Giữa yêu cầu độ sâu giếng và dạng tháp của máy khoan giếng tồn tại một chuỗi đánh giá cần được triển khai tuần tự. Trong tài liệu sản phẩm WR500S xuất hiện đồng thời một số con số: độ sâu khoan tối đa 500 m, cần khoan 6 m, tháp ống lồng, trọng lượng toàn máy khoảng 10,6 T, kích thước ngoài khoảng 6,52 × 1,85 × 2,51 m. Những con số này không song song mà có mối quan hệ thứ tự — việc xác định mục nào trước sẽ quyết định phạm vi lựa chọn của các mục sau. Bài viết này triển khai theo thứ tự đó, chỉ dựa trên tài liệu sản phẩm đã công bố trên trang này, những phần tài liệu chưa đề cập sẽ được giải thích riêng.
Bước 1: Độ sâu giếng mục tiêu không bằng độ sâu khoan tối đa của thiết bị
Trong tài liệu WR500S, độ sâu khoan tối đa ghi là 500 m, đường kính khoan 105–400 mm. Nhưng cùng tài liệu đó cũng lưu ý rằng độ sâu cấp 500 mét không có nghĩa mỗi giếng đều phải khoan tới 500 mét, độ sâu giếng cuối cùng nên được xác định theo điều kiện địa chất thủy văn địa phương và vị trí tầng chứa nước. Đặt thông tin này lên đầu thứ tự đánh giá là vì nó quyết định câu hỏi "có cần bước vào cấp 500 mét hay không", chứ không phải "chọn loại tháp nào".
Ở bước này, cần phân biệt hai loại độ sâu: độ sâu thành giếng mục tiêu và dung sai độ sâu dự phòng để ứng phó với thay đổi địa tầng, vị trí tầng chứa nước không chắc chắn. Cả hai cùng xác định giới hạn dưới của năng lực khoan thiết bị, nhưng đều không trực tiếp quyết định kết cấu tháp. Nếu độ sâu thành giếng thực tế của dự án ổn định ở khoảng nông hơn, thì liệu các năng lực còn lại của thiết bị cấp 500 mét có còn cần thiết hay không cần được đánh giá cùng với các điều kiện phía sau.
Bước 2: Chiều dài cần khoan và phương thức nối cần
Trong tài liệu trên trang này, WR500S hỗ trợ cần khoan 6 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 89 mm. Chiều dài cần khoan được xếp trước dạng tháp là vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến số lần nối cần của mỗi giếng, từ đó ảnh hưởng đến tỷ lệ thời gian phụ trợ. Tài liệu WR500S ghi rõ rằng với độ sâu lỗ khoan cấp 500 mét, giảm số lần nối cần có thể giảm đáng kể thời gian phụ trợ.
Chiều dài cần khoan ở đây còn kéo theo hai thông số. Thứ nhất là chiều cao hiệu dụng sau khi tháp mở rộng — cần khoan 6 m cần được nâng hạ trong tháp, chiều cao tháp phải tương thích. Thứ hai là tời phụ, trong tài liệu lực nâng tời phụ của WR500S là 1,5 T, có thể dùng để vận chuyển búa khoan DTH, cần khoan, dụng cụ ống chống và các phụ kiện khác; khi dùng cần khoan 6 m, cần thiết lập hợp lý điểm treo và dẫn hướng thủ công, tránh cần khoan lắc ngang, va chạm tháp.
Do đó ở bước này, cần xác nhận: dự án dự định dùng cần khoan dài bao nhiêu, chiều dài này có tương thích với chiều cao mở rộng tháp và phương thức nâng hạ của máy được chọn hay không.
Bước 3: Cân nhắc lựa chọn dạng tháp
Đặt dạng tháp ở bước thứ ba là vì nó đồng thời chịu ràng buộc từ hai bước trước. WR500S sử dụng kết cấu tháp ống lồng. Tài liệu giải thích về tháp ống lồng tập trung vào hai trạng thái vận chuyển và thi công: ở trạng thái vận chuyển có thể rút ngắn kích thước ngoài thiết bị, thuận lợi cho xếp xe, lưu thông đường bộ và chuyển công trường giữa các dự án; sau khi đến hiện trường mở rộng tháp lại có thể hỗ trợ thi công liên tục với cần khoan 6 m.
Đoạn này hàm ý một mối quan hệ đánh đổi. Hỗ trợ cần khoan 6 m nghĩa là sau khi mở rộng tháp cần đủ chiều cao; tháp dài cố định cũng đáp ứng được mục này, nhưng sẽ thay đổi kích thước ngoài ở trạng thái vận chuyển. Kết cấu ống lồng xử lý riêng hai trạng thái này. Để đánh giá một dự án có phù hợp hay không, cần nhìn đồng thời cả hai đầu: hiện trường có cần giảm số lần nối cần nhờ cần khoan 6 m hay không, và thiết bị có cần thường xuyên di chuyển giữa các công trường, trên đường có tồn tại hạn chế về khả năng lưu thông hay không.
Trong tài liệu, các thông số liên quan trực tiếp đến vận chuyển còn có trọng lượng toàn máy và kích thước ngoài: trọng lượng toàn máy khoảng 10,6 T, kích thước ngoài khoảng 6,52 × 1,85 × 2,51 m. Khi vận chuyển nên bố trí xe phẳng theo tải trọng xe, giới hạn chiều rộng và chiều cao đường, đồng thời kiểm tra khóa tháp ống lồng, điểm cố định thiết bị và trạng thái buộc cần khoan. Sau khi đến hiện trường cũng nên dự phòng đủ không gian mở rộng tháp. Những mục này thuộc công việc triển khai sau khi chọn dạng tháp, không thay đổi thứ tự đánh giá phía trước.
Bước 4: Quay lại kiểm tra năng lực tải và quay
Sau khi xác định dạng tháp, mới có thể bước vào kiểm tra thông số liên quan trực tiếp đến công nghệ khoan. Dữ liệu WR500S được đưa ra trong tài liệu trên trang này như sau:
| Hạng mục thông số | Giá trị |
|---|---|
| Độ sâu khoan tối đa | 500 m |
| Đường kính khoan | 105–400 mm |
| Lực nâng | 30 T |
| Mô-men xoắn quay | 11000 / 5500 N·m |
| Tốc độ quay tối đa | 75 / 150 r/min |
| Áp lực trục tham khảo | 6 T |
| Tốc độ đẩy nhanh / nâng nhanh | 48 m/min / 29 m/min |
| Lực nâng tời phụ | 1,5 T |
| Công suất động cơ | 110 kW (Yuchai) |
Hạng mục lực nâng có quan hệ trực tiếp nhất với độ sâu khoan. Tài liệu giải thích rằng ở độ sâu lỗ khoan cấp 500 mét, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và trọng lượng ống chống đều tăng rõ rệt, lực nâng 30 T thuận lợi cho nâng hạ cần bình thường, thu hồi búa DTH và một phần công việc ống chống. Tài liệu cũng lưu ý rằng nếu xuất hiện lực cản nâng cần bất thường, nên làm sạch lỗ trước và đánh giá trạng thái thành lỗ và dụng cụ khoan, tránh trực tiếp dùng lực nâng tối đa để xử lý cưỡng bức.
Phần quay có hai chế độ: 11000 / 5500 N·m tương ứng 75 / 150 r/min. Tài liệu giải thích rằng chế độ mô-men xoắn cao tốc độ thấp phù hợp với đường kính lớn, đá cứng và tải cao, chế độ tốc độ cao hơn phù hợp với giai đoạn khoan có lực cản tương đối nhỏ. Hiện trường nên điều chỉnh thông số quay theo đường kính lỗ, búa DTH và trạng thái xả mùn. Áp lực trục 6 T dùng để điều khiển cấp tiến dụng cụ khoan, đẩy nhanh và nâng nhanh chủ yếu phục vụ di chuyển đầu động lực và thao tác cần khoan. Tài liệu cũng nêu rõ rằng hiệu quả tiến độ thực tế trong địa tầng vẫn chịu ảnh hưởng của tính chất đá, mũi khoan, máy nén khí và phương thức vận hành.
Bước 5: Lộ trình công nghệ và cấp khí kèm theo
WR500S hỗ trợ khoan DTH và khoan quay bằng dung dịch, tài liệu đề cập có thể chuyển đổi công nghệ theo tình hình tầng lỏng lẻo phía trên và tầng đá phía dưới. Trong đó điều kiện cấp khí liên quan đến DTH được đưa ra riêng: áp suất làm việc khuyến nghị 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Tài liệu cũng giải thích rằng khi đường kính lỗ tăng, địa tầng cứng hơn, độ sâu lỗ tăng hoặc độ cao tăng, yêu cầu về lưu lượng máy nén khí sẽ cao hơn, chọn máy nén khí nên xem xét đồng thời áp suất và lưu lượng, không chỉ nhìn một chỉ số áp suất.
Ở tầng lộ trình công nghệ này, tài liệu phân biệt tiền đề xử lý một số loại địa tầng:
- Địa tầng đá nguyên vẹn (granite, đá vôi, sa thạch, v.v.): có thể dùng búa DTH áp suất trung bình, cao kèm mũi khoan; khi khoan đá cứng cần đảm bảo bôi trơn búa DTH, đủ lưu lượng gió và xả mùn liên tục.
- Đá phong hóa và địa tầng xen kẽ cứng mềm: nên điều chỉnh thông số kịp thời theo mô-men xoắn quay và lực cản cấp tiến; khi tầng phong hóa phía trên dày, có thể dùng ống chống hoặc dung dịch ổn định lỗ.
- Tầng đất, đất sét, tầng cát và lớp phủ sỏi cát: có thể tạo đoạn lỗ ổn định bằng tuần hoàn dung dịch, ống chống hoặc biện pháp ổn định lỗ khác, rồi chuyển sang DTH khi vào đá.
- Đới đứt gãy, khe nứt và địa tầng rò khí: tài liệu lưu ý có thể gây rơi khối, rò khí, kẹt cần và xả mùn bất thường, cần giảm cấp tiến quá nhanh, duy trì làm sạch lỗ liên tục, và tùy tình hình hiện trường dùng bọt hoặc ống chống; nếu mất khí rõ rệt, nên đánh giá có khe nứt lớn hay hang hốc hay không, thay vì chỉ tăng áp suất máy nén khí.
- Tầng chứa nước và điều kiện nước phun mạnh: sau khi vào tầng chứa nước chính, nước ngầm sẽ thay đổi trạng thái xả mùn trong lỗ và làm việc của búa DTH, cần ghi lại độ sâu tầng chứa nước kịp thời, và điều chỉnh cấp khí, làm sạch lỗ và phương thức ống chống theo lưu lượng nước phun.
Tài liệu còn liệt kê phạm vi phụ kiện tùy chọn: bơm dung dịch, bơm ly tâm, máy phát điện và bơm bọt. Dự án nhiều tầng lỏng lẻo coi trọng hệ thống dung dịch hơn, dự án đá cứng phụ thuộc nhiều hơn vào máy nén khí và búa DTH, địa tầng rò khí nghiêm trọng có thể cần hỗ trợ bọt. Tài liệu không đưa ra bảng chọn tương ứng giữa các phụ kiện này và điều kiện cụ thể.
Bước 6: Điều kiện mặt bằng, hỗ trợ và di chuyển
Bước cuối cùng kiểm tra sự phù hợp giữa thiết bị và mặt bằng. Dữ liệu liên quan của WR500S trong tài liệu trên trang này là: tốc độ di chuyển bánh xích khoảng 3 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°, hành trình chân thủy lực 1,6 m. Tài liệu giải thích rằng kết cấu bánh xích phù hợp với đường sỏi đá khu mỏ, đường nông thôn và mặt bằng không bằng phẳng thông thường; do trọng lượng toàn máy khoảng 10,6 T, khi chuyển công trường nên tập trung xác nhận khả năng chịu tải mặt đất, độ dốc và tình trạng trơn ướt.
Hạng mục chân thủy lực liên quan đến ổn định khi thi công cấp 500 mét. Tài liệu đề cập rằng thi công giếng nước cấp 500 mét có chu kỳ dài, trạng thái ngang bằng của thiết bị sẽ ảnh hưởng đến lực tháp và kiểm soát độ xiên lỗ; mặt đất mềm nên tăng tấm đệm, tránh chân thủy lực chịu lực lâu dài gây lún. Ngoài ra, trong kiểm tra hàng ngày nên tập trung kiểm tra ray dẫn hướng tháp ống lồng, xi lanh, chốt và kết cấu khóa; khi dùng cần khoan 6 m, cần đảm bảo tháp mở rộng hoàn toàn và cố định chắc chắn.
Những phần tài liệu chưa trả lời trong thứ tự đánh giá này
Sau khi đi hết thứ tự trên, vẫn còn một số loại thông tin nằm ngoài phạm vi tài liệu đã công bố trên trang này, không thể đưa ra kết luận dựa trên đó:
- Tài liệu địa chất thủy văn tại địa điểm dự án cụ thể, độ sâu tầng chứa nước và lượng nước xuất dự kiến thuộc tài liệu phía dự án, cần do bên dự án cung cấp.
- Kích thước ống giếng, thông số bơm chìm và thiết kế cụ thể kết cấu thân giếng thành giếng, tài liệu chỉ đề cập ở khâu thành giếng rằng nên thiết kế đường kính lỗ và kết cấu thân giếng theo lượng nước xuất dự kiến, kích thước ống giếng và thông số bơm chìm, chưa đưa ra quan hệ tương ứng số liệu cụ thể.
- Model khớp cụ thể và tổ hợp lưu lượng giữa máy nén khí và máy chính, tài liệu chỉ đưa ra khoảng áp suất khuyến nghị và lưu lượng khí tiêu thụ, cùng giải thích định hướng rằng yêu cầu lưu lượng sẽ tăng trong các điều kiện khác nhau.
- Hiệu quả tiến độ thực tế dưới các địa tầng khác nhau, tài liệu nêu rõ là chịu ảnh hưởng của tính chất đá, mũi khoan, máy nén khí và phương thức vận hành, lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn.
Những loại thông tin này quyết định liệu yêu cầu độ sâu giếng có thể thực sự được triển khai hay không, nhưng chúng không thuộc phạm vi bảng thông số thiết bị có thể trả lời, cần được xác minh riêng ở giai đoạn xác nhận chọn máy.