Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ mẫu khi khoan thăm dò mỏ đá vôi trắng cốc há ii, xã liễu đô và thị trấn yên thế, huyện lục yên, tỉnh yên bái

Do đặc điểm của đất đá vùng thăm dò tương đối phức tạp, thành phần chủ yếu là Đá vôi với cấu trúc nứt nẻ mạnh, đồng thời việc áp dụng quy trình kỹ thuật, công nghệ lấy mẫu còn nhiều hạn

C ***************

PHẠM VĂN THỌ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU KHI KHOAN THĂM DÒ MỎ

ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN YÊN THẾ,

HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

***************

PHẠM VĂN THỌ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU KHI KHOAN THĂM DÒ

MỎ ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN YÊN

THẾ, HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI

Ngành: Kỹ thuật dầu khí

Mã số: 60520604

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Hoàng Dung

HÀ NỘI - 2014

C ***************

PHẠM VĂN THỌ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU KHI KHOAN THĂM DÒ MỎ

ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN YÊN THẾ,

HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

***************

PHẠM VĂN THỌ

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU KHI KHOAN THĂM DÒ

MỎ ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN YÊN

THẾ, HUYỆN LỤC YÊN, TỈNH YÊN BÁI

Ngành: Kỹ thuật dầu khí

Mã số: 60520604

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Hoàng Dung

HÀ NỘI - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn được thu thập là trung thực Các kết quả nghiên cứu của Luận văn chưa được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác

Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2014

TÁC GIẢ

Phạm Văn Thọ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 10

MỞ ĐẦU 11

1 Tính cấp thiết của đề tài 11

2 Mục tiêu nghiên cứu 11

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12

4 Nội dung nghiên cứu 12

5 Phương pháp nghiên cứu 12

6 Cơ sở tài liệu của luận văn 13

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 13

8 Cấu trúc luận văn 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN THĂM DÒ MỎ ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN YÊN THẾ- LỤC YÊN – YÊN BÁI 15

1 1 Đặc điểm chung khu mỏ 15

1.1.1 Vị trí địa lý 15

1.1.2 Đặc điểm địa hình, sông suối 15

1.1.3 Đặc điểm khí hậu 16

1.1.4 Điều kiện kinh tế, xã hội 17

1.1.5 Điều kiện giao thông, thông tin liên lạc 17

1.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ 18

1.2.1 Đặc điểm địa tầng 18

1.2.2 Magma xâm nhập 20

1.2.3 Kiến tạo 21

1.2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn: 21

1.2.5 Địa mạo 22

1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất và tình hình thăm dò 22

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất 22

1.3.2 Thiết bị và hiệu quả sử dụng 23

1.3.3 Dụng cụ phá huỷ 24

1.3.4 Dụng cụ thu nhận mẫu (ống mẫu) 31

1.4 Những tồn tại về kỹ thuật và công nghệ khoan lấy mẫu thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái 34

1.4.1 Những tồn tại về sử dụng các dụng cụ phá đá 34

1.4.2 Những tồn tại về dụng cụ lấy mẫu 35

1.4.3 Những tồn tại về yếu tố công nghệ 35

CHƯƠNG 2 36

CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU 36

2.1 Phân loại đất đá và khoáng sản theo quan điểm lấy mẫu 38

2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất 41

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật và công nghệ 42

2.3.1 Ảnh hưởng của phương pháp khoan và kiểu dụng cụ phá huỷ 42

2.3.2 Phân tích ảnh hưởng của cơ chế phá huỷ đến chất lượng và tỷ lệ mẫu của mũi khoan kim cương 48

2.3.3 Ảnh hưởng của nguyên lý và cấu trúc ống mẫu 50

2.3.3.1 Ống mẫu đơn 50

2.3.3.2 Ống mẫu kép đơn giản 52

2.3.3.3 Ống mẫu bơm tia 54

2.3.3.4 Ống mẫu kép phức tạp (loại ống trong không quay) 55

2.3.3.5 Ống mẫu luồn 57

2.3.4 Ảnh hưởng của các thông số chế độ khoan 63

CHƯƠNG 3 66

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU TẠI KHU VỰC THĂM DÒ 66

3.1 Dụng cụ phá đá cho vùng thăm dò 66

3.1.1 Các luận cứ lựa chọn 66

3.1.1.1 Vật liệu phá huỷ và loại mũi khoan 66

3.1.1.2 Yếu tố hình dáng và kích thước mũi khoan 71

3.1.2 Chọn mũi khoan kim cương cho vùng thăm dò 72

3.2 Lựa chọn ống mẫu cho vùng thăm dò 74

3.2.1 Ống mẫu kép T2 – 76 (Thuỵ Điển) 78

3.2.2 Ống mẫu kép TĐN – 76 – 1 (Liên Xô cũ) 81

3.2.3 Ống mẫu kép Trung Quốc 81

3.2.4 Chọn loại ống mẫu kép cho vùng thăm dò 82

3.3 Lựa chọn chế độ công nghệ khoan cho vùng thăm dò 83

3.3.1 Tải trọng chiều trục (P) 83

3.3.2 Số vòng quay (n) 84

3.3.3 Lưu lượng và chất lượng rửa (Q) 84

3.4 Các giải pháp chung về kỹ thuật và công nghệ để nâng cao tỷ lệ mẫu trong vùng thăm dò 86

3.5 Thực nghiệm và kết quả áp dụng 87

3.5.2 Phương tiện thi công 89

3.5.2.1 Máy khoan, mũi khoan, ống mẫu 89

3.5.2.2 Máy bơm dung dịch 90

3.5.2.3 Động cơ phát lực 90

3.5.3 Quy trình công nghệ khoan 91

3.5.4 Kết quả đạt được 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92

1 Kết luận 92

2 Kiến nghị 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

)

Lk Chiều dài của mẫu lõi khoan (m)

bề mặt làm việc của mũi khoan (kG/cm2)

)

Stx Diện tích tiếp xúc gồm tập hợp những điểm tiếp xúc (cm2

)

Vcko Vận tốc cơ học ban đầu (m/h)

Vckt Vận tốc cơ học khoan tức thời (m/h)

khoan và bộ dụng cụ khoan (dm/ph)

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.2 Đặc tính và phạm vi sử dụng các mũi khoan hợp kim dùng

2.2 Phân loại đất đá và khoáng sản mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II

theo mức độ lấy mẫu

3.5 Lựa chọn yếu kích thước, yếu tố hình dáng mũi khoan kim

cương cho vùng thăm dò

74

3.7 Chọn hình dáng mũi khoan Trung Quốc theo nhóm đất đá 76

nứt nẻ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công tác thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái được thực hiện với nhiệm vụ làm rõ cấu trúc địa chất mỏ, khoanh định chi tiết đầy đủ các thân quặng; Xác định trữ lượng, chất lượng quặng, đặc điểm phân bố Đá vôi Trong

đó, khối lượng công tác khoan lấy mẫu lớn (23 lỗ khoan với 3.450 m khoan) Yêu cầu của công tác khoan thăm dò lấy mẫu 100%, tỷ lệ mẫu khi khoan là:

+ Trong đá chứa quặng, trong thân quặng tỷ lệ lấy mẫu ≥ 90% + Trong đá không chứa quặng tỷ lệ mẫu ≥ 80%

Do đặc điểm của đất đá vùng thăm dò tương đối phức tạp, thành phần chủ yếu là Đá vôi với cấu trúc nứt nẻ mạnh, đồng thời việc áp dụng quy trình kỹ thuật, công nghệ lấy mẫu còn nhiều hạn chế, nên công tác khoan thăm dò lấy mẫu trước đây chưa đạt tỷ lệ mẫu như yêu cầu Tỷ lệ mẫu ở những lỗ khoan này thường chỉ đạt trung bình 80 hoặc cao nhất đến dưới 90% Đây cũng là vấn đề rất cấp thiết trong việc cung cấp tài liệu địa chất cho công tác nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm, trạng thái, tính chất cơ lý của Đá vôi ảnh hưởng đến hiệu quả công tác khoan lấy mẫu quặng, nghiên cứu thực tiễn công tác lấy mẫu, trên cơ sở đó nghiên cứu, đề xuất lựa chọn giải pháp kỹ thuật – công nghệ nhằm mục đích nâng cao tỷ lệ mẫu trong công tác khoan thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khu vực thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

- Tổ chức của các đơn vị đã tham gia khảo sát, thăm dò tại khu vực nghiên cứu

- Thực trạng công tác khoan thăm dò khoáng sản tại khu vực

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm, tính chất đất đá khu vực thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

- Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật, công nghệ đến tỷ lệ mẫu

- Nghiên cứu đề xuất lựa chọn các giải pháp kỹ thuật, công nghệ nâng cao tỷ lệ mẫu trong công tác khoan thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há

II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp: Từ các tài liệu thu thập ngoài thực tế, tổng hợp phân tích, xử lý, đánh giá và kết hợp nghiên cứu lý thuyết để đề xuất giải pháp nâng cao tỷ lệ mẫu có hiệu quả nhất cho vùng thăm dò;

- Phương pháp phân tích, đánh giá kết quả thi công khoan thăm dò

đã tiến hành tại khu vực nghiên cứu;

- Khảo sát thực tế: Nghiên cứu khảo sát hiện trạng khu vực thăm dò;

- Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, sự góp ý của các thầy cô giáo trong bộ môn Khoan – Khai thác và các bạn đồng nghiệp về các vấn đề liên quan đến nội dung của luận văn

6 Cơ sở tài liệu của luận văn

Cơ sở tài liệu để vận dụng vào luận văn bao gồm các tài liệu như các giáo trình, bài giảng, các bài báo khoa học, các tài liệu thống kê, đề án

kế hoạch thi công khoan, các ghi chép thực tế mà tác giả trực tiếp tham gia trên khoan trường

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sau:

- Về ý nghĩa khoa học: Đề tài có ý nghĩa trong việc nghiên cứu, vận dụng lý thuyết để giải quyết các vấn đề cụ thể của thực tế sản xuất Cụ thể: Đây là nghiên cứu lựa chọn các giải pháp kỹ thuật, công nghệ hiệu quả nhất để tìm ra các biện pháp nâng cao tỷ lệ, chất lượng mẫu trong công tác khoan thăm dò cho một khu mỏ

- Về ý nghĩa thực tiễn: Đề tài nghiên cứu đề xuất lựa chọn giải pháp nâng cao tỷ lệ mẫu công tác khoan thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II, xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

8 Cấu trúc luận văn

Toàn bộ nội dung của luận văn từ phần mở đầu đến phần kết luận

và kiến nghị với 21 bảng, 13 hình vẽ và 12 tài liệu tham khảo Bố cục gồm phần chính là: Phần mở đầu; ba chương; kết luận và kiến nghị Ngoài

ra còn có: Lời cam đoan; mục lục; danh mục các chữ viết tắt; danh mục các bảng biểu; danh mục các hình vẽ; tài liệu tham khảo Tất cả được trình bày trong 95 trang, in khổ giấy A4

Luận văn được hoàn thành tại bộ môn Khoan – Khai thác, khoa Dầu khí, trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS-TS Hoàng Dung Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn đã giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn của học viên

Tác giả cũng đã nhận được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến mang tính chất lý luận và chỉ dẫn rất quý báu của các thầy giáo trong bộ môn Khoan – Khai thác cũng như sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các đồng nghiệp và gia đình Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất

Tác giả xin chân thành cảm ơn các cấp Lãnh đạo Trường Đại học

Mỏ - Địa chất, Tổng cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Yên Bái, Công ty trách nhiệm hữu hạn Đá cẩm thạch R.K Việt Nam đã quan tâm tạo điều kiện và giúp đỡ cho học viên hoàn thành luận văn thạc sỹ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC KHOAN THĂM DÒ

MỎ ĐÁ VÔI TRẮNG CỐC HÁ II, XÃ LIỄU ĐÔ VÀ THỊ TRẤN

YÊN THẾ- LỤC YÊN – YÊN BÁI

1.1 Đặc điểm chung khu mỏ

1.1.1 Vị trí địa lý

Diện tích thăm dò thuộc xã Liễu Đô và thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái cách trung tâm thị trấn Yên Thế khoảng 1,5 km về phía đông nam, thuộc tờ bản đồ tỷ lệ 1: 50.000 số hiệu F – 48 – 42 – D, hệ VN – 2000

Diện tích thăm dò là 26,1 ha, được giới hạn bởi các điểm A, B, C, D, E

có tọa độ ô vuông như sau:

Toạ độ Tên điểm

1.1.2 Đặc điểm địa hình, sông suối

Khu Cốc Há II thuộc xã Liễu Đô và thị trấn Yến Thế nằm trong dải núi đá vôi kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam Phía Đông Bắc khu

mỏ tiếp giáp với mỏ của Công ty Cổ phần khoáng sản Yên Bái (VPG), phía tây giáp với mỏ của Công ty Đại Hoàng Long Do địa hình khá phức tạp bị chia cắt bởi dãy núi Con Voi và hệ thống đứt gãy Sông Chảy, hệ thống sông suối khá dầy đặc đã tạo ra các kiểu địa hình khác nhau: vùng

núi cao hiểm trở, vùng đồi núi bát úp lượn sóng nhấp nhô, vùng đồi thoải lượn sóng mềm mại xen kẽ các thung lũng và cánh đồng phù sa nhỏ hẹp ven sông và các bình nguyên nhỏ trên khe núi

Trong phạm vi diện tích thăm dò là dạng địa hình núi karst trung bình có độ cao tuyệt đối từ 275 – 525 m; toàn bộ diện tích là sườn núi khá dốc có xu hướng thấp dần từ phía Nam đến phía Bắc

Do địa hình tự nhiên đồi núi dốc mạnh, lượng mưa tương đối lớn và lưu lượng nước thay đổi theo mùa, mùa khô nước cạn, mùa mưa dễ gây lũ lụt ở các vùng ven sông suối và ven Hồ Thác Bà

Hệ thống sông ngòi của khu vực bao gồm:

- Sông Chảy bắt nguồn từ dãy Tây Côn Lĩnh (Trung Quốc) có độ cao 2.410 m Sông Chảy về Yên Bái qua địa phận huyện Lục Yên (65 km)

và Yên Bình rồi nhập vào Sông Lô Sông Chảy chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Vùng hạ lưu Sông Chảy thuộc huyện Yên Bình nay đã trở thành Hồ Thác Bà

Mạng lưới thủy văn khu mỏ đơn giản vì xung quanh khu vực mỏ không có hệ thống sông suối chảy qua

1.1.3 Đặc điểm khí hậu

Vùng nghiên cứu đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa: từ tháng 4 đến tháng 10 lượng mưa thay đổi từ 130 -

150 mm, lớn nhất vào tháng 7, tháng 8 đạt trên 300mm

- Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, đặc điểm vào mùa này

là giá lạnh, có gió mùa đông bắc và mưa phùn, nhiệt độ thấp nhất là 20

-

30C Thời kỳ lạnh và ẩm từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau

Nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,60C, cao nhất là 39,90C, thấp nhất

2 - 30C Tốc độ gió trung bình của năm là 1m/s, mạnh nhất là 24m/s, theo hướng bắc nam, thường từ tháng 4 đến tháng 7 tốc độ gió mạnh trên 1m/s

1.1.4 Điều kiện kinh tế, xã hội

Lục Yên là huyện miền núi, có diện tích tự nhiên 80.870 ha, dân số trên 10 vạn người gồm 16 dân tộc anh em, trong đó dân tộc Tày 53,3%, Kinh 21,1%; Dao 14,5%; Nùng 10,4%, Dân tộc khác 0,7% Trình độ dân trí đang được nâng cao Nhờ kết hợp hiệu quả các nguồn vốn đầu tư của Nhà nước và công sức của nhân dân, qua 5 năm đầu tư xây dựng phát triển trên tất cả các lĩnh vực kết quả đạt được: Đường ô tô đi tới tất cả các

xã, thị trấn, đường thôn bản được mở rộng, nâng cấp; 100% các xã trong huyện đã có trạm y tế và điểm bưu điện văn hóa, 87% phòng học được xây dựng kiên cố, 100% xã có điện thoại, sử dụng điện lưới quốc gia Đặc biệt tỷ lệ hộ nghèo giảm từ 47% năm 2003 xuống còn 29,13% năm 2007

1.1.5 Điều kiện giao thông, thông tin liên lạc

- Mạng lưới giao thông vận tải nhìn chung thuận lợi cho việc đi lại Đường bộ: từ Hà Nội đến khu mỏ khoảng 240 km, từ cảng Hải Phòng (theo quốc lộ 5) đến khu mỏ dài khoảng 320km Từ thị trấn Yên Thế theo đường đá và đường cấp phối đến khu mỏ khoảng 1,5km; đường sắt: từ ga

Hà Nội đi Yên Bái dài 155 km, từ Hải Phòng đi Hà Nội - Yên Bái khoảng

250 km Từ ga Yên Bái theo đường bộ đến mỏ khoảng 90 km Tuy nhiên giao thông đường bộ giao thương giữa khu vực nghiên cứu và các tỉnh lân cận khá khó khăn nếu đi theo tuyến đường Quốc lộ 70

- Hệ thống thông tin liên lạc trong khu vực nhìn chung khá thuận lợi: Hiện nay, hệ thống thông tin liên lạc đã được nối từ trung tâm tỉnh lị đến các làng xã Từ khu vực nghiên cứu có thể kéo điện thoại cố định từ mạng đường dây của ngành viễn thông khoảng 1.500 m, ngoài ra hệ thống mạng điện thoại di động cũng đã phủ sóng rộng rãi tới các khu vực công tác

1.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ

* Hệ tầng Thác Bà (PR 3 tb)

Phân bố thành 3 dải chính, có phương phát triển Tây Bắc – Đông Nam, cắm về phía Đông Bắc Dải có quy mô lớn nhất nằm về phía Tây Nam thị trấn Yên Thế, thuộc địa phận xã Đông Quan, huyện Lục Yên Dải thứ 2 kéo dài từ xã Tân Lĩnh đến phía Nam thị trấn Yên Thế Dải này phân bố không liên tục do các xâm nhập gabro, gabropyroxenit thuộc phức hệ Tân Lĩnh xuyên cắt Dải thứ 3 xuất hiện ở Minh Xuân, phía Đông Bắc thị trấn Yên Thế

Thành phần thạch học chủ yếu là các loại đá phiến: Đá phiến thạch anh – felspat – biotit – pyroxen, đá phiến thạch anh – mica, đá phiến thạch anh – biotit – silimalit xen các lớp mỏng quarzit, thấu kính đá hoa Phủ chỉnh hợp lên trên là đá hoa xen ít đá phiến thuộc hệ tầng An Phú

Chiều dày 500 m

* Hệ tầng An Phú

Nằm chỉnh hợp trên hệ tầng Thác Bà và phần trên có quan hệ kiến tạo với các đá trẻ hơn Phân bố thành 3 dải chính có phương phát triển Tây Bắc – Đông Nam, cắm về phía Đông Bắc Dải có quy mô lớn nhất nằm về phía Tây Nam thị trấn Yên Thế Đây là dải đá vôi kéo dài liên tục từ xã Tân Lĩnh đến xã Liễu Đô Dải thứ hai kéo dài không liên tục từ xã Tân Lĩnh qua thị trấn Yên Thế đến xã Liễu Đô Dải này phân bố không liên tục do các xâm nhập gabro, gabropyroxenit thuộc phức hệ Tân Lĩnh xuyên cắt Phần trung tâm thung lũng Yên Thế bị các trầm tích Đệ tứ phủ bất chỉnh hợp lên trên

Dải tứ ba phân bố thuộc địa phận xã Minh Xuân, nằm về phía Đông Bắc thị trấn Yên Thế

Thành phần thạch học của hệ tầng gồm Đá vôi, đá vôi hoa hoá, đá hoá dolomit Đá hoa có cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối

Chiều dày thay đổi từ 140 ÷ 880 m

Bảng 1.1 Thành phần hoá học cơ bản của sản phẩm

Hệ Đệ tứ - Thống Pleistocen thượng (ap Q III 2

): Bao gồm các trầm tích

sông, sông – lũ thềm sông bậc II Thành phần gồm bột, sét lẫn ít cát Phần dưới cuội, sỏi, cát, bột, dăm sạn Một dạng tích tụ khác khá phổ biến đó là vật liệu phong hoá được đưa từ địa hình núi cao, tập trung ở rìa thung lũng

Có thể coi đó là các nón phóng vật khá điển hình Mặt cắt địa chất quan sát được nằm ở ranh giới giữa núi Bệnh Viện và núi Sơn Dương Các vật liệu tích tụ có màu đỏ đặc trưng, dạng proluvi, cấu tạo bở rời, hỗn độn, tạo thành dạng địa hình đồi thoải, quy mô hạn chế (<30 ha) Kích thước hạt nhỏ dần từ

chân núi ra trung tâm Thung lũng Thành phần cơ bản là sét, cát các mảnh

đá phiến phong hoá màu đỏ, các mảnh đá quaczit sắc cạnh

1.2.2 Magma xâm nhập

Các đá magma xuất hiện xung quanh thị trấn Yên Thế gồm 2 phức

hệ chính: Phức hệ Tân Lĩnh và Phức hệ Phia Bioc Ngoài ra còn một số đai mạnh chưa rõ tuổi

Phức hệ Tân Lĩnh (vPZ 3 tl)

Căn cứ vào đặc điểm thạch học và các tính chất khác nhau có thể chia các đá magma thuộc Phức hệ Tân Lĩnh ra 2 pha

Pha 1 (v 1 PZ tl): Gồm các đá gabro, gabropyroxenit, gabroamphybol,

gabrodiorit Các đá trên hình thành 3 khối có quy mô khác nhau Đây là khối xâm nhập có kích thước lớn nhất thuộc khu vực thị trấn Yên Thế thuộc địa phận xã Tân Lĩnh và một phần thuộc địa phận thị trấn Yên Thế Khối xâm nhập có dạng khá đẳng thước, hơi kéo dài theo phương Tây Bắc – Đông Nam Diện tích khoảng 15 km2 Khối thứ 2 có diện tích khoảng 0,5

km2, phân bố thuộc địa phận xã Minh Xuân Khối thứ 3 có quy mô nhỏ phân bố cách trung tâm thị trấn Yên Thế khoảng 800 m về phía Tây Bắc

Pha 2 (ξ 2 PZ 3 tl): Thành phần thạch học gồm các đá Dioriosyenit,

syenit pyroxen – biotit Các đá trên phân bố thành những khối nhỏ nằm rải rác thuộc địa phận các xã Tân Lĩnh, Minh Xuân và thị trấn Yên Thế

Pha mạch (ξ 3 PZ 3 tl) gồm aplit, granosyelit, rất hiếm gặp Trên bản

đồ mới chỉ đăng ký 2 vị trí có đá mạch thuộc địa phận xã Tân Lĩnh

Phức hệ Phía Bioc (γa T3n pb)

Căn cứ vào đặc điểm thạch học và các tính chất khác nhau có thể chia các đá magma thuộc phức hệ Phia Bioc ra 2 pha

Pha 1 (γ1a T3n pb): gồm các đá granit biotit hạt thô dạng porphyr có chứa granat, turmalin, granit hạt nhỏ - vừa có chứa granat, đôi chỗ bị ép yếu Các xâm nhập xuất hiện thành 3 khối có kích thước nhỏ Khối lớn

nhất phân bố thuộc địa phận xã Đông Quan, cách thị trấn Yên Thế 4 km

về phía nam

Pha 2 (γ2a T3n pb): đá mạch granit pegmatit, rất hiếm gặp Hiện mới chỉ đăng ký 1 vị trí thuộc xã Tân Lĩnh

Đai mạch chưa rõ tuổi (ργ)

Khu vực xung quanh thị trấn Yên Thế, hiện mới chỉ phát hiện 1 đai mạch diaba chưa rõ tuổi, phân bố ở xã Liễu Đô, cách thị trấn Yên Thế 7

km về phía Đông Nam

1.2.3 Kiến tạo

Toàn bộ vùng Yên Thế nằm trong đới sông Lô thuộc tầng kiến trúc Caledoni có phương kéo dài Tây Bắc – Đông Nam Tham gia tầng kiến trúc này báo gồm các đá biến chất gồm: Đá phiến thạch anh – felspat – bipotit – pyroxen và đá hoa, dạng khối, kết tinh hạt mịn đến thô

Xuyên cắt các đá biến chất là các xâm nhập có thành phần từ mafic đến axit và các đá mạch pegmatit

Trong vùng phát triển khá nhiều các đứt gãy dạng tuyến có phương Tây Bắc – Đông Nam Một cấu trúc vòng được ghi nhận trên cơ sở phân tích ảnh hàng không, phân bố ở địa phận xã Tân Lĩnh, phía Tây Bắc thị trấn Yên Thế

1.2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn: Khu vực nghiên cứu được đặc

trưng hệ thống sông suối khá dày đặc, tốc độ dòng chảy lớn và lưu lượng thay đổi theo mùa Mùa khô cạn, mùa mưa gây lũ lụt Hệ thống sông suối được hình thành từ lưu vực Sông Hồng, Sông Chảy, Ngòi Thia và vùng

Hồ Thác Bà khi xây dựng nhà máy điện

1.2.5 Địa mạo

Đặc điểm địa mạo khu mỏ khá đơn giản, độ cao địa hình từ 100 - 300m, đặc trưng là địa hình karst Các hiện tượng bào mòn, xâm thực trong đá hoa khá mạnh, các hang hốc karst, khe nứt thứ sinh khá phổ biến

Nhận xét: Với đặc điểm địa lý, địa hình và địa chất nêu trên cho thấy:

- Giao thông thuận tiện sẽ giúp cho vấn đề di chuyển thiết bị, máy móc, vận chuyển vật tư dễ dàng, tiện lợi nhất là khi áp dụng phương pháp khoan bằng OML nhằm tăng năng suất khoan và tỉ lệ cũng như chất lượng mẫu Tuy nhiên trong phạm vi nội mỏ, do địa hình đồi núi nếu có xe khoan chuyên dụng thì tốt hơn

- Về địa tầng không có các khoáng vật sét nên không có hiện tượng sét trương nở gây bó hẹp lỗ khoan cho phép khoan bằng OML để tăng

năng suất và lấy mẫu tốt

1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất và tình hình thăm dò

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất

Toàn bộ vùng mỏ nằm trong khu vực đá vôi biến chất cao tạo thành

đá hoa, từ trước tới nay đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu, đặc biệt từ năm 1965 trở lại đây

- Dovjikov A.E và n.n.k (1965), đã tiến hành đo vẽ bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỉ lệ 1:500.000, trong đó có các thành tạo đá hoa thuộc khu Cốc Há được tác giả xếp vào tuổi Proterozoi (PR), nằm trong đới cấu tạo Sông Chảy

- Năm 1985 - 1987, Trần Xuyên và tập thể tác giả Liên đoàn Bản

đồ thành lập bản đồ địa chất khoán sản tờ Bắc Quang tỷ lệ 1:200.000 đã xếp các thành tạo đá hoa thuộc khu Cốc Há vào tuổi Neoproterozoi - Cambri hạ

- Năm 1999 Đoàn địa chất 203, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc

đã đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản nhóm tờ Lục Yên Châu tỷ

lệ 1:50.000 Kết quả phân tích mẫu hoá đá hoa khu Vĩnh Lạc - Mường Lai xác định chất lượng đá hoa đạt tiêu chuẩn làm đá ốp lát và các ngành công nghiệp Kết quả phân tích như sau: CaO : 53,92  54,53% ; MgO: 1,42 1,89% ; SiO2 : 0,08  0,14% ; Fe2O3 : 0,16% ; Al2O3 : 0,2 0,51%

- Năm 2000, Nguyễn Văn Thế và các tác giả Đoàn địa chất 203 tiến hành đo vẽ tờ Yên Thế tỷ lệ 1:50.000, các thành tạo đá hoa vẫn được các tác giả xếp vào hệ tầng An Phú (PR3 - 1 ap)

- Năm 2002, Công ty cổ phần Khoáng sản Yên Bái đã khảo sát và lấy mẫu tại thôn Cốc Há Kết quả phân tích như sau: CaO: 54,32%; Fe2O3: 0,7% ; Al2O3: 0,26%; MgO: 0,15% SiO2: 0,3%; MKN: 42,47%; TiO2: 0,00%

- Năm 2004, Công ty cổ phần Khoáng sản Yên Bái lấy mẫu tại mỏ Đào Lâm gần khu mỏ Cốc Há II Kết quả phân tích như sau: CaO: 55,44%; MgO: 0,12%; Al2O3: 0,01%; Fe2O3: 0,05% ; TiO2< 0,01% ; CaCO3 : 99%

- Trên cơ sở các tài liệu địa chất kế thừa từ tháng 6/2010 đến tháng 11/2011: Công ty trách nhiệm hữu hạn Đá cẩm thạch R.K Việt Nam đã tiến hành khoan thăm dò khu vực nghiên cứu với diện tích 26,1 ha với 3.450m/23 lỗ khoan

1.3.2 Thiết bị và hiệu quả sử dụng

Thiết bị khoan lấy mẫu trong giai đoạn này ở nước ta nhìn chung rất phong phú gồm nhiều chủng loại khác nhau Tuy nhiên Trong công tác khoan thăm dò chủ yếu sử dụng các thiết bị khoan của Trung Quốc như: máy khoan XY – 1A; HT – 150; GX – 1TD; GK – 180 Đây là những loại máy khoan có tính năng kỹ thuật phù hợp với khoan kim cương, gọn nhẹ phù hợp với điều kiện địa hình khu vực thăm dò trong vấn đề vận chuyển

Tóm lại, về lĩnh vực máy móc thiết bị trong tìm kiếm, thăm dò thì thiết bị khoan có giá trị tương đối cao Vấn đề tồn tại là chưa sử dụng hết tính năng kỹ thuật của thiết bị và hiệu suất sử dụng thiết bị còn thấp

1.3.3 Dụng cụ phá huỷ

Thời kỳ này, công nghệ khoan chủ yếu là hợp kim cứng, khoan bi

và khoan kim cương, tuy nhiên rất ít sử dụng

Các loại mũi khoan hợp kim, bi khoan và khoan kim cương hầu hết đều nhập từ Liên Xô cũ Với các loại đất đá có cấp độ khoan từ cấp I đến cấp VIII thì khoan bằng mũi khoan hợp kim cứng, với các loại đất đá từ VIII trở lên thì áp dụng phương pháp khoan bi Trong những giai đoạn đầu, phương pháp khoan kim cương rất hạn chế, vì mũi khoan kim cương rất hiếm và đắt, quy trình bảo vệ lại khắt khe, cho nên phải dùng khoan bi để thay thế Trong các loại đá cứng, giai đoạn này khoan bi được xem là giải pháp tốt nhất, vì nó cho năng suất khoan cao Tuy nhiên, phương pháp khoan bi cũng có nhiều nhược điểm và đem lại hiệu quả, chất lượng khoan không cao Đó là: Khoan bi thường phá rộng thành lỗ khoan dẫn đến các hiện tượng cong xiên lỗ khoan, dễ gây sập lở, sự cố lỗ khoan Quy trình chế độ công nghệ khoan phức tạp, nhất là phải điều chỉnh lượng bi làm việc dưới lỗ khoan thích hợp, mất nhiều thời gian tiếp bi Mẫu cũng bị phá huỷ làm cho đường kính mẫu nhỏ lại, tỷ lệ mẫu thấp Đặc biệt, trong đất đá cứng mà nứt nẻ nhiều thì khoan bi không thể thực hiện được

Theo công nghệ khoan, để khoan trong đất đá có độ cứng từ cấp IV đến cấp VI theo độ khoan thường dùng các loại mũi khoan hợp kim CM-

2, CM-4, CT-1, CT-2 (hình 1.1) để khoan

Hình 1.1: Mũi khoan hợp kim dùng cho đất đá cứng trung bình

a - Mũi khoan CM - 2; b - Mũi khoan CM – 4; c - Mũi khoan CT – 2; d

- Mũi khoan CT – 1.

Bảng 1.2: Đặc tính và phạm vi sử dụng các mũi khoan hợp kim dùng cho

Bảng 1.3 Thông số chế độ khoan các loại mũi khoan hợp kim dùng

cho đất đá cứng trung bình

Kiểu mũi khoan

- Áp lực lên một hạt cắt chính (kG)

- Tốc độ cắt gọt của mũi khoan (m/s)

- Lượng nước rửa cho 1cm đường kính

mũi khoan (1/ph.cm)

30÷50 0,6÷2 10÷2

50÷80 0,7÷1,8 10÷12

40÷70 0,7÷1,4 8÷12

120÷150 0,7÷1,2 7÷10

Loại mũi khoan hợp kim được sử dụng nhiều nhất trong các loại đất đá

có độ cứng từ cấp VI đến cấp VIII là các loại mũi khoan tự mài CA-1, CA-2, CA-4 (hình 1.2) Do đặc điểm cấu tạo của loại mũi khoan này, nên chúng có khả năng chịu đựng rất tốt trong đất đá có độ cứng và tính mài mòn, đảm bảo

áp suất nén lên đất đá, cho tuổi thọ mũi khoan cao, tốc độ cơ học khoan ổn định Đặc tính, phạm vi sử dụng và thông số chế độ các mũi khoan này được thể hiện trong các bảng 1.4; 1.5

Bảng 1.4: Đặc tính và phạm vi sử dụng các mũi khoan hợp kim tự mài

Nhãn hiệu

mũi khoan

Đường kính Số hạt cắt

Phạm vi sử dụng Ngoài Trong Chính Phụ

Kiểu mũi khoan

- Lực lên một hạt cắt chính (kG)

- Tốc độ cắt gọt của mũi khoan (m/s)

- Lượng nước rửa cho 1cm đường kính mũi

khoan (1/ph.cm)

40÷80 0,6÷1,4 8÷12

40÷60 0,6÷1,4 8÷14

40÷60 0,6÷1,2 8÷14

Hình 1.2 Mũi khoan hợp kim tự mài

a Mũi khoan CA-1; b Mũi khoan CA-2; c Mũi khoan CA-4; d Mũi khoan БK-8M

Nhìn chung, các loại mũi khoan tự mài được sử dụng rộng rãi ở khu vực thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II nói riêng và khu vực Phía Bắc nói chung trong thời kỳ đó đều đem lại kết quả tốt Nhưng mũi khoan kim cương phát triển thì các loại mũi khoan này ít được sử dụng đến

* Mũi khoan kim cương được dùng nhiều ở những giai đoạn sau này, khi tiến bộ kỹ thuật khoa học phát triển đã tạo ra được kim cương nhân tạo có độ cứng và độ bền khá cao, chúng có những tính chất cơ lý phù hợp trong công tác khoan Với những ưu điểm mà phương pháp khoan kim cương có được như nguồn cung cấp nhiều, giá thành hạ, cho tốc độ khoan cơ học cao trong đất đá cứng và rất cứng, tỷ lệ mẫu cao Chính vì vậy mà phương pháp khoan bi đã được thay thế hoàn toàn bằng khoan kim cương

Về khoan kim cương trong giai đoạn đó, như đã nói ở trên ít được sử dụng và nếu có sử dụng cũng chủ yếu là các mũi khoan một lớp 01A3, 01A4

và các mũi khoan thấm nhiễm 02И3; 02И4; 03И5 Mũi khoan kim cương một lớp được sử dụng chủ yếu trong các loại đất đá có độ cứng từ cấp VII đến cấp VIII và các mũi khoan kim cương thấm nhiễm được sử dụng trong các loại đất đá nứt nẻ, có cấp độ khoan từ cấp IX đến cấp XII Cụ thể:

- Mũi khoan 02И3 dùng để khoan trong đất đá chặt sít ít mài mòn, dạng khối hạt mịn có cấp độ khoan từ X÷XII

- Mũi khoan 02И4 dùng để khoan trong đất đá mài mòn dạng khối hạt nhỏ và cứng vừa đến rất cứng

Bảng 1.6: Thông số chế độ khoan kim cương

Nứt nẻ 250÷600 400÷900 100÷300 100÷300 45÷60 50÷100 02И3

1.3.4 Dụng cụ thu nhận mẫu (ống mẫu)

Các loại ống mẫu đang được sử dụng để lấy mẫu ở khu vực thăm dò:

- Ống mẫu đơn;

- Ống mẫu kép đơn giản;

- Ống mẫu bơm tia;

- Ống mẫu kép phức tạp

Loại ống mẫu đơn được sử dụng rất phổ biến chiếm phần lớn trong khối lượng khoan, thường được áp dụng để lấy mẫu đất đá, khoáng sản ổn định, có độ khoan cấp I÷XII Nó cũng được sử dụng một phần trong đất

đá nứt nẻ, cứng dòn, dập vỡ nhưng tỷ lệ thu hồi mẫu thấp

Đối với đất đá mềm bở, rời rạc thì dùng ống mẫu nòng đôi kiểu ống ngoài và ống trong cùng quay Trong đất đá cứng mềm xen kẹp được coi

là phương tiện lấy mẫu hữu hiệu nhất Ống mẫu nòng đôi kiểu hai ống cùng quay thì không khoan được trong đất đá cứng, nứt nẻ Ống mẫu nòng đôi chỉ có tác dụng không cho nước rửa trực tiếp tác động vào mẫu làm phá huỷ mẫu, vì vậy chỉ dùng chúng để nâng cao tỷ lệ mẫu khi khoan trong đất đá mềm bở mà thôi

Khi khoan qua đất đá, khoáng sản vỡ vụn, liên kết yếu, dập vỡ người ta dùng ống mẫu bơm tia Trong mức độ nào đó ống mẫu này có thể cho tỷ lệ thu hồi mẫu khoan khoảng 70÷75% Tuy nhiên, trong quá trình

sử dụng do sự sai lệch lắp ghép giữa các chi tiết, quá trình tuần hoàn ngược dưới đáy kém thường gây kẹt bộ dụng cụ khoan

Loại ống mẫu kép kiểu ống ngoài quay, ống trong không quay chỉ tịnh tiến mới được sử dụng trong lần thăm dò Đá vôi năm 1999 Chủ yếu

là sử dụng ống mẫu do Trung Quốc sản xuất Việc sử dụng loại ống mẫu này cho thấy tỷ lệ thu hồi được nâng lên rõ rệt trong đất đá cứng nứt nẻ nhiều, trung bình từ 82÷85%, trong đất đá ổn định tỷ lệ mẫu đạt gần 90% (Bảng 1.7)

Bảng 1.7: Thống kê tình hình lấy mẫu đá, mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II

Mô tả sơ lƣợc

đất đá và khoáng sản

Loại máy khoan

Loại mũi

(%)

Năng suất m/tháng

68

75

85-90

250

Đá vôi, đá vôi hoa hoá, đá hoá

dolomit Đá hoa có cấu tạo phân

82

85 - 90

200

Đá phiến thạch anh – felspat –

biotit – pyroxen, đá phiến thạch

anh – mica, đá phiến thạch anh

– biotit – silimalit xen các lớp

mỏng quarzit, thấu kính đá hoa

60

65

80-90

200

đầy đủ mẫu để đánh giá chính xác trữ lượng quặng, xác định cấu trúc địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất công trình phục vụ cho việc thiết

kế khai thác mỏ sau này đòi hỏi công tác khoan phải lấy được tỷ lệ mẫu và chất lượng mẫu cao

1.4 Những tồn tại về kỹ thuật và công nghệ khoan lấy mẫu thăm

dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế, huyện Lục Yên, tỉnh Yên Bái

Sau khi đã đánh giá khái quát về kỹ thuật và công nghệ khoan của trong khu vực thăm dò của giai đoạn trước, có thể rút ra những tồn tại làm giảm tỷ lệ mẫu trên một số điểm chủ yếu sau:

1.4.1 Những tồn tại về sử dụng các dụng cụ phá đá

Nhìn chung, xu thế của thế giới và những vùng mỏ lớn ở Việt Nam, việc sử dụng mũi khoan kim cương là công cụ phá đá để đạt các chỉ tiêu kỹ thuật kinh tế cao nhất vì kim cương được dùng để khoan qua các thành tạo cứng và siêu cứng Các hạt kim cương cắt phá đá rất ngọt nên tạo mẫu có chất lượng và tỷ lệ mẫu cao Ở nước ta nói chung và vùng thăm dò mỏ Đá vôi trắng Cốc Há II xã Liễu Đô và Thị trấn Yên Thế việc sử dụng khối lượng khoan kim cương rất ít

Có thể nhiều nguyên nhân, song nguyên nhân chủ yếu là do nguồn mũi khoan kim cương ở nước ta gồm nhiều nước sản xuất, nhưng khi sử dụng thì người sử dụng chưa có sự lựa chọn chủng loại phù hợp với từng điều kiện địa chất cụ thể của từng địa tầng khoan qua Vì vậy tốc độ cơ học thấp, quá tình tạo mẫu với thời gian dài, mẫu bị phá huỷ Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ thu hồi mẫu thấp Phương pháp khoan bằng mũi khoan kim cương chậm được áp dụng

Vì thiếu chủng loại nên các đơn vị khoan thường sử dụng dụng cụ lấy mẫu một cách không hợp lý không theo quy chuẩn, có loại ống mẫu nào thì

sử dụng loại ống mẫu đó, chủ yếu là sử dụng các ống mẫu đơn, ống mẫu kép (Kiểu 2 ống cùng quay), ống mẫu bơm tia Thông thường những bộ ống này cho tỷ lệ mẫu thấp và bản thân mẫu phải chịu các tác động cơ học và thuỷ lực Trong những trường hợp yêu cầu cao thì sử dụng các bộ ống mẫu kép của nước ngoài nhưng giá thành cao nên khó có thể có để thực hiện được Tuy nhiên, sau này theo yêu cầu khắt khe về tỷ lệ mẫu, các đơn vị thi công

đã sử dụng đến ống mẫu kép kiểu ống ngoài quay, ống trong không quay, tỷ

lệ mẫu có tăng lên Nhưng vấn đề tồn tại ở đây là việc lựa chọn, sử dụng những bộ ống mẫu này của các đơn vị còn chưa thực hiện đúng quy trình kỹ thuật nên hiệu quả lấy mẫu chưa cao

1.4.3 Những tồn tại về yếu tố công nghệ

Xác định được công nghệ khoan hợp lý trong điều kiện đất đá, khoáng sản nứt nẻ để nâng cao tỷ lệ mẫu phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố chủ yếu là dụng cụ phá đá và dụng cụ lấy mẫu Nhưng thực tế với các dụng

cụ phá đá, dụng cụ lấy mẫu như đã đề cập ở trên cho dù xác định được các thông số chế độ khoan tối ưu, thì trong điều kiện đất đá nứt nẻ, vỡ vụn cũng không thể nâng cao được tỷ lệ mẫu Mặt khác, cũng là nguyên nhân quan trọng làm giảm tỷ lệ mẫu đó là nhiều đơn vị khoan hiện nay thường quan tâm nhiều đến tốc độ cơ học khoan mà không chú ý quá trình tạo mẫu lõi trong quá trình khoan

Có thể nói việc nghiên cứu công nghệ khoan để nâng cao tỷ lệ mẫu trong đất đá nứt nẻ từ trước đến nay ở các đơn vị khoan thăm dò cũng như các nhà chuyên môn chưa nghiên cứu sâu một cách có hệ thống và công bố rộng rãi

Qua bảng thống kê (1.7) kết quả thu hồi mẫu trong từng điều kiện địa chất cụ thể của từng lỗ khoan cho thấy là thấp so với yêu cầu Trong tình trạng hiện nay những tồn tại về kỹ thuật, công nghệ dẫn đến tỷ lệ thu hồi mẫu thấp là một vấn đề lớn làm ảnh hưởng tới việc nghiên cứu đánh giá xác định chính xác trữ lượng, chất lượng quặng

CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TỶ LỆ MẪU

Trong khoan xoay lấy mẫu không phải điều kiện nào cũng lấy được mẫu theo tỷ lệ yêu cầu Khi khoan vào đất đá, khoáng sản ít ổn định, nứt nẻ mạnh, cứng mềm xen kẹp, phân lớp, mẫu lấy lên là những mẫu riêng lẻ, hình dáng không đồng đều và vì thế chất lượng, tỷ lệ mẫu trong những trường hợp này rất thấp

Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu đối tượng nào gây mất mẫu, chất lượng mẫu kém nghĩa là nghiên cứu đặc trưng cấu tạo của đất đá, kiến tạo địa chất, khoáng sản ảnh hưởng đến tỷ lệ mẫu khoan Trên cơ sở đó nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật công nghệ để nâng cao tỷ lệ và chất lượng mẫu lõi Để nghiên cứu các nguyên nhân mất mẫu do đối tượng đất đá phải tiến hành phân loại đất đá, khoáng sản theo mức độ lấy mẫu cũng như tính chất cơ học của loại đất đá nào có yếu tố làm giảm tỷ lệ mẫu

Các nhà nghiên cứu thường chia những tác nhân ảnh hưởng đến công tác lấy mẫu gồm:

- Nguyên nhân thuộc về cấu tạo địa chất là nguyên nhân khách quan

- Nguyên nhân thuộc về trang bị kỹ thuật không phù hợp: máy khoan, cần ống, mũi khoan

- Nguyên nhân thuộc về chế độ công nghệ khoan không hợp lý

Có thể chấp nhận một vấn đề là ta đã lựa chọn máy khoan và cần khoan hợp lý thì các nguyên nhân còn lại được tạm phân loại như bảng 2.1

Ống mẫu bơm tia

Ống mẫu luồn

Các thông số mũi khoan

Độ cứng của vành mũi khoan

Bề dày của vành mũi khoan

Độ nhô của hạt kim cương

Cỡ hạt chính

Chất lượng kim cương

Độ sít của hạt kim cương

Lựa chọn bộ dụng

cụ khoan

Lựa chọn mũi khoan

Lựa chọn ống mẫu, cần khoan

Chế độ khoan

Tốc độ quay

Tải trọng đáy

Lưu lượng và chất lượng nước rửa

Tỷ lệ mẫu cao hay thấp phụ thuộc vào đặc tính của đất đá và khoáng sản khi khoan Đồng thời nó cũng phụ thuộc vào cấu tạo của bộ dụng cụ lấy mẫu, chế độ khoan và các điều kiện kỹ thuật khác

Tính ổn định của đất đá và khoáng sản phụ thuộc vào đặc tính và môi trường kết hợp giữa các hạt và trạng thái của nó, sự liên kết đó có thể rất bền, yếu hoặc không có sự liên kết Dấu hiệu chủ yếu này được biểu thị bởi

sự thay đổi cường độ liên kết khi gặp nước

Khi khoan xoay có nước rửa, đất đá và khoáng sản có thể bị phá huỷ dưới tác dụng của nhiều yếu tố

- Sự phá huỷ cơ học, do va đập, rung, lắc các bộ dụng cụ;

- Biến dạng dưới áp lực của nước rửa trong ống mẫu;

- Bị mài mòn cơ học trong ống mẫu;

- Bị phá huỷ do thuỷ lực;

- Mẫu bị nén chặt (chèn) ở trong ống;

- Mẫu bị cháy hoặc biến dạng do thiếu nước;

- Mẫu bị rơi trong quá trình kéo bộ dụng cụ

Khi khoan trong đất đá ít ổn định mẫu dễ bị phá huỷ dưới tác động cơ học, thuỷ lực nên tỷ lệ mẫu thấp

Theo mức độ khó lấy mẫu, người ta tiến hành phân loại đất đá và khoáng sản có ích dựa trên hai yếu tố cơ bản sau:

- Mức độ chịu đựng của đất đá và khoáng sản có ích đối với các phá huỷ

cơ học như luồng nước và khí nén, lực rung của bộ dụng cụ khoan khi quay ;

- Mức độ hoà tan của những loại đất đá và khoáng sản có ích

Từ hai yếu tố trên các loại đất đá và khoáng sản có ích được S.A Volkov chia thành 4 nhóm:

- Nhóm 1: Gồm các đất đá đồng nhất, chặt sít và nguyên khối, không

bị phá huỷ bởi dòng nước rửa và sự rung động của bộ dụng cụ khoan khi quay sinh ra