Thứ hai Ngày 23 Tháng 10 Năm 2017

Nhiệt liệt chào mừng 56 năm ngày thành lập ngành khoa học và công nghệ tỉnh Bắc Giang (1961-2017)!

Tìm kiếm
Tin tiêu điểm
Xem thêm
Liên kết

Thống kê lượt truy cập
+ Hiện tại: 27
+ Hôm nay: 90
Tổng số lượng truy cập
2.651.729
Bộ KH&CN
Cục thông tin KH&CN
Tạp chí Hoạt động khoa học
Cổng thông tin ĐTBG
Công báo Bắc Giang
Thư điện tử
Địa danh - Du lịch
Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ ống mẫu khoan than
(06/19/2017 10:28:57)

Với khối lượng khoan thăm dò khảo sát lớn hàng năm để hoàn thành mục tiêu của TKV ngoài việc nghiên cứu nâng cao năng suất khoan, các đơn vị thăm dò than còn đẩy mạnh nghiên cứu nâng cao chất lượng lấy mẫu, trên cơ sở áp dụng các bộ ống mẫu của Liên Xô đã chế tạo ra một số bộ ống mẫu nhằm nâng cao tỷ lệ lấy mẫu như: Bộ ống mẫu Hữu Nghị, bộ ống mẫu khoan than hai ống cùng quay.

 

Do những phức tạp của địa chất, đa số các đơn vị không dám sử dụng phương pháp khoan ống mẫu luồn khi gặp sự cố thì tổn thất kinh tế là rất lớn. Chính vì vậy họ đã chọn phương án giảm chất lượng lấy mẫu để an toàn về kinh tế. Tình hình thực tế của các đơn vị thi công và ngay cả các đội thi công của Công ty cổ phần Khoan và Dịch vụ kỹ thuật khai thác mỏ. Nhóm tác giả do KS Phạm Văn Nhâm làm chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ ống mẫu khoan than” đã đề xuất nghiên cứu thành công bộ ống mẫu khoan than. Với bộ ống này phương pháp khoan vẫn là phương pháp khoan truyền thống các đơn vị đang áp dụng nhưng chất lượng lấy mẫu lại là chất lượng của phương pháp khoan lấy mẫu luồn hiện đại, bộ ống mẫu khoan than phù hợp với các vỉa than vùng Quảng Ninh, ưu điểm của bộ ống đã được khẳng định.

Với mục tiêu nâng cao tỷ lệ lấy mẫu trong tầng than khi khoan thăm dò than nói riêng và nâng cao tỷ lệ lấy mẫu trong các tầng địa chất bở rời, vỡ vụn, dễ bị phá hủy khi bị tác động của cơ học và thủy học. Bộ ống mẫu khoan than được nghiên cứu có những đặc tính nhằm loại trừ tối đa những ảnh hưởng của tác động cơ học đến mẫu khoan nhờ cấu tạo có hai lớp ống: Ống ngoài có tác dụng chính là cột ống trung gian chịu tác động của lực cơ học, truyền mô men quay, tải trọng xuống đáy lỗ khoan cho lưỡi khoan phá hủy đất đá tạo mẫu lõi khoan; Ống ngoài và các mối liên kết cần đủ cứng ngoài ra cần kín khít để ngăn cách dòng nước rửa đảm bảo nước rửa xuống đế lưỡi khoan làm mát lưỡi khoan và vận chuyển mùn khoan. Ống ngoài được chế tạo từ phôi ống thép đúc C30 Ø 73*5mm có sẵn trên thị trường được cắt có chiều dài 2,4m, một đầu tiện ren nối đúc chuyển tiếp (perekhot 73) một đầu tiện ren lưỡi khoan. Yêu cầu chế tạo gồm có thợ tiện, máy tiện ống (ở đây chúng tôi sử dụng máy 1K62), dao tiện T15K6, thước cặp. Tiện khỏa mặt trong ống đến đường kính Ø 65, tiện ren có t = 4, đường kính chân ren Ø 68, chiều dài tiện ren là 41mm. Nhiệt luyện đạt độ cứng 38- 42 HRC sau đó nhuộm đen các bề mặt.

Ống trong phải đảm bảo bảo vệ được mẫu lõi trong suốt quá trình hiệp khoan không bị tác hại gây ra do chuyển động cơ học cũng như sự phá hủy của dòng nước rửa. Vì vậy ống trong được thiết kế không quay trong quá trình khoan, chỉ chuyển động tịnh tiến theo chiều sâu khoan được ống trong được thiết kế đảm bảo độ ổn định không bị biến dạng trong khoan, ống và các mối ghép đảm bảo kín để ngăn chặn sự xâm nhập của dòng nước rửa ống trong cần có chiều dài chứa mẫu đạt 2 mét là chiều dài bình quân của các hiệp khoan mẫu ở vùng than và các vùng có điều kiện địa chất phức tạp, đây cũng là chiều dài cơ sở làm căn cứ thiết kế cho các chi tiết khác của bộ ống (ống ngoài, đầu nối, đầu chuyển tiếp...). Ống trong được chế tạo từ phôi ống thép đúc C30 Ø 57*3,5mm có sẵn trên thị trường được cắt có chiều dài 2,14m, một đầu tiện ren nối đầu chuyển tiếp ren trong, một đầu tiện ren lưỡi sấn ren ngoài, chú ý độ đồng tâm của các đường kính. Yêu cầu chế tạo gồm có thợ tiện, máy tiện ống (ở đây chúng tôi sử dụng máy 1K62), dao tiện T15K6, thước cặp. Nhiệt luyện đạt độ cứng 38- 42 HRC sau đó nhuộm đen các bề mặt.

Để đảm bảo ống trong không quay trong quá trình khoan chúng tôi đã nghiên cứu các cơ cấu ngắt truyền động của các bộ ống Hữu Nghị, bộ ống mẫu Alecxenco, bộ ống mẫu khoan luồn. Trong các bộ ống trên chúng tôi thấy cơ cấu ngắt truyền động của bộ ống mẫu luồn có nhiều ưu điểm, ngắt chuyển động tốt nhẹ nhàng có thêm cơ cấu báo tín hiệu khi áp lực dọc trục trong ống mẫu trong tăng cao báo hiệu sự chèn mẫu hoặc đầy ống chứa mẫu, thiết kế không phức tạp dễ dàng chế tạo được với các cơ sở cơ khí vừa và nhỏ ở Việt Nam. Các chi tiết của bộ ngắt truyền động bao gồm: Trục nối, ốc hãm, chụp vòng bi, bạc chặn định hướng, lò xo, phớt, ống bao, bạc ép, vòng bi.

Trục nối: Có chiều dài 320mm được chế tạo từ thép CT45 một đầu tiện ren nối với chuyển tiếp, có ốc hãm để điều chỉnh khoảng hở của khe nước dưới lưỡi sấn, đầu kia được tiện bậc lắp phớt cao su tín hiệu, vòng bi, bạc chặn, lò xo, phía cuối tiện ren bắt êcu.

Chụp vòng bi có tác dụng là nắp đậy đồng thời truyền áp lực dọc trục ép phớt tín hiệu. Chụp vòng bi được chế tạo từ thép trục CT45 đường kính Ø 57 có chiều dài 27mm được tiện móc các đường kính Ø 25, Ø 48, Ø 51 trong đó Ø 48 để lắp vòng bi. Chi tiết khi gia công tinh xong được nhiệt luyện đạt độ cứng 38 - 42 HRC sau đó nhuộm đen.

Bạc chặn định hướng có tác dụng định hướng cho ống trong phía trong được đóng bạc đồng chống mài mòn, phía ngoài một đầu có ren nối với ống bao. Được gia công từ thép trục CT45 đường kính Ø 60 có chiều dài 55mm. Yêu cầu kỹ thuật gia công có độ đồng tâm các đường kính < 0 1, sau khi hoàn thiện phần gia công tinh, tiến hành nhiệt luyện đạt độ cứng 38 - 42 HRC.

Lò xo ép có tác dụng ép chặt  vừa đủ các chi tiết vòng bi, bạc định hướng và phớt tín hiệu. Yêu cầu kỹ thuật: Dây lò xo có Ø 8, được cuốn nóng từ thép 60C2, ram đạt độ cứng 47 - 50 HRC, mỗi đầu có vừa vòng chập, tổng số vòng là 7 trong đó có 5 vòng làm việc. Lò xo được kiểm tra bằng cách nén vuông góc trục đến khi các bước chập xít lại, giữ nguyên trong thời gian 18 - 24 giờ kiểm tra độ co biến dạng của 100 5 mm cho phép là 0.5 - 1.

Vòng đệm phẳng: Được chế tạo từ thép 40X có tác dụng đỡ chặn lò xo

Ống bao thoát nước có tác dụng bao kín vòng bi, là đầu chuyển tiếp nối bạc chặn định hướng với ống trong đồng thời làm cơ cấu thoát nước giảm áp cho ống trong Ống bao thoát nước được chọn chế tạo gia công từ thép trục CT45 c Ø 60 dài 225 mm. Yêu cầu chế tạo gồm có thợ tiện, máy tiện (ở đây chúng tôi sử dụng máy 1K62), dao tiện T15K6, mũi khoan, thước cặp, độ đồng tâm của các đường kính < 0≤1. Sau khi gia công tinh tiến hành nhiệt luyện đạt độ cứng 38- 42 HRC nhuộm đen các bề mặt.

 

Perekhot73 là đầu nối chuyển tiếp lên bộ cần khoan khoan đồng thời có tác dụng là đầu chuyển tiếp nòng đôi Perekhot73 được chế tạo từ thép trục CT45, phía ngoài tiện ren M68 nối với bộ ống ngoài, phía trong móc l Ø 50 tiện ren M50x3 nối với đầu chuyển tiếp ống trong, đầu kia tiện ren tiện ren côn 10054’ đạt Ø 47,5 nối cần 50. Yêu cầu độ đồng tâm các đường kính < 0,1. Trang bị công nghệ gồm Máy tiện, máy khoan, thước cặp, mũi khoan dao tiện T15k6.

Chuyển tiếp là đầu nối giữa perekhot 73 với trục nối cho phép thay đổi, điều chỉnh cố định khoảng cách ống trong bởi êcu hãm, đồng thời là cơ cấu dẫn nước rửa đi vào khoảng khe hở giữa hai ống ngoài và ống trong bởi 3 l khoan đường kính Ø 6 Chuyển tiếp được chế tạo từ thép trục CT45 Ø 60 dài 95mm, một phía tiện ren M52x3 nối với perekhot 73, đầu kia móc lỗ tiện ren M30 nối với trục nối và cách mặt đầu này 50mm khoan 3 lỗ thoát nước Ø 6 cách đều. Yêu cầu độ đồng tâm các đường kính < 0,1. Trang bị công nghệ gồm máy tiện, máy khoan, thước cặp, mũi khoan và dao tiện T15K6.

Chuyển tiếp NQ có tác dụng cho phép bộ ống sử dụng mở rộng thành và lưỡi khoan NQ để khoan mà không phải tiện ren NQ trực tiếp vào ống ngoài. Điều 17 này cho phép bộ ống sử dụng được cả lưỡi khoan hợp kim tự chế tạo lẫn lưỡi khoan NQ có sẵn trên thị trường để thuận tiện lựa chọn trong các tầng địa chất phù hợp. Chuyển tiếp NQ được gia công chế tạo từ phôi ống khoan 73*5 có chiều dài 150mm thép C30. Một đầu tiện ren ống 73 dài 41mm, một đầu tiện ren NQ dài 41mm. Yêu cầu độ đồng tâm các đường kính < 0,1. Trang bị công nghệ gồm máy tiện 1K62, thước c p, dao tiện T15K6.

Từ kết quả nghiên cứu và bản vẽ thiết kế chi tiết của các chi tiết cấu thành bộ ống, chúng tôi đã tiến hành thiết kế nguyên công chế tạo, các yêu cầu trang bị công nghệ, yêu cầu kỹ thuật gia công theo thứ tự từng giai đoạn gia công của từng chi tiết, sau đó giao nhiệm vụ cho Xưởng cơ khí của Công ty chế tạo dưới sự hướng dẫn và giám sát của kỹ sư cơ khí (ông Nguyễn Công Bằng) và đã chế tạo thành công bộ ống mẫu khoan than theo đúng thiết kế.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 12184/2015) tại Cục Thông tin KH&CN quốc gia.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia