá l−ìi khoan
l/ph - Cát kết, đồng nhất,
hạt nhỏ mịn, độ cứng:
3500MPa, độ mài mòn: 1,3; cấpIX-X theo độ khoan
NQ 7000 600 50 1,8
2,1
0,8 1,4
1,3 1,25 - Cát kết, đồng nhất
hạt nhỏ mịn đến trung bình, độ cứng:
4000MPa; độ mài mòn: 1,6; cấp IX-XI theo độ khoan.
NQ
Xeri 7 8000 500-600 50
1,3 1,4 1,3
0,5 0,35
0,4
0,9 0,86 0,75 - Cát kết, đồng nhất
liên kết bền vững, rắn chắc hạt trung bình
đến thô, độ cứng:
5000MPa; độ mài mòn; 1,8; cấp X-XI theo độ khoan.
NQ
Xeri 8 8000 - 9000
600-700 45
Dung dịch
®iÒu chÕ tõ sÐt bét bentônít, tiêu chuẩn API: γ: 1,03-
1,05 g/cm3 T: 18-20s
B: 10- 12cm3/30ph
K: < 1,5mm 1,2 0,46 0,85
Các l−ỡi khoan mòn đều
theo chiÒu
cao,
®−êng kÝnh trong và
®−êng kÝnh ngoài của đế.
4.1.4. Ph−ơng pháp tính tiêu hao kim c−ơng tối thiểu cho một mét khoan Phương pháp này dùng để xác định mức độ tiêu hao kim cương tối thiểu cho một mét khoan, trên cơ sở đó đánh giá mức độ sử dụng hợp lý. Tiêu hao kim cương trong quá trình khoan xác định theo công thức sau:
qo = Qp
H ; cara/m
H - Tiến độ hợp lý của l−ỡi khoan, m.
Qp - L−ợng kim c−ơng trong l−ỡi khoan, cara
Tóm lại: Để đánh giá mức độ sử dụng hợp lý lưỡi khoan kim cương trong các điều kiện khoan khác nhau cần phải kết hợp nhiều ph−ơng pháp.
Mức độ sử dụng hợp lý l−ỡi khoan là cơ sở để lựa chọn loại l−ỡi khoan phù hợp với từng loại đá, là cơ sở định mức và một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả làm việc l−ỡi khoan trong từng điều kiện cụ thể.