Bài giảng Hướng dẫn thực tập khoan - khai thác của Đại học Bách Khoa
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ
---------------oOo---------------
BÀI GIẢNG
TP. HCM, Tháng 11/2006
MỤC LỤC BÀI GIẢNG
STT
NỘI DUNG
Trang
1.
Giới thiệu môn học
1
2.
Bài 1: Làm quen với thiết bị và dụng cụ khoan
14
3.
Bài 2: Khoan khảo sát địa chất công trình
127
4.
Bài 3: Khoan thăm dò và khai thác nước
189
BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
CBGD
: ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH
ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG
ThS. BÙI TỬ AN
Bộ môn
: Khoan và Khai thác
Tel
: 84-8-8654086
Mục lục
Mục tiêu môn học
Nội dung môn học
Nội qui và kỹ thuật an toàn cơ bản
Giới thiệu công tác khoan – khai thác
(video)
Hình thức đánh giá
Tài liệu tham khảo
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
2
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MỤC TIÊU MÔN HỌC
Giúp cho sinh viên có điều kiện tiếp xúc và
làm quen với nghề nghiệp.
Tạo điều kiện cho sinh viên được quan sát,
thực hành một số công việc khoan địa chất
công trình, địa chất thủy văn tại hiện
trường.
Tổng kết, làm báo cáo thực tập khoan –
khai thác.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
3
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG MÔN HỌC
Bài 1:
LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. 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
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
4
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG MÔN HỌC
Bài 2:
KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. Cơ sở lý thuyết
2.1. Giới thiệu
2.2. Các phương pháp khoan
2.3. Lấy mẫu đất
2.4. Bảo quản và ghi nhãn mẫu
2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
5
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG MÔN HỌC
Bài 3:
KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. Cơ sở lý thuyết
2.1. Phân loại giếng và các phương pháp khoan
2.2. Một số yêu cầu cơ bản đối với giếng khoan
2.3. Công nghệ khoan
2.4. Tính toán sơ bộ về ống lọc
2.5. Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
2.6 Trám giếng khoan
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
6
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
1. Những qui định chung
• Đội nón, mang giày bảo hộ, mang găng tay khi
khoan.
• Không làm việc khi có giông, mưa to hoặc bảo
• 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
7
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
8
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
• 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
9
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
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 để công 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
10
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN
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 nơ vít, ...) nhưng không được
ầm 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
11
BM. KHOAN & KHAI THÁC
HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ
- Nộp báo cáo thực tập: 50%
- Thi vấn đáp hoặc viết: 50%
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
12
BM. KHOAN & KHAI THÁC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Kỹ thuật khoan địa chất, NXB Công nhân kỹ thuật,
Hà Nội, 1980.
- Công nghệ và kỹ thuật khoan thăm dò (tiếng Nga),
NXB Matxcơva, 1983.
- Kỹ thuật thăm dò và khai thác dầu khí (Video),
2001.
- Hướng dẫn Thực hành khoan – khai thác (Video),
2004.
-
http://cee.engr.ucdavis.edu
-
http://www.lifewater.ca/
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
13
BM. KHOAN & KHAI THÁC
BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC
BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ
& DỤNG CỤ KHOAN
CBGD
: ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH
ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG
ThS. BÙI TỬ AN
Bộ môn
: Khoan và Khai thác
Tel
: 84-8-8654086
Mục lục
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. 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
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
15
BM. KHOAN & KHAI THÁC
I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Nội dung:
Tìm hiểu công dụng, cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và
cách sử dụng:
Thiết bị khoan
Dụng cụ khoan
Các dụng cụ trong bộ kéo thả
Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần
Tìm hiểu sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ phục vụ
công tác:
Khoan khảo sát địa chất công trình
Khoan khai thác nước ngầm
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
16
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Yêu cầu thực tập:
Theo công tác thực tập tại xưởng và công trường,
yêu cầu sinh viên
Nhận dạng, mô tả cấu tạo, công dụng, đặc tính kỹ
thuật và cách sử dụng các thiết bị và dụng cụ
khoan.
Tham gia vào việc vận hành và sử dụng các thiết
bị và dụng cụ khoan.
Mô tả cấu tạo, công dụng, đặc tính kỹ thuật của
máy khoan XJ-100.
Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ
trong công tác khoan - khai thác tại xưởng và ngoài
hiện trường.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
17
BM. KHOAN & KHAI THÁC
II. 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
18
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.1. Thiết bị khoan
1. Máy khoan
2. Máy bơm dung dịch
3. Tháp khoan
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
19
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
20
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY KHOAN
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)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
21
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY KHOAN
Loại 1÷ 4 thì sự truyền chuyển động quay cho cần khoan được
truyền qua trục chính. Các máy có thể khoan 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 rơ móc hoặc xe ôtô tự hành, chủ
yếu áp dụng cho phương phàp khoan rôto.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
22
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY KHOAN
Hiện nay các kiểu máy khoan từ 1÷ 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.
Tùy theo nhiệm vụ mà kích thước và qui
mô của máy có thể khác nhau, có thể
giới thiệu các máy khoan họ ЗИф của
Liên Xô cũ như ЗИф 1200 A,M,MP;
ЗИф 650 A,M; ЗИф 300; ЗИф 150;
ЗИф 75 … Các máy khoan của hãng
Longer (USA): Longer 300, 800, 100 …
Các máy khoan của hãng Koken
(Japan).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
23
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY KHOAN
Hình 1.1a giới thiệu
các loại máy khoan
ЗИф 1200MR, ЗИф
650, ЗИф 150; đây là
các kiểu máy khoan
điều khiển áp lực lên
đáy bằng đầu thủy lực
và truyền chuyển động
thông qua hệ thống
mâm cặp và trục
Spindel chủ yếu dùng
cho thăm dò khoán sản
cứng và loại nhỏ dùng
cho khoan khảo sát địa
chất công trình.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
Hình 1.1a Các loại máy khoan hoạt
động theo nguyên lý thủy lực
24
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hình 1.1b. Thieát bò khoan tự hành YΓb - 50M
1. Khung maùy
2. Ñoäng cô diesel 48 HP
3. Xylanh thuyû löïc naâng
vaø haï thaùp
4. Cô caáu ñaäp
5. Hoäp soá truyeàn ñoäng
6. Boä phanh
7. Ñieàu khieån
8. Tôøi
9. Thaùp daïng coät
10. Ñaàu quay
11. Ñeøn pha
12. Khung baûo veä
13. Löôõi khoan guoàng
xoaén
14. Xylanh thuyû löïc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
25
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY KHOAN
Hình 1.2. Giới thiệu về thiết bị
khoan thăm dò và khai thác
nước YPb-3AM (kiểu điện áp
lên đáy bằng hệ thông cần
khoan và thanh hãm, truyền
chuyển động quay thông qua
bàn roto)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
26
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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 thả cho phép là 5 – 6 m/s.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
27
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
28
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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 Elevatơ hay 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
29
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
30
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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 cơ máy 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
31
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
32
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
33
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực
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 từ 3 – 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
34
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Giới thiệu tổng quát về máy khoan YPb – 3AM
Đặc tính kỹ thuật
Các cơ cấu chính
Qui trình sử dụng, vận hành
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
35
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Đặc tính kỹ thuật
Đây là máy khoan đặt trên xe tải tự hành, sử dụng phương
pháp khoan roto và dùng cần chủ đạo.
Máy khoan này không có trục spinđen lên xuống trong qúa
trình khoan mà thay vào đó là 1 bàn rôto có lỗ định hình quay
tại chổ để truyền lực quay cho bộ khoan cụ thông qua cần chủ
đạo.
Cần chủ đạo trong quá trình quay có thể trượt dọc trong lỗ
rôto. Nhờ cấu tạo như vậy nên máy khoan này có thể khoan
liên tục từ 5-6m (bằng chiều dài cần chủ đạo) mới phải dừng
lại để tiếp cần, không dừng lại để xiết chấu mâm cặp và nâng
trục chính như các khoan có trục spinden, do đó năng suất của
máy khoan này rất cao trong đất đá mềm.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
36
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Đặc tính kỹ thuật
Bộ máy khoan kiểu này được thiết kế theo kiểu tự hành, toàn
bộ các thiết bị tới, bàn rôto, hộp tốc độ, tháp khoan, máy phát
lực hoặc máy phát điện (8,5kw) để cung cấp điện cho động cơ
máy trộn dung dịch và hệ thống chiếu sáng, đều được đặt gọn
trên xe ôtô. Do vậy nó có tính cơ động cao.
Máy khoan này được dùng để khoan các giếng thủy văn, địa
chất công trình… với chiều sâu lớn nhất là 300m hoặc 500m
tùy theo đường kính mở lỗ.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
37
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Máy khoan thăm dò và
khai thác nước YPb – 3AM
HÌNH 1.3: THIẾT BỊ KHOAN YPb-3AM
1. ôtô MA3-500A
2. Động cơ diesel
3. Thùng nhiên
liệu
4. Ben thủy lực
nâng hạ tháp
5. Tháp khoan
6. Ròng rọc động
7. Móc
8. Roto
9. Kích
10.Máy bơm khoan
11.Ly hợp
12.Thùng dầu thủy
lực
13. Tay điều khiển
14. Tời
15. Hộp số
16. Bảng điện
17. Máy phát điện
18.Bộ truyền dẫn
máy phát điện
19.Khung
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
38
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các cơ cấu chính
1. Hộp biến tốc cấu tạo gồm:
Vỏ 1, trong vỏ này bố trí một trục chủ động I, trục bị động II,
trục đổi chiều quay III, mỗi trục đều đỡ trên hai ổ bi.
Trên trục I có vấu ly hợp 2 lắp then hoa với trục; bánh đai
thang 3 lắp quay trơn bằng ổ bi với trục, bánh răng Z1 và
nhóm hai bánh răng Z2, Z3 lắp then hoa với trục nhờ hai
tay gạt thông ra ngoài vỏ hộp để thay đổi sự ăn khớp với
các trục bánh răng II.
Trên trục II có các bánh răng trụ Z4, Z5, Z6 và bánh răng
côn Z7 lắp cố định với trục; vấu ly hợp 5 lắp then hoa với
trục; trục truyền động cho bàn roto qua trục 6 lắp quay trơn
bằng ổ bi với trục.
Trên trục III có các bánh răng Z8 và Z9 lắp cố định, bánh
răng Z8 luôn luôn ăn khớp với bánh răng Z4 của trục II và
bánh răng Z9 có khả năng ăn khớp với bánh răng Z1.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
39
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các cơ cấu chính
Việc thay đổi tốc độ diễn ra như sau:
Số 1: Gạt cho bánh răng Z1 ăn nkhơ1p với bánh răng
Z4.
Số 2: Gạt cho bánh răng Z3 ăn khớp với Z6.
Số 3: Gạt cho bánh răng Z2 ăn khớp với Z5.
Đổi chiều quay: Gạt bánh răng Z1 cho ăn khớp với Z9.
2. Bàn rôto: Dùng để truyền lực quay cho bộ dụng cụ khoan, để
làm giá đỡ trong quá trình kéo, thả hoặc chống ống.
3. Tời
Cấu tạo: Thuộc loại tời ma sát cấu tạo gồm trục tời, tang
tời, ổ bi, bộ ly hợp ma sát (moayơ, đĩa chủ động, đòn bẩy
ép, đai ốc, vòng ép, chốt hãm), lò xo, đĩa bị động, côn đội.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
40
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các cơ cấu chính
Nguyên lý truyền động: Khi con đội chuyển động sang
phải, cánh tay đòn bên trái của đòn bẩy bị nâng lên làm
cho cánh tay đòn bên phải tỳ mạnh vào đĩa ma sát chủ
động, ép toàn bị các đĩa của ly hợp thành một khối, lực
được chuyển từ trục tời sang tang tời, đồng thời lúc này lò
xo bị ép. Khi con đội chuyển sang trái, cánh tay đòn bên
trái của đòn bẩy hạ xuống, cánh tay đòn bên phải nâng
lên, lò xo sẽ đẩy cho các đĩa ly hợp tách rời sau ra, lực sẽ
bị ngắt, trục tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay còn đĩa
bị động và tăng tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay còn
đĩa bị động và tang tời thì không quay.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
41
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các cơ cấu chính
4. Hệ thống thủy lực
Trên máy khoan YPb – 3AM có trang bị một hệ thống thủy
lực với nhiệm vụ dừng, hạ thấp và kích nhổ ống chống
hoặc cứu sự cố.
Nguyên lý làm việc như sau: Khi dựng tháp thì dùng van
điều tiết và van lưu lượng để mở cho dầu vào kích dựng
tháp, van điều chỉnh lưu lượng xả dầu về thùng qua đó để
điều chỉnh tốc độ dựng tháp, khi hạ thấp van lưu lượng
mở hoàn toàn và dùng van điều chỉnh để điều chỉnh tốc
độ hạ dưới lực nén của trọng lượng tháp, dầu sẽ qua van
lưu lượng và van điều tiết để về thùng. Van an toàn có tác
dụng khống chế áp lực làm việc của hệ thống thủy lực.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
42
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Qui trình sử dụng và vận hành
1. Kê đặt xe khoan
Xe khoan phải được đặt trên một nền đất bằng phẳng,
vững chắc. Các bánh xe ô tô phải được chèn chặt. Không
được phép dịch chuyển trong quá trình khoan.
2. Chuẩn bị dựng tháp
Tháo móc giằng, nối hai nửa của tầng trên lại với nhau.
Lắp sàn thợ phụ, thang, lan can bảo vệ.
Tháo khối ròng rọc động từ giá giữ xe, đặt nó xuống
ngang cạnh bàn rôto.
Bơm mở vào ổ của ròng rọc định tháp, ròng rọc động.
Kiểm tra lại các mối nối tháp
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
43
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Qui trình sử dụng và vận hành
3. Dựng tháp
Kiểm tra lượng dầu áp lực trong thùng, nếu thiếu phải đổ
thêm vào (dầu trước khi đổ vào thùng phải được lọc sạch)
Khởi động máy phát lực.
Mở hòan toàn van thủy lực điều tiết và van lưu lượng.
Nới vít hãm trục điều khiển li hợp máy bơm dầu, ngắt ly
hợp diezel, đóng ly hợp máy bơm dầu, vặn chắc vít hãm
trục điều khiển ly hợp máy bơm dầu vào.
Vặn đóng dần van lưu lượng vào, tăng dần áp lực dầu
trong hệ thống đến (45 - 60 at) lúc này tháp sẽ bắt đầu
được dựng lên. Nếu áp suất đạt đến 60 at mà tháp vẫn
chưa dựng được, thì phải nới van lưu lượng xả hết dầu về
thùng, tìm nguyên nhân rồi mới tiếp tục dựng lại.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
44
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Qui trình sử dụng và vận hành
Khi hai chân tháp đã chạm đất, mở hoàn toàn van lưu
lượng, đóng chặt van điều tiết. Cho máy bơm dầu ngừng
làm việc.
Bắt chặt thân tháp vào sàn xe, văn các kích chịu lực
xuống vị trí làm việc, kéo cần chủ đạo lên, kéo căng các
dây chằng và điều chỉnh cho cần chủ đạo phù hợp với lỗ
rôto.
4. Hạ tháp được tiến hành như sau:
Kiểm tra lại mức dầu áp lực trong thùng.
Hạ cần chủ đạo xuống mặt đất.
Tháo xirêga ra khỏi xanhich, nới phanh tời, đặt hệ thống
ròng rọc động lên tang tời
Tháo các dây chằng tháp, tháo móc giữ chân tháp ở sàn
xe.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
45
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Qui trình sử dụng và vận hành
Cho máy phát lực làm việc, mở van điều tiết và van lưu
lượng cho máy bơm dầu làm việc.
Đóng dần van lưu lượng, nâng áp suất dầu của hệ thống
thủy lực lên (20 - 25at) giữ như thế trong vòng 2 phút.
Mở hoàn toàn van lưu lượng, đóng chặt van điều tiết, sau
đó nới van điều tiết ra khoảng 1 vòng ren, bắt đầu hạ tháp
xuống, đầu tiên phải dùng dây cáp chằng tại đỉnh tháp kéo
cho tháp rơi khỏi vị trí cân bằng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
46
BM. KHOAN & KHAI THÁC
MÁY BƠM DUNG DỊCH
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
47
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khái niệm
Dòng dung dịch làm sạch mùn khoan ở đây là dung dịch
tuần hoàn liên tục trong lỗ khoan, nhằm thực hiệc các
chức năng sau:
Làm mát và bôi trơn dụng cụ
Tách và mang mùn khoan ra khỏi đáy lỗ khoan.
Ổn định thành giếng khoan
Truyền dẫn thông tin từ đáy lên miệng giếng
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
48
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khái niệm
Trong khoan địa chất người ta dùng máy bơm chuyên dùng
thường là bơm pittông, vì máy bơm này có khả năng bơm
được dung dịch, nó có sức đẩy lớn thắng được sức cản trong
lòng cột cần khoan, có thể bơm dung dịch nước và cát nhưng
tuổi thọ vẫn cao.
Một ưu điểm nổi bật của máy bơm pittông là hầu như lưu
lượng bơm không đổi khi áp suất bơm tăng trong chừng mực
cho phép.
Ngược lại ở bơm ly tâm, lưu lượng bơm giảm liên tục và có
khả năng bằng không khi áp suất bơm tăng (điều đó không
cho phép sử dụng bơm ly tâm trong tác khoan).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
49
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Cấu tạo máy bơm dung dịch
1-Cửa đẩy;
2a, 2a-Van đẩy;
3a,3b-Van hút;
4-Quả Piston;
5-Xilanh;
6-Ống hút;
7-Bộ phận bịt kín cần Piston;
8-Con trượt;
9-Cần Piston;
10-Tay biên;
11-Tay quay;
12-Bánh đá truyền lực;
13-Bình khí;
14-Đầu nối tuy ô xa nhích
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
50
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công dụng yêu cầu đối với máy bơm Piston
1. Công dụng: Trong bộ thiết bị khoan, máy bơm là thiết bị quan trọng
để đảm bảo việc vận chuyển mùn khoan ra khỏi lỗ khoan, đưa dung
dịch xuống đáy, nếu máy bơm có áp suất nén đủ lớn tránh được sự
lắng mùn khoan hoặc sập lở thành và sẽ hạn chế được kẹt bộ khoan
cụ, góp phần nâng cao năng suất khoan.
2. Yêu cầu: Dung dịch trong khoan thường chứa một hàm lượng các
chất gây ăn mòn. các chi tiết của máy bơm hoặc là phải có tỷ trọng
và độ nhớt lớn, do đó yêu cầu máy bơm phải có các tính chất sau:
Có khả năng bơm được dung dịch có độ nhớt cao tỷ trọng lớn
như dung dịch nặng hoặc dung dịch ximăng.
Các chi tiết như xilanh, pittông và các van phải có khả năng
chống ăn mòn và mài mòn cao. Khi hư hỏng dễ thay thế.
Có khả năng cung cấp đầy đủ áp suất lưu lượng của dung dịch,
duy trì dòng tuần hoàn bình thường và liên tục để tránh lắng
đọng mùn khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
51
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng máy bơm
Phân loại máy bơm pitton
Tuỳ theo tác dụng của một hành trình có thể phân ra bơm
tác dụng đơn và tác dụng kép.
Tác dụng đơn là với một hành trình kép (đi và về) của
pitton thì chí có môt lần hút và một lần đẩy.
Tác dụng kép là với một hành trình kép đi và về của
pitton sẽ có 2 lần hút và 2 lần đẩy.
Tùy theo số xy lanh của bơm người ta có thể có các bơm
1, 2, 3, 4 xylanh…
Hiện nay phổ biền nhất là bơm pitton tác dụng kép 2 hoặc
3 xy lanh
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
52
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng máy bơm
Chuẩn bị cho máy làm việc
1. Kiểm tra van 1 chiều, lưới lọc của giỏ hút (Krepin), chỗ nối
của giỏ hút và ống hút.
2. Kiểm tra kỹ ống hút, ống đẩy, xem có bị thủng, hẹp, tắc, rò
rỉ tại các đầu nối không, kiểm tra các mối nối cơ khí các
máy bơm.
3. Kiểm tra hệ thống các van.
4. Kiểm tra dầu bôi trơn, bơm mỡ vào các vú mỡ ở ly hợp
ma sát vào các chỗ khác.
5. Kiểm tra dầu trong ống cong của các đồng hồ áp suất.
6. Để độ căng của đai truyền lực đúng quy định.
7. Kiểm tra kỹ các bộ phận chuyển động. Không để bất cứ
vật gì trên chúng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
53
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng máy bơm
Cho máy bơm làm việc
1. Khi cho máy bơm làm việc chú ý mấy điểm sau:
2. Trước khi khởi động máy diezel cần ngắt ly hợp bơm.
3. Sau khi khởi động máy diezel, nếu puli truyền lực của máy
bơm đã quay thì nhẹ nhàng đóng ly hợp của máy bơm.
Cần chú ý không để bánh đai truyền lực quay không tải
lâu, vì sẽ làm hỏng hệ thống ly hợp.
4. Qua van ba ngã xem xét sự làm việc của máy bơm để
khắc phục những hiện tượng bình thường không có.
5. Khi máy bơm làm việc bình thường dùng van ba ngã để
điều chỉnh luợng nước vào lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
54
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng máy bơm
6. Quay thử bằng tay xem có vấn đề gì không.
7. Mồi đầy nước vào phần hút qua van đẩy. Vặn van ba ngã
cho nước xả hoàn toàn. Phân loại mày bơm pitton
Chăm sóc máy bơm trong quá trình làm việc
1. Để đảm bảo máy bơm làm việc lâu dài, không bị hỏng vặt,
tạo điều kiện tăng năng suất khoan và tránh sự cố kẹt, cần
phải chú ý kiểm tra chăm sóc máy bơm trong lúc làm việc
theo một số yêu cầu chính sau đây:
2. Theo dõi sự làm việc của máy bơm. Theo dõi đồng hồ áp
suất, không được để máy bơm làm việc vượt quá áp suất
tối đa và vượt qúa số vòng quay quy định.
3. Theo dõi mức dầu bôi trơn trong cácte, sau thời gian làm
việc 600 giờ phải thay dầu mới. Theo dõi các ổ bi không
để chúng làm việc quá nóng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
55
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng máy bơm
4. Kiểm tra van an toàn, van máy bơm. Kiểm tra giỏ hút,
không để tắc.
5. Không để nước phụt ra ở cần pittông. Không để dầu mỡ
dính vào dây đai và bánh đai. Không để ly hợp ma sát
trượt hoặc dầu mỡ dính váo đĩa ma sát.
6. Khi điều chỉnh van ba ngã phải theo dõi đồng hồ áp suất
phòng ngừa tắc nước, bể nước.
Dừng máy
1. Khi dừng máy cần phải giảm tải bằng cách xả hoàn toàn
dung dịch, sau đó ngắt van ly hợp ở hộp phân lực nếu có.
Không nên ngắt lâu dài ly hợp ma sát.
2. Khi ngừng làm việc lâu dài cần phải rửa sạch bên trong
cũng như bên ngoài máy, sau đó bơm mỡ bảo quản các
chi tiết của cơ cấu thủy lực như van, xilanh, cần pittông và
các bộ phận khác.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
56
BM. KHOAN & KHAI THÁC
3. Tháp khoan
Tháp khoan là một bộ phận của cụm thiết bị khoan, nó là một công
trình gồm tháp khoan và nhà khoan. Tháp khoan dùng để kéo thả cần
khoan, ống chống và dựng cần khoan. Nhà khoan để đặt thiết bị
khoan và che mứa nắng cho công nhân khi làm việc.
Tùy theo hình dáng có thể gặp các loại tháp như sau:
1. Tháp 3 chân: Dùng chủ yếu cho khoan tay và khoan khảo sát địa
chất công trình.
2. Tháp 4 chân: Thường dùng cho khoan khoáng sản cứng, khoan
dầu khí và giếng khoan sâu trên đất liền, sử dụng các giàn khoan
cố định.
3. Tháp chữ A: Sử dụng cho các giếng khoan sâu như khoan dầu
khí.
4. Tháp dạng cột: Thường dùng cho các giàn khoan tự hành để
khoan thăm dò và khai thác nước, khoan thăm dò về bản đồ, địa
chất, có chiều sâu dưới 500M.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
57
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tháp khoan
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
58
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Chiều cao tháp
Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều cao tháp. Chiều
dài cần dựng được chọn theo chiều sâu giếng khoan. Chiều
cao tháp khi khoan giếng thẳng đứng được xác định như sau:
H = h1+h2+h3+h4 (m)
H: chiều cao của tháp
h1: chiều dài cần dựng
h2: chiều dài bộ ròng rọc động (ròng rọc động, móc treo, chụp
nâng cần)
h3: chiều cao nhô lên của ống định hướng hoặc của máy
tháo mở cần.
h4: khoảng cách nhỏ nhất cho phép giữa trục ròng rọc động
và ròng rọc tĩnh khi nâng để tháo cần khỏi vinca.
Chọn thiết kế H còn có khi phải tuân theo chiều dài ống chống
hoặc bộ ống mẩu và bộ cần dự định sử dụng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
59
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hệ ròng rọc
Cấu tạo ròng rọc
Khối ròng rọc tĩnh: Gồm các ròng
rọc đặt treo cố định trên tháp
Khối ròng rọc động: Gồm các ròng
rọc chuyển động lên xuống trong
quá trình làm việc, chúng được treo
bởi các nhánh cáp, và đồng thời
cũng là nơi móc nối với tải trọng
cần phải nâng.
Dây cáp: được mắc từ tời luồn qua
các ròng rọc tĩnh và ròng rọc động,
kể cả phần cáp động có chiều dài
thay đổi trong quá trình kéo thả bộ
khoan cụ.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
60
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hệ ròng rọc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
61
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hệ ròng rọc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
62
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hệ ròng rọc
Xác định tải trọng lên tháp
Tuỳ theo cấu tạo của hệ thống ròng rọc mà tải trọng tác dụng lên
tháp được xác định như sau:
Mắc ròng rọc theo kiểu không có ròng rọc động:
QT = 2Qm (kg)
QT: tải trọng lên tháp (kg), Qm: tải trọng trên mốc (kg)
Mắc ròng rọc đầu cuối cáp buộc vào đỉnh tháp hay khối ròng
rọc động
Q
= Q
T
m
+
Q m
m .η
trong đó: η: Hiệu suất của hệ thống ròng rọc
Mắc ròng rọc có đầu cáp chết buộc xuống sàn
Q
T
= Q
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
m
+
2 .Q m
m .η
63
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Sơ đồ một số hệ thống ròng rọc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
64
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực
Xác định lực căng của cáp
Thông thường người ta sử dụng hệ thống ròng rọc kiểu
1×2, 2×3 thì lực căng trên mỗi nhánh cáp là:
P =
Q m
m .η
Theo kiểu 1×2 thì có số nhánh cáp động m=2 thì
Qm
P =
(kg) (với η = 1)
2
Các bước tiến hành để điều chỉnh áp lực
Khi khoan các lỗ khoan bằng máy khoan họ ÇΦ hay YPb
−3AM sử dụng đầu quay rôto với cần chủ động. Việc điều
chỉnh áp lực lên choòng ở đáy sẽ được tiến hành bằng tời
thông qua hệ thống ròng rọc.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
65
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực
Các bước tiến hành như sau:
1. Cân Bộ khoan cụ: Thả toàn bộ dụng cụ vào lỗ khoan, cần chủ
đạo đã được luồn qua lỗ roto hoặc đầu quay, dùng tời treo toàn
bộ dụng cụ cách đáy 0,5m. Cho đầu roto quay, đồng thời bơm
dung dịch vào lỗ khoan với các trị số như khi khoan. Đọc trị số
đối diện với kim trên mặt kế được trị số P, đem với số nhành cáp
động, sẽ nhận được trị số trọng lượng bộ dụng cụ khoan treo
trên mốc. Cụ thể trong trường hợp này trọng lượng bộ dụng cụ
khoan Qm = 2P
2. Điều chỉnh áp lực khi khoan trong trường hợp tiến hành khoan
theo chế độ giảm tải.
3. Nếu gọi áp lực lên đáy lỗ khoan là C, thì tời nâng bớt lên một lực
là P = Qm – C trên móc treo. Muốn vậy sau khi cân xong người
ta thả toàn bộ dụng cụ lên đáy lỗ khoan, sau đó dùng tay tời bớt
tải sao sao kim áp kế chỉ vào trị số là có thể bắt đầu khoan
được.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
66
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
67
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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, 4ống 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- elevatơ nửa 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- khơmút bản lề cho
cần, 15- vinca đỡ cần, 16- vinca tháo cần, 17kiềm cặp lưỡi khoan, 18- khoá bản lề cho ống
mẫu, ống chống,
19- ống nén từ máy bơm lên, 20- khơmút bắt
chặt ống nén với vòi dẫn của đầu xanhích
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
68
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Giới thiệu chung
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 sử dụng 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
69
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
70
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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 trụ với 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.
l
d
OÁng maãu
a
D
Ñaàu noái oáng maãu (nhíp pen)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
71
D
d
OÁng maãu thaønh daøy
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống mẫu
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 từ 108 ÷ 146mm được phép
cong 1mm/1m chiều dài.
Các ống có đường kính từ 168 ÷ 219mm được phép
cong 1,3mm/1m chiều dài.
Các nhippen được phép cong tới 1,5mm/1m chiều dài
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
72
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống mẫu
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 thể vặn bằng tay nhẹ dàng 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
73
BM. KHOAN & KHAI THÁC
3. Lưỡi khoan và choòng khoan
Các lưỡi khoan phá
Các lọai chòong khoan ba chóp xoay
Choòng khoan lấy mẫu
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
74
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
75
BM. KHOAN & KHAI THÁC
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
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.
Maët caét
b- Daïng toång quaùt cuûa vaønh löôõi khoan coù theå
xeû caùc raõnh thoaùt nöôùc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
a- Vaønh löôõi
76
BM. KHOAN & KHAI THÁC
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
77
BM. KHOAN & KHAI THÁC
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
78
BM. KHOAN & KHAI THÁC
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
79
BM. KHOAN & KHAI THÁC
A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu
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. Ơ lưỡi khoan
này các hạt kim cương với cở hạt từ 120 ÷ 200 hạt/cara được
phân bố điều đặn trong khối hợp kim, các hạt kim cương phụ
bên sường có kích thước lớn (độ hạt từ 30 ÷ 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).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
80
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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 từ 0,5 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.
Luỡi khoan phá
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
81
BM. KHOAN & KHAI THÁC
B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy
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 ở dưới 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 về phía 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)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
82
BM. KHOAN & KHAI THÁC
B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy
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 số chóp xoay, hình
dáng, số lượng, cách sắp xếp và độ cao 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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
83
BM. KHOAN & KHAI THÁC
B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy
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
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
84
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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 lổ khoan tốt.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
85
BM. KHOAN & KHAI THÁC
C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay
Khoan tay
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
86
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
87
BM. KHOAN & KHAI THÁC
C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
88
BM. KHOAN & KHAI THÁC
D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp
Choòng dẹt: dùng để khoan đất đá mềm, góc sắc ban đầu của
choòng từ 70-90o
Choòng hai cách: dùng để khoan trong đất đá dinh 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 từ 80o -100o.
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
89
BM. KHOAN & KHAI THÁC
D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
90
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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 sử dụng 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
91
BM. KHOAN & KHAI THÁC
4. Các đầu nối chuyển tiếp
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.
90o
Raõnh ghi kí hieäu
β
B
40o
Pêrêkhốt phay, slam
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
92
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
93
BM. KHOAN & KHAI THÁC
5. Ống slam
Phương pháp sử dụng
Khi lắp vào ống mẫu, cần siết
45o
chặt và đảm bảo sự đồng trục.
Sau khi lấy bộ ống mẫu lên ở
Do
cuối hiệp khoan, mùn khoan
được lấy ra bằng cách treo
L
ngược bộ ống mẫu rồi dùng vòi
nước cho bơm ngược vào hoặc
vừa đập vừa xoay nhưng tránh
làm móp méo ống.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
94
BM. KHOAN & KHAI THÁC
6. Cần khoan
Dựa vào cách nối các cần lẻ với 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
95
BM. KHOAN & KHAI THÁC
6. Cần khoan
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
96
BM. KHOAN & KHAI THÁC
6. Cần khoan
Cần khoan nối bằng nhippen
Phạm vi sử dụng: 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 để nối các đoạn cần lẻ thành cần
dựng.
Loại B có hai rãnh khấc dùng để nối 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 khấc trên dùng để nâng, hạ cột
cột cần khoan bằng elevatơ.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
97
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
98
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
99
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan
Nhược điểm
Tiết diện bên trong của các đầu nối nhỏ hơn nhiều so với
tiết diện trong của cần, nên tổn thất thủy lực của dòng
nước rữa lớn.
Các mối nối không đảm bảo độ cứng 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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
100
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan
1. Phương pháp sử dụng
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
101
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
102
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
103
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
104
BM. KHOAN & KHAI THÁC
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)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
105
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Cần nặng
Chiều dài cột cần nặng được tính theo công thức
K .C
L =
(m )
q
trong đó:
L: Chiều dài cột cân nặng, (m)
C: Tải trọng chiều trục yêu cầu lên đáy lỗ khoan, (kg)
K: Hệ số, thường lấy từ 1,25 đến 1,5
Q: Trọng lượng 1m cần nặng
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
106
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả
1. Đầu xa nhích
2. Quang treo
3. Xirêga
4. Móc treo giảm xóc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
107
BM. KHOAN & KHAI THÁC
1. Đầu xa nhích
1. Công dụng
Đầu xanhích là 1 chi tiết
dùng để nối giữa bộ phận
quay (cột cần khoan) với bộ
không quay (ống dẫn dung
dịch từ máy bơm lên).
Ngoài ra còn là nơi để thả
hạt chèn khi bẻ mẫu, hoặc
tiếp bi vào lỗ khoan bi.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
108
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Đầu xa nhích
2. Cấu tạo
Trong khoan xoay sử dụng phổ biến hai loại xanhích không có quang
treo (đơn giản) và có quang treo.
a. Loại xanhích đơn giản:
Thường được dùng cho các lỗ khoan nông, chiều sâu dưới
300m. Vỏ của xanhích được nối với cột cần khoan nên các
chi tiết nối hoặc lắp chặt với vỏ đều quay trong khi khoan,
riêng ty xanhích nối với đầu nối ba ngả rồi với nối với ống
dẫn nước là các chi tiết không quay.
Để làm kín giữa phần quay và không quay của đầu xanhích
có bố trí các vòng đệm kín và chúng được siết chặt lại bằng
vòng êcu hãm. Phốt đệm kín có tác dụng chắn giữ dầu bôi
trơn trong các ổ bi của đầu xanhích.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
109
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Đầu xa nhích
b. Loại xanhích có quang treo:
Thường dùng khi khoan các lỗ khoan sâu, ngoài nhiệm vụ
làm chi tiết nối giữa bộ phận quay và không quay, loại có
quang treo được móc với móc của ròng rọc động để tời điều
chỉnh áp lực chiều trục và dao động của bộ dụng cụ khoan
lên xuống khi cần thiết.
Tùy theo phạm vi sử dụng mà loại Xanhích có quang treo
được chọn với các tải trọng nâng của quang treo là 2,5; 5;
10 và 25 tấn.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
110
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Đầu xa nhích
3. Cách sử dụng
Chọn loại phù hợp với tải trọng nâng cho phép và chiều
sâu của lỗ khoan.
Thường xuyên phải chăm sóc để thay dầu, bơm mỡ đúng
định kỳ theo dõi các bộ phận làm kín chống rò rĩ. Trường
hợp các vòng đệm kín, ty xanhích quá mòn phải thay mới
để bảo đảm độ kín chắc.
Đề phòng trong quá trình làm việc đầu xanhích có thể bị
tuột ra.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
111
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Xa nhích có quang treo
1-Đầu nối; 2-Trục Spinden; 3Vòng phớt chắn dầu; 4-Nắp
dưới; 5-Ổ bi đíp; 6-Ổ bi chặn;
7-Vỏ; 8-Ổ bi đỡ;
9-Nắp an toàn; 10-Quang treo;
11-Vòng đệm kín; 12-Nút để đổ
hạt chèn; 13-Khơ mát kẹp; 14Ty xa nhích; 15-Ống dẫn nước
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
112
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2. Elevatơ
Elêvatơ dùng để móc rãnh đầu
trên của damốc âm (hay nhippen
loại B) ở đầu cột cần dựng trong
quá trình kéo, thả bộ dụng cụ
khoan, nhằm giúp cho việc lắp
vào và tháo ra cột cần được
nhanh chóng. Vòng chốt của
elêvatơ có chốt giữ có thể trượt
lên, trượt xuống theo thân của nó.
Do đó khi móc elêvatơ vào cột
cần khoan phải nâng nó lên trên
cùng để “mở cửa” cho cột cần bắt
vào, còn khi đã móc xong phải bật
vòng chốt xuống, xoay cho chốt
vào vị trí rãnh khóa giữ không cho
cột cần khoan tuột ra trong quá
trình kéo thả.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
113
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Elevatơ
Khi sử dụng elêvatơ, cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng,
kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phù
hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của elêvatơ ghi ký
hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu
nối nhippen đường kính 42mm.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
114
BM. KHOAN & KHAI THÁC
3. Quang treo
Dùng để móc vào dưới xanhích đơn giản khi khoan, hoặc móc
vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ
khoan nông.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
115
BM. KHOAN & KHAI THÁC
4. Xirêga
Dùng để nối giữa ròng rọc động với tải trọng nâng thông qua
elêvatơ hoặc quang treo. Các xirêga ( quai treo nâng) thường
có sức nâng 4, 5,10 tấn.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
116
BM. KHOAN & KHAI THÁC
5. Móc treo giảm xóc
Móc treo giảm xóc là chi tiết nối
giữa
ròng
rọc
động
với
xanhích.
Có quang treo khi khoan, hoặc
giữa ròng rọc động với elêvatơ
khi nâng, hạ bộ dụng cụ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
117
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Móc treo giảm xóc
Tác dụng của mốc treo giảm xóc;
Giảm chấn động trong quá trình nâng bộ dụng cụ khoan ra
khỏi lỗ khoan
Đảm bảo cho mẫu không bị tụt ra khỏi ống mẫu
Mặt khác nhờ có cơ cấu lò xo và bạc quay nên móc treo
giảm xóc loại trừ được khả năng xoắn cáp trong quá trình
kéo thả dụng cụ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
118
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.4. Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần ống
1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
119
BM. KHOAN & KHAI THÁC
1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
Dụng cụ để tháo, lắp cần khoan
1. Vinca chạc đỡ cần: dùng để đỡ vào khấc của nhippen
trong damốc treo cột cần khoan ngay trên miệng lỗ khoan
khi kéo thả bộ khoan cụ. Vinca được chế tạo theo kích
thước phù hợp với từng loại cần khoan nối bằng đầu nối
nhippen hay mupta-damốc.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
120
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
2. Khóa bản lề 2 cột: Dùng để thả hoặc lắp cần khoan. Kích
thước của khóa cũng được chế tạo phù hợp với đường
kính của cần khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
121
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
3. Khóa gọng ô:
•
Để trực tiếp vào rãnh khấc của
nhippen hoặc damốc rồi vặn
chặt lại bằng cách đập mạnh
vài cái sau khi đã dùng khóa
bản lề vặn, hoặc trước khi tháo
cần khoan bằng khóa bản lề,
phải dùng khóa này để “công”
đầu nối ra trước.
•
Kích thước của khóa được chế
tạo phù hợp với kích thước của
từng loại nhippen hay damốc
nối cột cần.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
122
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
4. Khơmút kẹp cần: Dùng để giữ,
treo cột cần, hay khi cứu sự cố
có thể lắp vào bất cứ vị trí nào
của cột cần trên miệng lỗ khoan.
Kích thước của khơmut cũng
được chế tạo phù hợp với đường
kính của cần khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
123
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan
Dụng cụ để tháo lấp ống mẫu, ống chống Pêrêkhốt, ống đựng
mùn khoan
Khóa bản lề: khóa này có thể lắp ở bất cứ vị trí nào trên thân
ống. Mỗi loại khóa dùng để tháo lắp được cho hai loại ống
chống, ống đựng mùn khoan, perekhốt, ống mẫu có đường kính
tương ứng nối tiếp nhau. Khi tháo lắp bao giờ cũng phải dùng 2
khóa, một giữ và một để vặn.
Khơmút kẹp ống: khơ mút kẹp ống dùng để kẹp chặt theo cột
ống chống trên miệng lỗ khoan, đôi khi cũng dùng trong công tác
kéo hoặc thả cột ống. Kích thước của khơmút phụ thuộc vào
đường kính ống chống.
Khóa xích: loại khóa này có khả năng dùng treo bất cứ cần ống
nào cũng được.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
124
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác
Gồm có các loại ta rô để câu ống và cần khoan rơi trong giếng:
Loại không có chuông gọi là met trích
Loại có chuông còn gọi là ta rô chuông hay colocon.
Ngoài ra toàn bộ các ta rô còn phân loại ra ta rô trái (có
răng trái) và ta rô phải (có răng phải).
Các kích thước của ta rô được cho trong sổ tay của tổ
trưởng khoan.
Ngoài các ta rô còn có các dụng cụ cứu sự cố khác như: búa
rung, tạ đập, kích thủy lực, kích cơ khí...
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
125
BM. KHOAN & KHAI THÁC
III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC
Điều kiện thực tập
Trang thiết bị hiện có tại xưởng thí nghiệm khoan – khai
thác.
Máy khoan tay và máy khoan XJ tại xưởng
Hiện trường tại các công trình khoan – khai thác
Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
Cách thức tổ chức
Tổ chức theo nhóm tại xưởng
Tổ chức theo nhóm tại hiện trường
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
126
BM. KHOAN & KHAI THÁC
BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC
BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
CBGD
: ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH
ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG
ThS. BÙI TỬ AN
Bộ môn
: Khoan và Khai thác
Tel
: 84-8-8654086
Mục lục
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. Cơ sở lý thuyết
2.1. Giới thiệu
2.2. Các phương pháp khoan
2.3. Lấy mẫu đất
2.4. Bảo quản và ghi nhãn mẫu
2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
128
BM. KHOAN & KHAI THÁC
I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Nội dung:
Tổ chức đội khoan khảo sát địa chất công trình.
Công tác chuẩn bị.
Thực hiện quy trình thi công lỗ khoan
Qui trình lấy mẫu nguyên dạng
Cách bảo quản và ghi nhãn mẫu
Các thí nghiệm tại hiện trường
Ghi chép số liệu tại hiện trường
Lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
129
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Yêu cầu thực tập:
Ghi chép chung về buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm,
đặc điểm công trình...).
Ghi chép về tổ chức đội khoan.
Tham gia thực hiện công tác chuẩn bị trước khi khoan:
(Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng
tháp... ).
Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan
khảo sát địa chất công trình.
Tham gia vận hành và thao tác khoan khảo sát ĐCCT.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
130
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Tham gia thực hiện và báo cáo về quy trình lấy mẫu, mô tả
và đánh giá chất lượng mẫu.
Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác bảo quản và
ghi nhãn mẫu.
Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác thí nghiệm tại
hiện trường thực tập.
Vẽ, mô tả cột địa tầng tại vị trí thực tập khoan khảo sát
ĐCCT.
Tham gia công tác lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
131
BM. KHOAN & KHAI THÁC
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu
2.2. Các phương pháp khoan
2.3. Lấy mẫu đất
2.4. Bảo quản và ghi nhãn mẫu
2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
132
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.1 Giới thiệu
Có nhiều phương pháp khảo sát địa chất công trình và có thể là tổ
hợp các phương pháp được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu về kỹ
thuật.
Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải được nghiên cứu, xem
xét của cán bộ khảo sát địa chất công trình. Các phương pháp này có
thể là xem các điểm lộ, các hố thử nông, sâu, các giếng khoan, các lò
dọc vỉa .
Trong phạm vi tài liệu này sẽ quan tâm đến phương pháp khoan khảo
sát địa chất công trình bao gồm các kiểu khoan tay, khoan đập cáp
nhẹ, khoan guồng xoắn và khoan xoay máy.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
133
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.2 Các phương pháp khoan
1. KHOAN TAY
2. KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ
3. KHOAN GUỒNG XOẮN
4. KHOAN XOAY MÁY
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
134
BM. KHOAN & KHAI THÁC
1. Khoan tay
•
Phương pháp khoan tay dùng thiết bị nhẹ thao
tác bằng tay, cần khoan thường dùng loại nhỏ
và mỏng Φ34, Φ42mm, lưỡi khoan có đường
kính từ 75-132mm gồm có các kiểu lưỡi khoan:
xoắn ruột gà, lưỡi khoan thìa, lưỡi khoan hợp
kim, choòng đập, ống múc mùn khoan và các
ống mẫu theo các quy phạm khác nhau.
•
Ví dụ ống mẫu thành mỏng Φ75 theo quy phạm
ASTM, ống mẫu đường kính Φ110 gồm hai
mảnh tháo rời theo quy phạm Liên xô cũ.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
135
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan tay
Khoan xoay tay có thể kết hợp với khoan đập tay khi phải khoan qua
khối đất cứng như sạn laterite, đá lăn . . . khi đó phải dùng hệ đòn
bẩy vuông góc với cần khoan. Kéo cần khoan bằng tay và thả với bộ
dụng cụ rơi tự do bằng sợi dây mềm.
Trong khoan xoay tay, khi cần tăng tải trọng lên đáy người ta có thể
gia tải lên đầu cần bằng các vật liệu như đá hoặc gang, thép . . .
Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay có thể đạt được chiều sâu
tới 30m đối với đất đá cấp I-II, đất cấp III có thể đạt được chiều sâu
từ 15-20m.
Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng hoặc bằng gỗ, nếu
trường hợp khoan độ sâu dưới 6m có thể không cần dùng tháp.
Khoan tay rất thuận lợi trong vùng chật hẹp, lầy lội, khó thi công. Tuy
nhiên nó có nhiều hạn chế về phạm vi sử dụng.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
136
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2. Khoan đập cáp nhẹ
Khoan đập cáp nhẹ là một biến tướng của các phương pháp khoan
giếng tiêu chuẩn, nói chung, sử dụng một giàn khoan di động được
thiết kế riêng cho công tác khảo sát đất nền.
Đối với hầu hết công tác khảo sát, đó là giàn khoan có tời với sức
nâng từ 1 đến 2 tấn, được vận hành bằng động cơ diezen và tháp
khoan có chiều cao khoảng 6m.
Với nhiều loại giàn khoan, các chân tháp gấp lại được tạo nên một
rơmoóc đơn giản, có thể kéo đi bằng một xe nhẹ. Mũi khoan cắt sét
được dùng trong lỗ khoan khô.
Ống khoan chỉ được sử dụng khi nước ở đáy lỗ khoan đủ ngập phần
dưới của ống. Do đó cần đổ thêm nước vào lỗ khoan khi khoan qua
lớp đất khô không dính nếu dùng ống khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
137
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan đập cáp nhẹ
Các phương pháp nêu trên có thể không phù hợp với các đối
tượng khảo sát địa kỹ thuật đòi hỏi lỗ khoan phải được khoan
trong điều kiện khô, hoặc với mực nước trong hố khoan được
giữ ở mực nước dưới đất tự nhiên.
Trong những trường hợp đó, cần chấp nhận một pượng pháp
khoan kém hiệu quả hơn với bộ khoan đập cáp.
Chẳng hạn, khi khoan qua sét quánh dưới nước có thể phải
sử dụng choòng khoan và ống khoan hay là chấp nhận một
phương pháp khác như khoan cơ khí.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
138
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan đập cáp nhẹ
Khoan đập cáp nhẹ thích hợp với đất đá yếu.
Kích thước ống chống lỗ khoan và mũi khoan thường là 150mm,
200mm, 250mm và 300mm, khoan được tới độ sâu lớn nhất chừng
60m trong địa tầng thích hợp.
Bộ khoan này có thể có một cơ cấu thủy lực để điều khiển một bộ gá
khi cần khoan xoay dùng cho việc lấy lõi đá.
Mũi khoan đập nhờ cáp tời để thực hiện động tác đập và gồm có
choòng cắt sét dùng cho đất dính, mũi khoan thìa hoặc ống đóng
dùng cho đất không dính, choòng để đập vỡ đá và những lớp cứng.
Choòng cắt và ống múc lấy lên vật liệu đã bị phá huỷ nói chung là đủ
đại diện, cho phép nhận biết địa tầng.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
139
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan đập cáp nhẹ
Hiện nay ở nước ta còn có một số trường hợp cải tiến khoan đập cáp
nhẹ trên thành một giàn khoan cơ động và gọn nhẹ hơn.
Sợi cáp đập được chuyển đổi thành một sợi chắc mềm, phanh hãm
và thả bộ dụng cụ qua một cơ cấu tang tời phụ.
Bộ dụng cụ được nâng lên khỏi đáy giếng khoảng từ 15-25mm tùy
theo độ cứng của đất và tần số đập thay đổi 60-80 lần/phút.
Mỗi lần đập cần khoan được xoay đi một góc từ 100 -150 nhờ xoay
tay kha mút kẹp cần. Làm sạch mùn khoan trên đáy bằng bơm dung
dịch kiểu piston tác dụng kép.
Phương pháp này có thể khoan tới độ sâu 50m trong đất đá cấp III và
năng suất khoan đạt 2-3m/giờ trong đất đá này.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
140
BM. KHOAN & KHAI THÁC
3. Khoan guồng xoắn
Khoan guồng xoắn thường sử dụng
lưỡi khoan cánh xoắn liên tục có chuôi
rỗng (lưỡi khoan ruột gà). Chúng thích
hợp để khoan xoắn vào đất dính.
Khi khoan, đoạn chuôi rỗng được nút
lại tại đầu dưới. Nút này có thể tháo ra
để hạ ống lấy mẫu xuống qua lòng
chuôi và ấn vào đất bên dưới mũi
khoan.
Việc sử dụng lưỡi khoan có chuôi rỗng
trong đất không dính thường gặp khó
khăn là làm thế nào ngăn cản vật liệu
chui vào đoạn chuôi rỗng khi tháo nút
ra.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
141
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan guồng xoắn
Khi gặp đá, nó có thể trở thành khoan lấy lõi cũng nhờ đoạn chuôi
rỗng đó. Thông thường, lưỡi khoan xoắn có chuôi rỗng đường kính
khoảng 75mm và 125mm sẽ tạo ra lỗ khoan đường kính chừng
150mm và 250mm tương ứng, tới độ sâu 30m đến 50m.
Khoan cánh xoắn liên tục (khoan xoắn) đòi hỏi năng lượng cơ học và
trọng lượng khá lớn, do đó thường được đặt trên một xe tải nặng.
Những mảnh vụn khoan được đưa lên mặt đất nhờ cánh xoắn của
lưỡi khoan, chỉ cho một hướng dẫn rất sơ bộ về độ sâu và đặc tính
của địa tầng.
Có thể giám định chính xác từng khoảng địa tầng không liên tục từ
các mẫu khoan lấy được qua thân rỗng của lưỡi khoan.
Ở địa tầng tự chống đỡ được, có thể dùng cần đặc và mũi khoan
thích hợp. Mũi khoan được kéo lên mặt đất mỗi khi cần moi đất đá ra.
Có thể tiến hành lấy mẫu đóng và thí nghiệm trong lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
142
BM. KHOAN & KHAI THÁC
4. Khoan xoay máy
Các máy khoan xoay sử dụng trong khoan khảo sát công trình
thường là cỡ nhỏ với sức nâng của tời từ 1-2 tấn, độ sâu lỗ
khoan tối đa là 100m.
Về cơ bản, thiết bị và dụng cụ ở phương pháp khoan xoay này
giống các phương pháp khoan xoay thăm dò khoáng sản cứng
và khoan thăm dò-khai thác nước nhưng kích thước và qui mô
nhỏ hơn.
Một điều đặc biệt nữa là các thiết bị khoan khảo sát địa chất
công trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp, trục
spindel.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
143
BM. KHOAN & KHAI THÁC
4. Khoan xoay máy
Các thiết bị loại này thường gặp ở Việt nam là XJ-100 (Trung
quốc), ZuΦ 75, 150 (Liên xô), CANO (Japan), Longer (USA) . .
Lưỡi khoan trong phương pháp khoan xoay máy sử dụng
giống như khoan thăm dò khoáng sản.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
144
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan xoay máy
Trong đất đá mềm, bở rời sử dụng các loại choòng để phá toàn đáy
như các choòng 2 cánh kiểu đuôi cá, choòng 2 cánh có gắn hợp kim
chống mài mòn.
Dung dịch khoan được sử dụng là dung dịch nước thiên nhiên trộn
với đất sét khi khoan qua các địa tầng còn gọi là dung dịch sét tự
nhiên. Nó ít làm biến đổi tính chất của mẫu đất và các địa tầng khoan.
Những trường hợp đặc biệt khi khoan qua các địa tầng bở rời, cát
chảy có thể cho phép khoan xoay bằng dung dịch sét nhân tạo để
khống chế sập lỡ thành lỗ khoan, nhưng sử dụng dung dịch loãng có
độ nhớt và tỷ trọng càng nhỏ càng tốt.
Khi cần đóng mẫu nguyên dạng cũng dùng các bộ ống mẫu theo quy
phạm sẽ trình bày ở các phần dưới.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
145
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.3 Lấy mẫu đất
Các nguyên tắc chung
Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu
Chất lượng mẫu
Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào
Ống lấy mẫu hở
Ống lấy mẫu thành mỏng
Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm
Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
Mẫu lõi khoan xoay
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
146
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các nguyên tắc chung
Việc chọn kĩ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào chất lượng mẫu yêu cầu và
đặc điểm của đất, đặt biệt là mức độ đất bị phá hoại do quá trình lấy
mẫu.
Cần nhớ rằng tính chất của đất nguyên trạng tại hiện trường thường
bị chi phối bởi sự hiện diện bởi những chổ yếu và những gián đoạn.
Do đó có thể có những mẫu tốt nhưng
không đại diện cho đất nguyên trạng.
Trong việc chọn phương pháp lấy mẫu
phải xác định rõ đó là để xác định tính
chất của đất nguyên trạng (trong khối)
hay là các tính chất của vật liệu đất
nguyên vẹn.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
147
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu
a. Lấy mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào trong quá
trình khoan
b. Lấy mẫu đóng, trong đó một ống hoặc ống mẫu tách đôi có mép cắt
sắt ở mút dưới được ấn vào đất bằng lực ép tĩnh hoặc bằng va đập
động.
c. Lấy mẫu xoay – trong đó ống với bộ phận cắt ở mút dưới sẽ xoay
vào đất, do đó tạo ra mẫu lõi.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
148
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu
Các mẫu lấy được bằng kĩ thuật b, c thường là đủ nguyện vẹn
để có thể xem xét kiến trúc của đất nền bên trong mẫu.
Chất lượng của những mẫu như vậy có thể thay đổi nhiều, tùy
theo kĩ thuật và những điều kiện đất và thường cho thấy một
mức độ phá hoại nhất định.
Các mẫu nguyên vẹn bằng kĩ thuật b, c thường được lấy theo
hướng thẳng đứng, nhưng có thể lấy theo hướng đặc biệt để
khảo sát những đặc điểm riêng.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
149
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Chất lượng mẫu
Quy trình lấy mẫu phải được lựa chọn trên cơ sở chất lượng
mẫu được yêu cầu và sẽ được đánh giá phần lớn theo mức độ
thích hợp của mẫu cho các thí nghiệm trong phòng tương ứng.
Một phân loại mẫu đất đề xuất ở Đức đã cung cấp một cơ sở
hữu ích cho phân loại các mẫu theo chất lượng.
Chất lượng
Các tính chất có thể xác định được đủ độ tin cậy
Loại 1
Phân loại, độ ẩm, dung trọng, độ bền, biến dạng và
các đặc trưng cố kết
Loại 2
Phân loại, độ ẩm, dung trọng
Loại 3
Phân loại, độ ẩm
Loại 4
Phân loại
Loại 5
Không (trừ thứ tự các tầng)
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
150
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Chất lượng mẫu
Những thí nghiệm phân loại trong phòng chỉ phù hợp với đất còn phân
loại chất lượng có thể áp dụng cho các mẫu đá khi xét về các tính chất
khác.
Trong một số trường hợp dù sử dụng phương pháp nào để lấy mẫu
cũng chỉ có thể lấy được mẫu bị phá hoại ít nhiều. Tức là tốt nhất chỉ
là loại 2.
Kết quả thí nghiệm về độ bền và tính nén lún tiến hành trên những
mẫu đó phải được xử lí thận trọng. Các mẫu thuộc các loại 3, 4 và 5
nói chung được coi như “mẫu phá hoại”.
Điều này cần xem xét tiếp trong việc lựa chọn các qui trình để lấy mẫu
loại 1 là kích thước của mẫu. Điều này được xác định phần lớn bởi
kiến trúc của đất đá mà đối với riêng đất, thường hay gọi là “kết cấu”.
Khi đất có những gián đoạn định hướng bất kỳ, chẳng hạn như trong
đất là sét thì đường kính mẫu hoặc bề rộng mẫu càng lớn so với
khoảng cách giữa các gián đoạn càng tốt.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
151
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Chất lượng mẫu
Nói cách khác khi đất đá chứa những gián đoạn có định hướng rõ rệt,
chẳng hạn như các nứt nẽ trong đá, có thể cần lấy các mẫu có định
hướng đặc biệt.
Đối với đất mịn đồng nhất và đẳng hướng, có thể sử dụng mẫu có
đường kính nhỏ tới 35mm. Tuy nhiên thường thì các mẫu đường kính
100mm hay được sử dụng hơn, ví kết quả thí nghiệm trong phòng lúc
đó có thể đại diện cho khối đất. Trong những trường hợp đặc biệt,
các mẫu có đường kinh 150mm và 200mm cũng được sử dụng.
BS 1377 và BS 1924 đưa ra những chi tiết chính xác về khối lượng
mẫu cho mỗi mẫu thí nghiệm. Khi biết số lượng áng chừng các thí
nghiệm, thật dể ước lượng tổng lượng đất cần lấy.
Khi chưa biết chương trình thí nghiệm trong phòng, bảng 1 đưa ra chỉ
dẫn về tổng lượng đất phải lấy cho mỗi loạt thí nghiệm. Nơi cần
nghiên cứu vật liệu tại chỗ, những chi tiết về kích thước mẫu cần thiết
được nêu ở BS 812: phần 1.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
152
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Chất lượng mẫu
Bảng 1: Khối lượng mẫu đất cần thiết cho một số thí nghiệm
trong phòng
Mục đích của mẫu
Loại đất
Giám định đất kể cả các giới Sét, bụi, cát
hạn Atterberg; phân tích rây; Sỏi nhỏ và vừa
các thí nghiệm độ ẩm và
Sỏi to
hàm lượng sunfat
Tất cả các loại đất
Thí nghiệm đầm chặt
Nghiên cứu toàn diện vật
liệu xây dựng, kể cả gia cố
đất
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
Khối lượng mẫu
cần thiết
1kg
5kg
30kg
25kg đến 60kg
Sét, bụi, cát
100kg
Sỏi nhỏ và vừa
130kg
Sỏi to
160kg
153
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào
Chất lượng mẫu phụ thuộc vào kĩ thuật khoan. Khi các mẫu phá hoại
đươc lấy từ dưới nước trong lỗ khoan thì có nguy cơ là các mẫu có
thể không đại diện thực sự cho loại trầm tích.
Đặc biệt là trường hợp đất không dính, chứa những hạt mịn có
khuynh hướng bị nước rửa làm trôi mất khỏi dụng cụ. Điều này có thể
khắc phục được một phần bằng cách đặt toàn bộ những gì chứa
trong dụng cụ vào trong một thùng nước và để các hạt mịn lắng
xuống trước khi gạn nước.
Các loại mẫu sau đây nói chung có thể mong đợi từ một số phương
pháp khoan:
Các mẫu phá hoại từ các lỗ khoan thô dùng thiết bị đập cáp hoặc
bằng mũi khoan xoay.
Các mẫu phá hoại lấy được từ lỗ khoan dùng thiết bị đập cáp
hoặc bằng mũi xoay trong điều kiện có nước.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
154
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào
Các mẫu phá hoại trong đất không dính từ một lỗ khoan
bất kì, bằng phương pháp khoan mà trong đó vật liệu vụn
(mùn khoan) do khoan được bơm rửa ra ngoài lỗ khoan,
chẳng hạn như khoan xoay, khoan rửa.
Khối lượng mẫu cần thiết cho các mục đích được xác định bởi
đặc điểm của đất và các thí nghiệm phải làm
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
155
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu hở
Dụng cụ lấy mẫu ống hở gồm chủ yếu một ống hở tại một đầu và đầu
kia lắp các phương tiện để gá cần khoan. Một van chống hồi lưu cho
phép thoát không khí hoặc nước khi mẫu lọt vào trong ống và giúp
cho việc giữ mẫu khi nâng dụng cụ lên khỏi đất.
Hình 2.1 giới thiệu những chi tiết cơ bản của dụng cụ lấy mẫu thích
hợp cho sử dụng chung – gồm một ống mẫu đơn và một đế cắt đơn
giản. Việc sử dụng ổ cắm (khớp nối) và bộ phận giữ mẫu được đề
cập ở phần sau. Một loại ống mẫu khác thì có kèm theo một ống lót
bên trong tháo lắp được.
Yêu cầu cơ bản của một dụng cụ lấy mẫu là khi được ấn vào đất, nó
nhào nặn và phá hoại đất càng ít càng tốt.
Mức độ phá hoại được kiểm soát bởi ba đặc điểm của thiết kế:để cắt,
ma sát thành bên trong và van chống hồi lưu (van một chiều).
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
156
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
157
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu hở
Quy trình lấy mẫu theo những bước sau:
1. Trước khi lấy mẫu, đáy lỗ khoan hoặc bề mặt hố đào mặt lò phải
được dọn thật sạch vật liệu đã trở nên kém chặt hay bị phá hoại.
2. Một phần hoặc toàn bộ vật liệu bị tơi xốp hoặc bị phá hoại sẽ đi
vào khoảng không ở bên trên của ống đóng mẫu.
3. Ở dưới mực nước ngầm thì một số loại đất bị phân phiến, phân
bố ở dưới lỗ khoan hoặc hố đào có thể bị phá hoại, nếu áp lực
nước tự nhiên trong đất phân phiến vượt quá áp lực của nước
trong lỗ khoan hoặc hố đào.
4. Để ngăn ngừa hiệu ứng này, cần phải giữ mực nước trong lỗ
khoan cao hơn mực nước dưới đất tương ứng tại vị trí của mẫu.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
158
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu hở
5. Ống mẫu có thể được đóng vào trong đất bằng phương thúc động –
dùng quả tạ rơi hoặc búa trượt, hoặc bằng lực ép tĩnh liên tục – dùng
kích thủy lực, khối ròng rọc và dây.
6. Một số bằng chứng đã công bố cho thấy các quy trình đóng động hay
tĩnh sẽ gây ra phá hoại mẫu ít hơn; và đối với phần lớn điều kiện đất
có lẽ không có sự khác nhau đáng kể. Lực đóng cho mỗi mẫu có thể
được ghi lại để làm chứng chỉ về độ sệt của đất.
7. Khoảng tiến sâu của dụng cụ khi đóng phải được kiểm soát và ghi
lại, vì tiến xa thì đất sẽ bị nén trong ống mẫu. Một dụng cụ lấy mẫu
khoảng không “đóng quá” – xem hình, cho phép ống mẫu đựng đầy
mà không nguy cơ làm hư hỏng mẫu.
8.
Sau khi đóng phải kéo đều ống mẫu lên. Ghi chiều dài của mẫu đã
lấy được, so sánh với chiều dài của mẫu trong dụng cụ và lượng
chênh lệch phát hiện. Chẳng hạn nếu chiều dài của mẫu nhỏ hơn so
với chiều dài đã đóng, thì mẫu đã bị nén ít nhiều hoặc dụng cụ lấy
mẫu đã để cho mẫu trượt ra ngoài khi dụng cụ được kéo lên.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
159
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu thành mỏng
Các ống mẫu thành mỏng được sử dụng cho các loại đất đặc biệt
nhạy với sự phá hoại do lấy mẫu; nó gồm một ống thép thành mỏng
và ở phía dưới được tiện thành lưỡi cắt với khoảng hở trong nhỏ.
Tỉ số diện tích khoảng 10%. Những ống mẫu như vậy chỉ thích hợp từ
đất mịn cho đến độ sệt quánh và không có các hạt lớn. Chúng
thường cho mẫu loại 1 trong tất cả các đất dính mịn, kể cả sét nhảy,
miễn là đất không bị phá hoại do việc khoan lỗ.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
160
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu thành mỏng
Thường nhận được càc mẫu có đường kính giữa 75mm và
100mm; các mẫu có đường kính tới 250mm được lấy cho các
mục đích riêng.
Cần nhận xét rằng sẽ xảy ra sự phá hoại ở đáy lỗ khoan trong
đất yếu, dưới một độ sâu nào đó, do sự giải phóng ứng suất.
Vì vậy người ta thích lấy mẫu pittông thâm nhập thật sâu
xuống bên dưới đáy lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
161
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm
Dùng cho mục đích chung. Ống mẫu hở đường kính 100mm là dụng
cụ lấy mẫu hay dùng với khoan đập cáp và có thể dùng trong các loại
đất dính, trong đá yếu. Chẳng hạn như đá phấn và đá macnơ Keuper
đã bị phong hóa.
Trong đất dính hạt mịn, không nhạy có độ sệt quánh hoặc thấp hơn,
thiết bị có thể cung cấp được mẫu loại 1, hoặc có nhiều khả năng
hơn – mẫu loại 2.
Trong sét chảy, có thể lấy được mẫu loại 2.
Trong vật liệu dòn hoặc nứt nẻ dày, như mốt số đá yếu và sét cứng,
cũng như vật liệu đá thì ống mẫu lấy được mẫu loại 3; vì việc lấy mẫu
gây ra phá hoại trong những vật liệu này, nên chất lượng mẫu sẽ
giảm từ loại 3 đến loại 4, nếu có đổ nước vào lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
162
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm
Thiết bị lấy mẫu minh họa gồm có một ống mẫu, dài khoảng 450mm,
với một mũi cắt vát vào bằng ren và một đầu đóng. Tỉ số diện tích
khoảng 30%. Các ống mẫu có thể nối với nhau bằng các vòng nối để
tạo nên một dụng cụ lấy mẫu dài hơn.
Hai ống mẫu tiêu chuẩn sẽ tạo nên một ống mẫu khoảng 1m, thường
được sử dụng để lấy mẫu sét yếu; tuy nhiên sự tăng chiều dài có thể
gây ra phá hoại mẫu ít nhiều.
Trong những đất có lực dính thấp như bụi hoặc cát mịn lẫn bụi, mẫu
có thể bị rơi ra khi kéo dụng cụ từ đất lên. Việc thu mẫu có thể được
cải thiện bằng cách thêm vào một lượng chi tiết giữ lõi giữ mép cắt và
ống mẫu như nêu ở hình 2.1. Khi dùng chi tiết giữ lõi, chất lượng mẫu
không tốt hơn loại 3.
Các ống mẫu nhỏ hơn (khoảng 50mm hoặc 75mm) có thể được
dùng, nếu việc sử dung ống mẫu 100mm gặp trở ngại, hoặc do kích
thước lỗ khoan. Các ống mẫu nhỏ hơn cũng được thiết kế tương tự,
ngoại trừ chân cắt không tháo ra được.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
163
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
Ống mẫu tách được dùng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và được
mô tả trong thí nghiệm 19 của BS 1377.
Lấy mẫu đường kính 35mm và có tỉ số diện tích khoảng 100%.
Được sử dụng để lấy các mẫu nhỏ, nhất là dưới những điều kiện cản
trở việc sử dụng ống mẫu 100mm phổ thông và cho phép lấy được
các mẫu loại 3 hhoặc loại 4.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
164
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu lõi khoan xoay
Các mẫu có được bằng cách khoan lấy lõi theo quy trình nêu
trên. Chất lượng mẫu có thể biến đổi đáng kể theo các đặc
trưng của đất nền và kiểu thiết bị lấy lõi đã dùng. Kích thước
ống lõi và kích thước lõi được liệt kê thành bảng.
Trong hầu hết các đá, lõi thích hợp sẽ nhận được bằng cách
dùng ống lõi kép có khớp khuyên, với lõi có kích thước không
nhỏ hơn khoảng 70mm đướng kính.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
165
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu lõi khoan xoay
Việc giảm cỡ lõi tới 55mm đường kính, có thể thích hợp trong
đá nguyên trạng và sự tăng lõi tới khoảng từ 100mm và
150mm đường kính, bao giờ cùng mang lại kết quả tốt hơn
trong đá yếu, bị phong hóa hoặc nứt nẻ.
Trong đá yếu, phong hóa hoặc
nứt nẻ lõi tốt nhất có thể nhận
được bằng cách dùng ống lõi ba,
trong đó ống trong sẽ chứa một
ống mẫu tháo lắp được hoặc
ống lót.
Ống lót có thể làm bằng nhiều
loại vật liệu. Các loại hình ống lót
bao gồm: ống tách, ống kim loại
không có đường nối và ống lót
bằng chất dẻo, cả cứng và mềm.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
166
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.4 Bảo quản và ghi nhãn mẫu
Khái quát
Ghi nhãn
Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử
nhỏ từ đá
Mẫu lấy bằng ống
Lấy lõi khoan xoay và bảo quản
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
167
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khái quát
Các mẫu đã tốn kém một số tiền đáng kể mới lấy dược nên phải xử lý
thật thận trọng. Tính hữu ích của kết quả thí nghiệm trong phòng phụ
thuộc vào chất lượng mẫu ở thời điểm thí nghiệm.
Do vậy điều quan trọng là thiết lập một quy trình thuận tiện để bảo
quản và ghi nhãn cho mẫu, cũng như để bảo quản vả chuyên chở
sao cho chúng không bị hư hỏng và có thể dể nhận biết, để lấy ra từ
kho mẫu khi cần.
Các mẫu phải được che chở khỏi sương giá làm hỏng chúng, khỏi bị
nung nóng và chịu biến thiên nhiệt độ quá mức – có thể làm hỏng vật
liệu bọc mẫu, đựng mẫu và làm hư hỏng thêm mẫu.
Nhiệt độ nơi cất mẫu sẽ chịu ảnh hưởng của khí hậu, nhưng có kiến
nghị rằng mẫu phải được cất giữ ở nhiệt độ thấp nhất thực tế có thể
được, là trong khoảng 2oC đến 45oC. Dao động nhiệt độ trong kho
không vượt quá 20oC.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
168
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ghi nhãn
Tất cả các mẫu phải được ghi nhãn ngay sau khi lấy khỏi lỗ
khoan hoặc hố đào.
Nếu chúng được bảo quản ở độ ẩm tự
nhiên, chúng cần đồng thời, được giữ
trong hộp kín khí, hoặc được bọc trong
sáp.
Nhãn phải được nêu tất cả những thông tin cần thiết về mẫu, và vần
có một bản sao thêm được lưu giữ riêng tách khỏi mẫu; bản này
được kèm và báo cáo hiện trường hằng ngày.
Nhãn được làm dấu bằng mực không tẩy được và đủ bền khi ảnh
hưởng của môi trường và vận chuyển mẫu.
Bản thân mẫu phải có hơn 1 nhãn hoặc những phương tiện khác để
xác định, sao cho có thể nhận ra mẫu nếu 1 nhãn bị hỏng.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
169
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ghi nhãn
Nhãn mẫu điển hình thích hợp cho những mẫu không định
hướng được nêu ở hình sau.
Các tờ được đánh số theo từng loạt và đóng thành quyển có 2
liên.
Mỗi tờ có một phần có thể xé được theo một đường đục lỗ và
được dùng làm nhãn, phần còn lại củng xé ra được, mang số
loạt của nhãn và có thể được đính vào như một phương tiện
riêng để nhận biết.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
170
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Ghi nhãn
GHI CHÉP MẪU
No 1234
Vị trí…………………………ngày………tháng……..năm……….
Lỗ khoan……………………..đường kính ngoài tại mặt đất
Vị trí lấy mẫu, từ No 1234
…………………………………………………………đến
………………………………………………………….dưới mặt đất
Hộp đựng số……………………………Kiểu loại mẫu
Nhận xét
No 1234
Kí tên
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
171
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá
Những nơi cần có mẫu thử nhỏ để thí nghiệm, hoặc nơi cần bảo
quản mẫu một thời gian dài trong điều kiện tốt cần xử lí mẫu như sau:
Ngay sau khi lấy từ hố khoan hoặc hố đào, mẫu phải được để
trong hộp không bị ăn mòn, bền, có khối lượng ít nhất 0,5kg,
trong đó mẫu choán gần hết chỉ còn khoảng trống tối thiểu chứa
không khí.
Hộp đựng phải có nắp đóng kín
hoặc gắn kín, sao cho độ ẩm tự
nhiên của mẫu vẫn giữ được hoặc
đến khi thí nghiệm trong phòng.
Đối với mẫu đá có một cách
thay thế là bọc mẫu trong một
lớp sáp. Loại parafin vi tinh thể
hay được dùng, vì nó ít bị khô
ngót và nứt.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
172
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá
Các mẫu không nguyên dạng lớn hơn, cần cho một số thí
nghiệm trong phòng thì có kệ đựng trong các hộp hoặc túi chất
đẽo chắc chắn.
Hộp đựng mẫu được đánh số và tờ phiếu mẫu nhỏ xé ra hoặc
nhãn mẫu phải được cho ngay vào hộp, ngay dưới nắp. Một
nhãn giống hệt phải được dán cẩn thận bên ngoài hộp dưới lớp
bọc cách nước (sáp hoặc chất dẻo).
Các hộp đựng phải được đóng gói cẩn thận để đề phòng hư
hỏng trong quá trình chuyên chở.
Trong khoảng thời gian mẫu để ở hiện trường hoạc trên đường
vận chuyển đến kho, chúng phải được cách li chống sương và
chống bị nung nóng quá mức.
Đối với mẫu đá nhỏ, số hiệu mẫu phải ghi bằng sơn ngay trên bề
mặt mẫu hoặc gắn một nhãn. Sau đó mẫu phải được bọc trong
vài tờ giấy và đựng trong một hòm gỗ. Nên đặt trong giấy bọc
một nhãn.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
173
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu lấy bằng ống
Những khiến nghị sau đây có thể áp dụng cho tất cả các mẫu lấy
bằng ống trừ những loại được lấy bằng ống thành dày.
Những điều cần thận trọng về giữ và bảo quản mẫu phải được tuân
thủ như những yêu cầu tối thiểu đồi với các mẫu được lấy bằng các
phương pháp thông thường.
Trong những trường hợp đặt biệt có thể cần phải có biện pháp phòng
ngừa tỉ mỉ hơn.
Đối với những mẫu được giữ
trong ống hoặc ống lót phải tuân
theo qui trình: ngay sau khi mẫu
khoan hoặc đào được lấy ra phải
gọt bỏ các đầu mút (chừng 25mm)
và mọi phần đất bị phá hoại ở đầu
ống mẫu.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
174
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu lấy bằng ống
Sau đó phải bọc vài lớp sáp nóng chảy, tốt nhất là sáp vi tinh, đặt ở
mỗi đầu một mút dày khoảng 25mm. Sáp nung chảy càng nguội càng
tốt. Điều chủ yếu là thành ống phải sạch và không dính đất.
Nếu mẫu rất xốp, nên đặt trước một tờ giấy sáp lên các đầu mẫu. Mọi
khoảng trống còn lại giữa đầu mút ống, hoặc ống lót và sáp phải
được nhét chặt bằng vật liệu ít bị nén lún hơn mẫu và không có khả
năng hút nước từ mẫu; rồi đậy một tám nắp kín khít hoặc vặn chặt
mũ có ren tại mỗi đầu ống đựng hoặc ống lót.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
175
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Mẫu lấy bằng ống
Đối với những mẫu khác phải tuân theo quy trình sau: các
mẫu không được giữ trong ống – phải được bọc toàn bộ bằng
một số lớp parafin nóng chảy, tốt nhất là loại sáp vi tinh, ngay
sau khi gỡ khỏi dụng cụ lấy mẫu; rồi sau đó phải nhét chặt
bằng vật liệu thích hợp vào hộp đựng bằng kim loại hoặc chất
dẽo.
Nắp hộp đựng phải được giữ chặt bằng băng dính. Nếu mẫu
rất xốp cần phủ nó bằng giấy sáp trước khi dùng sáp chảy.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
176
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Lấy lõi khoan xoay và bảo quản
Sau khi ống đựng lõi mẫu kéo lên mặt đất phải cố gắng giữ gìn lõi.
Đảm bảo sao cho chất lượng lõi được giữ càng gần giống trạng thái
tự nhiên càng tốt, cho đến khi mẫu được đi lưu kho chính thức.
Ngoại trừ những trường hợp đá nguyên khối và tương đối bền chắc,
còn thì lõi hầu như không thể tránh khỏi bị phá hoại khi được tháo ra
từ ống mẫu đã giữ ở vị trí thẳng đứng, rồi đem đặt vào hộp.
Ống mẫu phải được giữ ở vị trí nằm ngang rồi đùn lõi ra, vào một
khay, theo cách nào để nó vẫn tiếp tục có chỗ tựa. Khi đẩy lõi ra tốt
nhất là theo cùng hướng như khi nó đã chui vào ống.
Thiết bị đẩy lõi ra nên là kiểu pittông, tốt nhất là kiểu vận hành bằng
cơ khí, bởi vì kiểu đẩy bằng áp lực nước có thể làm cho nước tiếp
xúc với lõi và làm hỏng nó do ứng suất đột biến.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
177
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Lấy lõi khoan xoay và bảo quản
Cần nhận xét rằng trong những đá yếu, bị phong hóa hoặc nứt nẻ,
việc đẩy lõi ra có thể dẫn tới phá vỡ lõi dù có làm cẩn thận đi chăng
nữa.
Khi lấy lõi ra khỏi ống và sắp xếp vào hộp, phải thận trọng đặc biệt là
phải đảm bảo cho mẫu không bị đảo lộn đầu này thành đầu kia, mà
nằm đúng như trong vị trí đầu tiên.
Các độ sâu từ dưới mặt đất phải được ghi bằng dấu không tẩy xóa
được, trên các tấm ngăn nhỏ có kích thước bằng đường kính lõi, và
được xen vào giữa các đoạn lõi lấy từ các hiệp liên tiếp.
Ở chổ không lấy được lõi hoặc đã lấy đi các mẫu thử nhỏ từ lõi để
dùng cho mục đích khác thì phải được chỉ rõ bằng những khối gián
cách có chiều dài thích hợp.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
178
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.5 Các thí nghiệm trong hố khoan
1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)
2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration
Test)
3. Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter)
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
179
BM. KHOAN & KHAI THÁC
1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)
Chủ yếu áp dụng để xác định sức chống cắt của các đất loại sét mềm
có độ sệt không ổn định (bùn, than bùn, sét mềm...) và đất loại cát hạt
mịn bão hòa nước, kết cấu xốp, bằng cách đo moment xoắn tối đa
cần thiết để làm xoay một dụng cụ 4 cánh được ấn ngập trong đất.
Trình tự tiến hành
Đưa dụng cụ cắt tới điểm cần thí nghiệm trong hố khoan, cách
cắt được ấn xuống khoảng 0,5m. Cho cần chuyển động quay với
tốc độ 0,1 °/s. Đo moment xoắn. Khi cánh cắt quay được tiến
hành quan trắc số đọc góc quay của cánh và moment xoắn. Đầu
tiên giá trị moment xoắn tăng lên, cứ qua 1 - 2° ta tiến hành quan
trắc.
Giá trị moment xoắn đạt giá trị cực đại ứng với lúc đất ở thế nằm
tự nhiên. Sau khi đất bị cắt theo mặt trục thì moment xoắn giảm
xuống. Điều này tương ứng với giá trị cực tiểu của sức chống
cắt. Tiếp tục quay cho đến khi số đọc moment xoắn ấn định. Ghi
kết quả quan trắc và biểu diễn dưới dạng đồ thị.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
180
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)
Ứng dụng
Nó cho một khái niệm chính xác về lực dính không thoát nước ở
áp lực tự nhiên của các loại đất sét mềm cần thiết trong việc tính
toán ổn định bờ dốc và đất đắp trên nền chịu lún.
Tuy nhiên, nếu các lớp đất không đồng nhất chỉ cần chứa một
lớp mỏng cát hoặc bụi chặt thì moment xoắn không chính xác.
Ngoài ra sự hiện diện của rễ cây trong các lớp đất hữu cơ, hoặc
các mảnh vụn cũng có thể dẫn tới sự sai lệch kết quả.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
181
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test)
Là một phương pháp được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên toàn
thế giới để xác định các tính chất cơ lý của đất đá.
Thí nghiệm SPT đã được tiêu chuẩn hóa bởi ASTM (D1586)
"American Society for Testing and Materials".
1. Ống mẫu chuẩn.
2. Búa: trọng lượng búa là 63,5 1 ± 1 kg
3. Cần dẫn búa: được sử dụng để định hướng cho búa khi nâng
lên và hạ xuống.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
182
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thí nghiệm SPT
Tiến hành thí nghiệm:
Thí nghiệm SPT thường được tiến hành trong hố khoan ngay
sau khi thực hiện các thao tác lấy mẫu hoặc làm sạch lỗ khoan.
Trình tự thí nghiệm như sau :
Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm
Đánh dấu trên cần khoan ba đoạn liên
tục với chiều dài mỗi đoạn là 15cm.
Búa nặng 63,5 kg được thả rơi tự do
với khoảng cách 75cm.
Đếm số búa đóng được sau khi xuyên
ngập mỗi hiệp 15cm.
Số búa của hai hiệp sau được gọi là
sức kháng xuyên tiêu chuẩn hoặc "Nvalue".
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
183
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thí nghiệm SPT
Thí nghiệm SPT sẽ được dừng lại khi một trong những điều kiện sau
xảy ra :
Tổng số búa đóng trong một hiệp > 50 búa.
Đã đóng được 100 búa.
Ống mẫu không dịch chuyển khi đã đóng 10 búa liên tục.
Ống mẫu xuyên đủ 45 cm và không vi phạm một trong các điều
khoản trên.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
184
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thí nghiệm SPT
Các nhân tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm SPT :
Lỗ khoan chưa được làm sạch hoàn toàn, các mùn khoan có thể
bị giữ trong ống mẫu và bị nén khi đóng mẫu làm tăng số búa.
Không đặt mũi xuyên trên mẫu nguyên dạng.
Kết cấu tự nhiên của đất đá đã bị phá hủy do áp lực đáng kể của
cột nước trong lỗ khoan hoặc do sử dụng bơm quá mạnh.
Búa không rơi tự do hoặc không sử dụng cần dẫn búa.
Sử dụng các đầu mũi không đúng tiêu chuẩn.
Sử dụng cần khoan nặng hơn tiêu chuẩn hoặc cần khoan quá
dài.
Sử dụng các lỗ khoan đường kính quá lớn (D > 10cm).
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
185
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter)
Trong thí nghiệm nén ngang một thiết bị thăm dò dược đưa
vào một buồng đo dưới đáy lỗ khoan, hoặc đưa trực tiếp vào
lỗ khoan có kích thước thích hợp, rồi cho làm phình ra theo
chiều ngang bằng không khí hoặc khí nén.
Đo áp lực tác dụng và biến dạng tổng hợp, từ đó có thể biết
được các đặc trưng độ bền và biến dạng của đất nền.
Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác
186
BM. KHOAN & KHAI THÁC
III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC
Điều kiện thực tập:
Máy khoan tay và máy khoan XJ
Công trình khoan khảo sát địa chất công trình
Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
Cách thức tổ chức: Tổ chức theo nhóm thực tập khoan
khảo sát ĐCCT ở:
Mặt bằng khu C6 - Bách khoa TP.HCM
Hoặc mặt bằng khu Linh trung - Đại học Quốc gia Tp.
HCM
Hoặc hiện trường khoan khảo sát địa chất công trình
thực tế tại TP. HCM hay các tỉnh lân cận...
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
187
BM. KHOAN & KHAI THÁC
BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC
BÀI 3: KHOAN THĂM DÒ
KHAI THÁC NƯỚC
CBGD
: ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH
ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG
ThS. BÙI TỬ AN
Bộ môn
: Khoan và Khai thác
Tel
: 84-8-8654086
NỘI DUNG MÔN HỌC
Bài 3:
KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC
I. Nội dung và yêu cầu thực tập
II. Cơ sở lý thuyết
2.1. Phân loại giếng
2.2. Các phương pháp khoan
2.3. Các yêu cầu của giếng khoan thăm dò - khai thác nước
2.4. Công nghệ khoan, kết cấu giếng, mở vỉa, gọi dòng và
bơm thí nghiệm
III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
189
BM. KHOAN & KHAI THÁC
I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Nội dung:
Tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước
Công tác chuẩn bị thi công giếng khoan
Địa tầng và cấu trúc giếng
Quy trình công nghệ thi công giếng khoan
Các phương pháp hoàn thiện giếng và gọi dòng sản phẩm
Các phương pháp bơm thí nghiệm và khai thác sản phẩm
Ghi chép số liệu tại hiện trường
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
190
BM. KHOAN & KHAI THÁC
NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP
Yêu cầu thực tập:
Ghi chép chung về buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc
điểm công trình...)
Ghi chép về tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước
Tham gia, tìm hiểu công tác chuẩn bị trước khi khoan
Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan thăm dò
khai thác nước
Tham gia, tìm hiểu và báo cáo quy trình thi công giếng khoan
Tham gia, tìm hiểu và báo cáo về các công tác bơm thí nghiệm
và khai thác sản phẩm
Mô tả cột địa tầng và cấu trúc giếng khoan tại vị trí thực tập
khoan thăm dò khai thác nước.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
191
BM. KHOAN & KHAI THÁC
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Phân loại giếng và các phương pháp khoan
2.2. Một số yêu cầu cơ bản đối với giếng khoan
2.3. Công nghệ khoan
2.4. Tính toán sơ bộ về ống lọc
2.5 Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
2.6 Trám giếng khoan
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
192
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.1. Phân loại giếng và các phương pháp khoan
1. Phân loại giếng khoan
2. Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
3. Khoan xoay thổi khí
4. Khoan xoay rửa nghịch
5. Khoan đập cáp
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
193
BM. KHOAN & KHAI THÁC
1. Phân loại giếng khoan
Tùy theo mục đích sử dụng có thể phân thành các kiểu giếng
khoan thăm dò khai thác nước như sau:
TT
KIỂU GIẾNG
ỨNG DỤNG
1
Tìm kiếm-đo vẽ
bản đồ
Tìm kiếm phục vụ cho công tác bản đồ tỉ lệ nhỏ
2
Thăm dò
Dùng cho mục đích thăm dò nước
3
Thăm dò - khai
thác
Dùng cho việc thăm dò chi tiết và có thể chuyển sang
mục đích khai thác được
4
Khai thác
Khai thác nước
5
Tháo khô hoặc
hạ thấp mực
nước
Sử dụng để tháo khô hoặc hạ thấp mực nước theo từng
cấp phục vụ cho các công trình xây dựng hoặc khai
khoáng
6
Quan trắc
Dùng cho giai đoạn thăm dò và thăm dò- khai thác để
đánh giá chất lượng và trữ lượng nước
7
Tăng áp
Bơm ép tạo kho chứa ngầm hoặc các dòng chảy ngầm
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
194
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phân loại giếng khoan
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
195
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phân loại giếng khoan
Tuy có nhiều khả năng ứng dụng trong nền kinh tế Quốc dân
nhưng tất cả các giếng khoan địa chất thủy văn trên áp dụng
các phương pháp khoan sau:
Khoan xoay - rửa thuận
Khoan xoay - thổi khí
Khoan xoay - rửa nghịch
Khoan đập cáp
Ngoài ra người ta còn phân loại giếng khoan theo đường kính
và theo độ sâu …
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
196
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2. Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
Bộ dụng cụ khoan tuần tự
từ dưới lên bao gồm:
Lưỡi
choòng
khoan
khoan
hoặc
(13)
đến ống mẫu (nếu có)
(12)
Đầu chuyển tiếp (11)
Cần khoan (9) (10)
(có thể có cần nặng)
Và trên cùng là cần
chủ đạo (7)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
197
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
Rửa thuận: đây là một phương pháp rửa mùn khoan ở đáy lỗ
khoan, đem mùn từ đáy lên khỏi mặt đất thông qua khoảng
không vành xuyến giữa bên ngoài cần khoan và thành trong lỗ
khoan.
Như vậy đường đi của dung dịch như sau: nước rửa từ hố
dung dịch hút qua ống (5) nhờ máy bơm piston sau đó đẩy
qua ống cao áp (4), qua đầu xanhich (6), qua cần chủ đạo (7)
và các cần khoan (9) qua ống mẫu (12) và lưỡi khoan (13) làm
sạch mùn khoan ở đáy sinh trong khi khoan đem qua khoảng
không vành xuyến và đi lên mặt đất qua các máng dẫn, hố
lắng mùn và tràn về hố chứa dung dịch.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
198
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
Phương pháp khoan xoay có rửa thường được sử dụng hai
kiểu máy khoan là máy khoan có đầu mâm cặp điều khiển áp
lực lên đáy bằng thủy lực (áp lực dầu ép) và quay cần chủ đạo
nhờ mâm cặp này, kiểu máy khoan này thường là kiểu tĩnh tại
đặt trên sắt xi và di chuyển nhờ vào cẩu và xe tải.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
199
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
Loại máy khoan khác là kiểu roto, loại này không có mâm cặp
mà thay bằng bàn roto, cần chủ đạo quay nhờ bàn roto này và
điều khiển áp lực lên đáy lỗ khoan nhờ bộ phanh tời, hệ thống
cáp và toàn bộ hệ cần.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
200
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Phương pháp khoan xoay - rửa thuận
Như vậy trong khoan địa chất thủy văn thì phương pháp khoan xoay
rửa thuận sử dụng các thiết bị khoan tĩnh tại và tự hành còn điều áp
lên đáy giếng bằng hai kiểu: thủy lực (mâm cặp - trục spinden) và
phanh tời - hệ cột cần khoan (khoan roto).
Phương pháp khoan roto sử dụng trong
khoan địa chất thủy văn phổ biến hơn vì có
tốc độ khoan rất cao, có thể đạt tới 30m/h
thuận lợi cho công đoạn mở vỉa và gọi
dòng tránh được các sự cố sập lờ.
Phương pháp điều áp thủy lực chỉ sử dụng
cho các giếng có địa tầng đá cứng và rắn
chắc.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
201
BM. KHOAN & KHAI THÁC
3. Khoan xoay thổi khí
Phương pháp này chỉ ứng dụng trong những vùng đất đá
mềm, bở rời nhưng khô, bởi vậy phương pháp này tại Việt
nam rất ít phổ biến cho khai thác nước mà chỉ phổ biến trong
các vùng mỏ khoáng sản cứng.
Về cơ bản, đường đi của khí nén cũng tuần tự như phương
pháp khoan xoay rửa thuận nhưng có một điểm khác cơ bản
là:không sử dụng dung dịch mà dùng khí nén áp suất cao nhờ
máy nén khí.
Kiểu cấu trúc choòng khoan cũng có phần khác để phù hợp
với phương pháp khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
202
BM. KHOAN & KHAI THÁC
4. Khoan xoay rửa nghịch
Khoan rửa nghịch hoàn toàn có ưu điểm đặc biệt khi khoan những
giếng nước có đường kính lớn hơn 350-400mm.
Trong khoan rửa nghịch, bộ dụng cụ khoan hoàn toàn tương tự như
khoan rửa thuận nhưng thông thường cần khoan sử dụng kích thước
lớn hơn, cụ thể đường kính thay đổi từ 114-219mm.
Bơm dung dịch cũng sử dụng loại lưu lượng lớn hơn tùy thuộc vào
đường kính và độ sâu giếng khoan thi công.
Nước rửa được bơm nhờ bơm dung dịch đi từ máy bơm đến khoảng
không vành xuyến tới đáy giếng làm sạch mùn khoan và đáy giếng,
sau đó đi vào trong cột cần khoan và đi qua sàn rung tới hố chứa
dung dịch.
Như vậy chu trình đi của nước rửa nghịch ngược với trong trường
hợp rửa thuận.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
203
BM. KHOAN & KHAI THÁC
5. Khoan đập cáp
Khoan đập cáp hiện nay rất ít
sử dụng vì nó đạt được tốc độ
khoan thấp, hao tốn năng
lượng, hay bị sự cố và chiều
sâu giếng khoan bị hạn chế.
Choòng khoan hoàn toàn khác
với các phương pháp khoan
xoay, tiết diện ngang của
choòng có các hình chữ I, chữ
thập, hình móng ngựa và mũi
nhọn (pick).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
204
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan đập cáp
Sự đập trong lỗ khoan được tạo ra nhờ máy khoan có các cơ
cấu tay quay, thanh truyền chuyển động lệch tâm tạo ra các cú
đập của choòng lên đáy (hình vẽ).
Sau mỗi cú đập thì choòng tự xoay đi một góc cố định (khoảng
15 độ) theo chiều tùy theo chiều bện của cáp (cáp thuận và
cáp nghịch).
Như vậy tải trọng lên đáy nhờ vào sự rơi tự do của choòng từ
trên độ cao nhất định cách đáy lỗ khoan (thường độ cao này
trong khoảng 0,8-1,2m).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
205
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khoan đập cáp
Tần số đập cũng quyết định đến tốc độ khoan, nếu đập nhanh
quá sẽ dễ xảy ra hiện tượng rối cáp và nếu chậm quá sẽ
không đạt năng suất cao.
Khi đáy giếng khoan nhiều mùn thì tốc độ khoan sẽ chậm lại,
người ta dùng tời kéo choòng lên và dùng tời khác thả ống
múc xuống đáy múc mùn khoan cho sạch đáy.
Như vậy tốc độ khoan được quyết định bởi trọng lượng
choòng, chiều cao nâng choòng, tầng số đập và khả năng làm
sạch đáy.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
206
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.2 Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước
1. Số lượng cột ống chống trong lỗ khoan
cần giảm tới mức ít nhất, song phải bảo
đảm cách ly tốt những tầng chứa nước
không khai thác và gia cố tốt thành lỗ
khoan.
2. Gia cố thành lỗ khoan thủy văn không
cho phép ít hơn hai cột ống chống, trừ
những lỗ khoan ống chống được trám xi
măng suốt từ đáy lên tới miệng lỗ khoan.
3. Cần đặt đế của cột ống chống lên tầng
đất đá không thấm nước, đế của cột ống
khai thác trên tầng đất đá chứa nước.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
207
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước
4. Hiệu hai đường kính ống
chống trong và ngoài liên
tiếp nhau phải lớn hơn
100mm để bảo đảm trám xi
măng quanh cột ống chống
có chất lượng tốt.
5. Cột ống chống có thể lấy
bớt khi trong lỗ khoan có gia
cố lớn hơn 3 cột ống chống
và kết quả sau khi lấy bớt
cột ống chống không gây
ảnh hưởng gì tới tầng chứa
nước và thành lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
208
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước
6. Cột ống chống chỉ cho phép cắt bớt hoặc tháo bớt khi bảo
đảm các tầng nước không được khai thác không chảy vào lỗ
khoan, đất đá không rơi hoặc sập lở xuống lỗ khoan. Đầu trên
đoạn cắt hoặc tháo của cột ống chống phải để lại cao hơn đế
của cột ống chống tiếp nó một đoạn lớn hơn 5m.
7. Cấu trúc của loại ống lọc sử dụng phải phù hợp với tính chất
của tầng đất đá chứa nước. Trong tầng chứa nước có tính ăn
mòn, gây rỉ ống lọc phải làm bằng vật liệu chống ăn mòn,
chống rỉ v.v...
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
209
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước
8. Đầu trên của đoạn ống nối phần chính ống lọc khi ống lọc đặt
chìm trong lỗ khoan phải cao hơn đế ống chống một đoạn lớn
hơn 3m; giữa ống chống và đoạn ống nối này phải nắp vòng
đệm bịt kín (xem hình cơ cấu ống lọc) để tránh hiện tượng cát
sỏi bị lọt vào làm ảnh hưởng tới độ phóng thích nước của
tầng. Phần lắng của ống lọc phải có chiều dài lớn hơn 3m.
9. Chú ý khi ống lọc được nối với cột ống chống kéo suốt tới
miệng lỗ khoan hay khi tầng đất đá chứa nước có độ nứt nẻ
lớn thì không đòi hỏi phải có vòng đệm bịt kín.
10. Đường kính trong của ống khai thác phải lớn hơn đường kính
ngoài của máy bơm khai thác ít nhất 40mm nếu máy bơm đặt
chìm ở chiều sâu nhỏ hơn 30 - 100m nếu máy bơm đặt chìm
ở độ sâu hơn 20m.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
210
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.3. Công nghệ khoan
Khi khoan xoay rửa thuận hoặc nghịch thì tốc độ cơ học khoan được
quyết định trực tiếp và gián tiếp bởi 3 thống số chế độ khoan như
sau:
1. Tải trọng lên đáy P: thường tính bằng tấn hoặc kg, tải trọng lên đáy
phụ thuộc vào đường kính giếng, độ cứng của đất đá, loại choòng,
độ cứng vững của cột cần khoan. Thường tải trọng này được tính
toán theo công thức sau:
P = p.D
P = p.k
P: Tải trọng tác dụng lên đáy lỗ khoan(kg, tấn)
p: Tải trọng đơn vị tính cho 1cm đường kính choòng hoặc một
răng chính hoặc một cụm răng khi khoan lấy mẫu
D: Đường kính choòng danh nghĩa (cm)
k: Số răng chính hay số cụm răng của lưỡi khoan lấy mẫu
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
211
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Khi tải trọng lên đáy tăng lên thì tốc độ cơ học khoan tăng lên
nhưng phải đảm bảo điều kiện: P<[P], [P] là tải trọng cho phép
của choòng trước khoan hoặc tải trọng cho phép của cột cần
khoan.
2. Tốc độ quay n: tốc độ quay cột cần thường tính bằng vòng/phút,
cũng tùy thuộc vào loại đất đá, đường kính lưỡi khoan, phương pháp
khoan . . . có thể được tính toán theo công thức gần đúng hoặc tra
bảng.
3. Lưu lượng nước rửa Q: lưu lượng nước rửa trong khoan rửa thuận
thường tính bằng lit/phút hoặ m3/h được tính toán theo công thức
sau:
Q = F .V =
π
4
.( D 2 − d 2 ).V ≈ 0,8.( D 2 − d 2 ).V (m3 / h)
Q: Lưu lượng bơm (m3/h), F: Diện tích vành khăn giữa thành
giếng khoan D(m) và đường kính ngoài cột cần khoan d(m),
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
212
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
V: Tốc độ đi lên của dung dịch ờ khoảng không vành
xuyến (m/s)
•
Khi khoan hợp kim cứng V = 0,25 - 0,5
•
Khi khoan kim cương V = 0,5 -1,0
•
Khi khoan phá mẫu V = 0,6 -1,0
4. Một số thông số khác khi khoan xoay rửa thuận phải nói đến
thông số chất lượng dung dịch như:
•
γ: Tỷ trong dung dịch sét (g/cm3)
•
B: Độ thải nước của dung dịch sét (cm3/30’)
•
T: Độ nhớt qui ước của dung dịch (s)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
213
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Có nhiều loại giếng khoan nước cho nên sẽ có nhiều kiểu kết cấu
giếng khác nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về giếng khoan thăm dò - khai
thác nước.
Với đặc thù giếng này ban đầu người ta phải khoan thăm dò, nếu
những giếng thăm dò không sâu hơn 150 - 200m thì khi khoan
thăm dò sẽ không chống ống, thông thường đường kính giếng
khoan từ 91 - 132m, có khi phải sử dụng ống mẫu đơn hoặc ống
mẫu nòng đôi để lấy mẫu cát nguyên dạng.
Sau khi khoan lấy mẫu đất đến hết độ sâu yêu cần thăm dò, lỗ
khoan cần được bơm sạch đáy. Pha loãng bớt dung dịch, làm sạch
bớt mùn khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
214
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Khi tuần hoàn dung
dịch khoảng một vài
giờ sẽ tiến hành đo
carota giếng khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
215
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Tùy theo mục đích thăm dò, có thể đo nhiều
phương pháp, thông thường nhất cũng phải đo
gama tự nhiên và điện trở suất dọc theo thành
giếng.
Dựa theo hai đường cong này, người ta có thể bổ
túc được các đoạn khoan không lấy mẫu được hoặc
mất mẫu, kết hợp với kết quả thí nghiệm mẫu khoan
lấy lên để khẳng định được cốt địa tầng chính xác
từ mặt đất đến đáy thăm dò.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
216
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Từ cột địa tầng này có thể tính được các thông số khác như hệ số
thấm, thành phần độ hạt, độ lỗ rỗng, độ mặn … của tầng chứa và địa
tầng cách ly.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
217
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Với các đề án quan trọng, cần phải thả ống chống và ống lọc
tạm để bơm thử kết hợp với các giếng quan trắc tạo thành một
chùm giếng bơm thí nghiệm. Tính toán được các cấp lưu
lượng theo các độ hạ thấp mực nước của giếng chính.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
218
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Với các đề án nhỏ hoặc các tài liệu đã biết, chấp
nhận sai số tính toán lưu lượng khai thác khi chuẩn
bị kết cấu giếng người ta khoan mở rộng lỗ khoan
với đường kính lớn hơn đường kính ngoài của ống
chống từ 120-180mm.
Sau đó bơm sạch đáy, lấy bớt mùn khoan trong
dung dịch tuần hoàn, pha loãng bớt dung dịch trong
vòng một vài giờ thì bắt đầu chống ống.
Ống chống được sắp xếp theo thứ tự trên mặt đất:
ống lắng, ống lọc và các ống chống. Công việc thả
ống chống xuống giếng cũng tuần tự như vậy.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
219
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Sau khi thả ống chống
xuống giếng xong cần
tiến hành thả cột cần
khoan đến đáy giếng để
bơm rửa mùn khoan
qua van đáy (hình 3.3).
Đồng thời với quá trình
thả sạn lọc và bơm rửa
đến khi nước tuần hoàn
loãng hoàn toàn và xuất
hiện cát của tầng chứa
nước là có thể được.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
220
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Quá trình kế tiếp có thể
dùng hai biện pháp: thả
ống dẫn khí và bộ ống
airlift xuống giếng để làm
sạch giếng (thả đồng tâm
hoặc song song).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
221
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Nếu việc gọi dòng khó
khăn thì dùng piston kết
hợp bơm tia kéo và nén
mạnh trong ống chống
hoặc ống lọc để phá vỡ
kết cấu vỏ sét ngăn các
không cho nước xâm
nhập vào giếng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
222
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Sau khi bơm thổi rửa cho nước đạt được độ trong, lưu lượng
và độ hạ thấp mực nước ổn định sẽ ngưng thổi rửa và tiến
hành bơm thí nghiệm bằng bơm điện chìm (submersible
pump) hoặc bơm li tâm trục đứng (vertical turbine pump).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
223
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Công nghệ khoan
Giếng quan trắc thường bố trí theo một dãy hai đến ba giếng
có đường kính nhỏ hơn và có thể thi công từ một đến ba dãy.
Dựa vào việc bơm thí nghiệm này và kết hợp với các thông số
của giếng và tầng chứa có thể tính toán được các thông số
khác về địa chất thủy văn tầng chứa.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
224
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.4. Tính toán sơ bộ về ống lọc
Ống lọc là một dụng cụ đặc biệt được đặt trong lỗ khoan ở tầng chứa
nước; nó bảo đảm cho nước đi vào lỗ khoan dễ dàng và lọc sạch
nước khỏi các tạp chất cơ học. Mặt khác ống lọc còn giữ cho thành lỗ
khoan không bị sập lở.
Cơ cấu ống lọc gồm 3 phần: phần trên,
phần giữa là phần lọc nước, phần dưới là
ống lắng có hút. Ống lắng có tác dụng để
hứng các bụi đất đá lọc qua phần lọc của
ống
Ống lọc có thể chia ra các loại chính sau:
Ống lọc đục lỗ hoặc đục rãnh.
Ống lọc lưới
Ống lọc cuội, sỏi
Ống lọc trọng lực
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
225
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Cơ cấu chung của ống lọc có vòng bít đệm kín được đặt chìm
dưới lỗ khoan trong ống chống có thể xét sơ đồ đơn giản dưới
đây. Khóa móc hình chữ T để thả ống lọc.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
226
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Đường kính của ống lọc được xác định theo công thức:
D = 117,58
Q
I K1
trong đó:
D: Đường kính ngoài của ống lọc (mm)
Q: Lưu lượng khai thác nước của lỗ khoan theo đề án
(m3/h).
I: Chiều dài phần lọc nước của ống lọc (m)
K1: Hệ số lọc
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
227
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Khi chiều dầy tầng chứa nước nhỏ hơn 5m, chiều dài phần lọc
nước lấy bằng chiều dày tầng chứa nước.
Khi chiều dày tầng chứa nước lớn hơn 5m, chiều dài phần lọc
nước của ống lọc được xác định theo :
I=
α .Q
D
trong đó
I: Chiều dài phần lọc nước (m)
Q: Lưu lượng khai thác nước của lỗ khoan theo đề án
(m3/h)
D: Đường kính ngoài ống lọc (mm)
α : Hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vào tính chất của đất đá
tầng chứa nước (bảng 3.1)
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
228
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Bảng 3-1
Đặc tính của đất đá tầng chứa nước
Hệ số α
Cát hạt nhỏ có hệ số K1 = 2÷5
90
Cát hạt vừa có hệ số K1 = 1÷5
60
Cát hạt thô có hệ số K1 = 15÷30
50
Sỏi có hệ số K1 = 30÷70
30
Đường kính cuối cùng của lỗ khoan phụ thuộc vào loại và kích
thước của ống lọc. Các lỗ khoan dùng ống lọc đục lỗ hoặc lưới
không đổ sỏi sẽ có đường kính kết thúc nhỏ nhất. Khi dùng
các ống lọc có đổ sỏi, đường kính kết thúc tăng lên 50 đến
100mm so với lỗ khoan đặt các ống lọc khác.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
229
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Cấu trúc lỗ khoan được xác định bởi kiểu, kích thước và vị trí đặt thiết
bị bơm. Khi đặt bơm trong ống lọc, đường kính ống lọc (và đường
kính kết thúc của lỗ khoan) sẽ phụ thuộc vào kích thước của bơm.
Nếu cần đặt bơm có năng suất lớn thì người ta đưa bơm lên trên ống
lọc, trong ống khai thác. Trường hợp này, đường kính ống khai thác
được xác định bởi kích thước của bơm.
Để tạo điều kiện dễ dàng trong lắp ráp bơm, sửa chữa và quan sát vị
trí mực thủy động trong lỗ khoan nên lấy khoảng hở giữa thành ngoài
của bơm và đường kính trong của ống khai thác khoảng 50mm.
Ống lọc được thả vào lỗ khoan có thể bằng cột cần khoan hoặc ống
cột chống.
Khi dùng cột cần khoan để thả ống lọc thì lắp thêm khóa móc vào
cuối cột cần rồi lắp với với đầu đoạn ống nối trên ống lọc.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
230
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Tính toán sơ bộ về ống lọc
Nếu thành lỗ khoan không ổn định, khi thả ống lọc vào lỗ khoan phải
dùng ống chống tạm thời để bảo vệ (cắm ống chống với tầng không
thấm nước phía dưới tầng chứa nước).
Sau khi khoan thêm một đoạn để lắng cát bằng chiều dài phần ống
lắng thì thả ống lọc vào lỗ khoan. Ống chống tạm thời này được nâng
lên một đoạn khỏi phần lọc của ống lọc hoặc rút hoàn toàn ra khỏi lỗ
khoan.
Khi khai thác 2, 3 tầng chứa nước trong cùng một lỗ khoan, người ta
dùng nhiều ống lọc tương ứng với các tầng chứa nước. Giữa các
tầng không chứa nước được đặt ống liền để nối các ống lọc với
nhau.
Để tránh cát và các mảnh vụn đất đá rơi vào khoảng hở giữa ống lọc
và ống chống, hoặc thành lỗ khoan, người ta dùng các vòng bít đệm
kín để bịt các khoảng hở giữa đầu nối trên ống lọc và ống chống. Cấu
tạo của các vòng này phụ thuộc vào vật liệu sản xuất chúng, có thể
làm bằng gỗ, sợi gai, cao su, chì v.v...
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
231
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.5. Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Một trong những nhược điểm chủ yếu của phương pháp
khoan xoay có rửa bằng dung dịch sét là sự tạo thành vỏ sét
trên thành lỗ khoan và tầng đất đá chứa nước, hoặc khi khoan
dùng nước lã để rửa lỗ khoan trong tầng đất đá cứng rắn, nứt
nẻ lại thường xảy ra hiện tượng mất nước (đặc biệt trong tầng
đá vôi, đá phấn đôlômít).
Cả hai hiện tượng trên đều gây cản trở độ phóng thích nước
của tầng đất đá chứa nước trong lỗ khoan.
Khôi phục độ phóng thích nước nghĩa là phá vỡ lớp vỏ sét trên
thành lỗ khoan lấy sạch những hạt sét nhỏ ra khỏi tầng đất đá
tơi bở, hoặc rắn chắc nứt nẻ để tăng lưu lượng nước chảy vào
lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
232
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Muốn khôi phục độ phóng thích nước của tầng đất đá chứa
nước có kết quả tốt cần phải :
Trong quá trình khoan sử dụng dung dịch sét có chất
lượng tốt về độ nhớt và độ thải nước).
Khoan trong tầng đất đá chứa nước tiến hành thật khẩn
trương, tạo mọi điều kiện để đạt tốc độ cơ học khoan cao
nhất.
Sau khi kết thúc công tác khoan, tiến hành đặt ống lọc
ngay, rửa sơ bộ lỗ khoan bằng dung dịch sét có tỷ trọng và
độ nhớt nhỏ.
Làm sạch vỏ sét ngay sau khi đặt xong ống lọc và công
việc tiến hành liên tục
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
233
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Hiện nay có rất nhiều phương pháp khử sét (làm sạch vỏ sét) ở trên
thành lỗ khoan và làm sạch ống lọc. Trong phạm vi của giáo trình này
chỉ đề cập tới một số phương pháp chủ yếu sau:
Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất lớn:
Sau khi hạ xong ống lọc vào lỗ khoan, dùng máy bơm bơm
rửa bằng nước lã qua cột cần khoan từ phần trên ống lọc
xuống tới đáy. Công tác rửa được tiến hành cho tới khi trong
nước rửa có xuất hiện các slam của tầng chứa nước vừa
khoan qua.
Trường hợp không có nước để rửa lỗ khoan, ta dùng ống múc
múc dung dịch sét dưới lỗ khoan. Cứ múc như vậy cho tới khi
xuất hiện nước của tầng chứa nước và mực nước thủy tính
của tầng chứa nước ổn định là được.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
234
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Nếu tầng chứa nước là đất đá rắn chắc nứt nẻ, thì sau khi rửa
lỗ khoan bằng nước lã qua cột cần khoan hoặc múc bằng ống
múc xong, cần tiến hành dùng thiết bị bơm airslift (thiết bị
bơm dâng bằng khí nén) để rửa lỗ khoan.
Ống dâng nước được hạ xuống cách đáy lỗ khoan khoảng 0,5
mét. Máy bơm cho làm việc với công suất lớn nhất và tiến
hành đóng, ngắt đột ngột tạo điều kiện thay đổi áp suất lớn
trong lỗ khoan, làm cho các hạt sét và slam bị hút theo ra khỏi
các kẽ nứt trong tầng đất đá quanh ống lọc.
Nếu khi khoan trong tầng đất đá cứng, nứt nẻ mà dùng nước
lã để rửa lỗ khoan, thì tiến hành dùng máy bơm éclíp ngay để
khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
235
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Trường hợp tầng đất đá chứa nước là các hạt nhỏ và vừa,
cần tiến hành dùng ống múc múc đều đặn ở vùng ống lọc
(phần lọc) trước khi dùng thiết bị bơm éclíp để khôi phục
độ phóng thích nước.
Trong tất cả các trường hợp dùng thiết bị bơm éclíp cần
bơm cho tới khi nước trong hoàn toàn, cát không dâng lên
theo dòng nước, mực thủy động và lưu lượng nước của lỗ
khoan ổn định (lúc này độ phóng thích nước của tầng chứa
nước đã được khôi phục).
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
236
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất yếu phương pháp khôi phục
độ phóng thích nước của tầng chứa nước phức tạp hơn so với
trường hợp trên, cụ thể là :
Dùng máy bơm bơm nước rửa qua cột cần khoan được hạ tới
vùng ống lọc.
Dung dịch sét quanh vùng ống lọc ở phía ngoài sẽ chảy vào lỗ
khoan qua ống lọc và các lỗ nhỏ đặc biệt được đục ở ống lắng
cao hơn đế khoảng 0,5 mét.
Cứ tiến hành rửa như vậy cho tới khi đưa hoàn toàn dung dịch
sét ra khỏi lỗ khoan và xuất hiện cát dâng theo lên miệng lỗ
khoan.
Công việc tiếp theo có thể dùng thiết bị bơm éclíp hoặc dùng ống
múc. Tùy theo lưu lượng của tầng chứa nước để khôi phục hoàn
toàn độ phóng thích nước của nó.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
237
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Cuối cùng, trước khi tiến hành bơm khai thác, đổ
xuống phần ống lắng có đục lỗ một lượng đá
dăm và trên nó trám một nút xi măng để tăng
khả năng phóng thích nước của tầng chứa nước,
đồng thời đề phòng cát tràn vào lỗ khoan.
Trong tầng cát hạt nhỏ và vừa sẽ dùng nước
bơm rửa qua phần đế của ống lọc. Khi ống lọc
đặt chìm dùng cần khoan nối ren trái với đế và
đầu trên ống lọc, rồi qua đó để rửa lỗ khoan. Đế
của ống lắng cần dừng lại cách đáy khoảng 0,5
mét.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
238
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Quá trình khôi phục độ
phóng thích nước bằng
phương pháp nhờ máy bơm,
bơm nước rửa qua cột cần
khoan xuống đáy, qua đế
ống lắng dâng lên miệng lỗ
khoan qua khoảng hở giữa
phần ngoài ống lọc và thành
lỗ khoan, rửa dung dịch sét
và phá vỡ lớp vỏ sét trên
thành lỗ khoan. Đồng thời
nước rửa còn lấy ra theo
những hạt sét và slam nhỏ từ
tầng đất đá chứa nước.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
239
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Công tác rửa dừng lại khi thấy mất nước mạnh hoặc trong nước
rửa dâng lên miệng lỗ khoan thấy lẫn cát.
Sau khi rửa xong, ống lọc được đặt vào vị trí đã định, cột cần
khoan được tháo ra và lấy lên còn đế ống lắng được đổ một ít đá
dăm hoặc cuội sỏi nhỏ rồi cùng trám một nút xi măng đề phòng
cát bị xô vào lỗ khoan trong quá trình khai thác sau này.
Khoảng hở giữa đầu ống lọc và ống chống cần phải làm đệm nút
bịt kín để tránh hiện tượng cát hoặc đất đá rơi vào khoảng hở
giữa ống lọc và tầng đất đá chứa nước, đồng thời tăng khả năng
phóng thích nước của tầng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
240
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Khi cần khử sét trong tầng cát hạt vừa hoặc đặt ống lọc nhiều
tầng trong lỗ khoan, người ta rửa bằng nước lã bơm qua ống lọc
đục lỗ.
Ống đục lỗ có hai vòng lót kín bằng cao su ở hai đầu để làm nút.
Nó được thả vào lỗ khoan nhờ cột cần khoan và đặt trong ống
lọc. Nhờ cần khoan mà có thể dịch chuyển lên trên hoặc xuống
dưới để rửa từng đoạn, khi nước rửa dâng lên mang theo cát
chứng tỏ độ phóng thích nước đã được khôi phục.
Trong đất đá có hạt nhỏ, mịn, đồng đều khử sét trên thành lỗ
khoan bằng phương pháp đánh sập cho kết quả rất tốt. sau khi
đánh sập ở vùng gần ống lọc, người ta dùng ống múc để lấy vụn
đất đá bị lắng xuống phần ống lắng, hoặc dùng bơm bơm thật
mạnh, lợi dụng dòng nước xói rửa sạch và mang lên miệng lỗ
khoan. Cuối cùng phần đế ống lắng cũng được trám xi măng.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
241
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước
Để khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước mà các
phương pháp trên không có hiệu quả, ta dùng dây nổ trong lỗ
khoan đầy nước.
Phương pháp này lợi dụng của các sóng va chạm truyền đi theo
phương các đường kính. Sóng nổ sẽ phá vỡ lớp vỏ sét để khôi
phục độ phóng thích nước của tầng đất đá chứa nước.
Sau khi sử dụng dây nổ, nhất thiết phải rửa lỗ khoan hết sức cẩn
thận bằng nước lã.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
242
BM. KHOAN & KHAI THÁC
2.6. Trám giếng khoan
Người ta thường
dùng những vật liệu
có tính dẻo hoặc chặt
xít, không thấm nước
để trám cột ống
chống, tức là để làm
chắc và kín khoảng
hở giữa ống chống
với thành lỗ khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
243
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Trám giếng khoan
Tác dụng chủ yếu của việc trám lỗ khoan là :
Phân cách các tầng khoáng sản lỏng (dầu, nước...), khí
(khí đốt...) hoặc cứng (muối mỏ...) với các tầng lân cận ở
trong lỗ khoan để tránh sự xâm nhập lẫn nhau làm mất
tính chất bản thân khoáng sản.
Làm kín toàn bộ lỗ khoan để bảo vệ các tầng khoáng sản
khỏi bị các tác dụng phong hóa, mặt khác ngăn ngừa
nước ở phía trên có thể theo lỗ khoan mà xâm nhập vào
các công trình khai thác sau này.
Gia cố thành lỗ khoan chống lại các hiện tượng phức tạp
về địa chất như sập lở, mất nước, nước xâm nhập... mà
không cần phải chống ống.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
244
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Trám giếng khoan
Từ các tác dụng đó, ta thấy lỗ khoan có thể chỉ cần trám
từng tầng hoặc cũng có thể được trám toàn bộ từ đáy lên
tới miệng.
Khi trám bịt từng tầng, các vật liệu trám sẽ tạo nên một lớp
vỏ bảo vệ che kín lên tầng đó và có thể "bắt rễ" sâu vào
đất đá ở thành vách.
Còn khi trám toàn bộ (hay thường gọi là trám lấp) các vật
liệu trám sẽ làm đầy lỗ khoan theo suốt chiều sâu của nó.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
245
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Trám giếng khoan
Hiện nay để trám lỗ khoan người ta thường dùng hai vật liệu
cơ bản là đất sét và xi măng:
1. Đất sét: cần sử dụng loại sét quánh, dẻo, không chứa các
phần tử cứng. Hỗn hợp với nước nó sẽ tạo ra hai loại vật
liệu trám là đất sét nhão và dung dịch sét.
2. Xi măng: cần sử dụng loại xi măng pooclăng có chất
lượng cao (mac 500 và 600), còn tươi, tức là không để
quá hai tháng sau khi sản xuất.
Người ta dùng xi măng để trám dưới dạng dung dịch, với tỉ
lệ giữa nước và xi măng khô (theo trọng lượng) thường là
0,4 - 0,5.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
246
BM. KHOAN & KHAI THÁC
Trám giếng khoan
3. Gel xi măng: là loại vật liệu trám trung gian giữa hai loại trên. Nó
là hỗn hợp của xi măng với dung dịch sét, tỉ lệ giữa chúng được
xác định trong phòng thí nghiệm theo các điều kiện sử dụng cụ
thể. (thí dụ: để trám chống mất nước, có thể trộn 1 m3 dung dịch
sét có tỷ trọng δ = 1,1 đến 1,2 g/cm3 1600 đến 800 kg xi măng).
Tuy nó có thời gian đông cứng lâu hơn và có độ bền sau khi
đông cứng kém hơn, nhưng nó lại ưu điểm so với dung dịch xi
măng là có tính linh động cao, nên dễ bơm và dễ xâm nhập vào
các khe nứt của đất đá.
Có 3 loại trám trong khai thác nước là:
a. Trám cách ly nhiễm bẩn và nhiễm mặn
b. Trám cách ly các địa tầng đặc biệt
c. Trám lấp giếng khoan.
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
247
BM. KHOAN & KHAI THÁC
III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC
Điều kiện thực tập
Xe khoan thăm dò khai thác nước
Công trình khoan thăm dò khai thác nước
Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
Cách thức tổ chức
Tổ chức theo nhóm thực tập khoan thăm dò khai thác nước ở
Khu Linh trung Đại học Quốc gia Tp. HCM
Hoặc công trình khoan khảo sát địa chất công trình
thực tế tại TP. HCM hoặc các tỉnh thành lân cận ...
Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác
248
BM. KHOAN & KHAI THÁC
- Xem thêm -