Khi trong cùng một lỗ khoan vừa có đá phong hóa vừa có đá cứng nguyên khối, giàn khoan phải đối mặt không phải một loại địa tầng mà là một chuỗi trạng thái làm việc cần chuyển đổi qua lại. Đá phong hóa tương đối rời rạc, thành lỗ dễ mất ổn định, lượng mùn trào ra lớn; đá cứng nguyên khối có lực cản lớn, tiến độ chậm, đòi hỏi cấp khí liên tục ổn định. Nếu xử lý hai đoạn này như một việc, quy trình dễ bị tắc ở một đoạn nào đó. Dưới đây lấy thông số WR400QS đã công bố trên trang này làm mẫu, giải thích điều kiện áp dụng của thiết bị cấp 400 m trong đoạn khoan xen kẽ như vậy, chỉ dùng các giá trị và mô tả xuất hiện trong tài liệu làm căn cứ.
Trước tiên tách từ "xen kẽ" ra
Xen kẽ không có nghĩa là trộn đều. Nó thường biểu hiện: tầng phủ và tầng phong hóa phía trên dày, đi xuống vào khối đá nguyên khối hơn, giữa chúng có thể còn kẹp đới đứt gãy hoặc đoạn nứt nẻ. Các địa tầng áp dụng được liệt kê trong tài liệu WR400QS gồm đá phong hóa, đá vôi, đá cát, đá granit, đồng thời ghi rõ hỗ trợ khoan quay bằng dung dịch, có thể xử lý tầng đất, đất sét, tầng cát và các địa tầng rời rạc khác. Điều này có nghĩa cùng một thiết bị trên một mặt cắt lỗ khoan chủ yếu cần chuyển đổi phương thức khoan và thông số làm việc, chứ không phải đổi máy.
Những điều kiện nào thuộc phạm vi thiết bị có thể đáp ứng, những điều kiện nào thuộc phạm vi hiện trường phải phán đoán riêng, cần liệt kê tách biệt.
Đoạn tầng phong hóa: giải quyết thành lỗ trước, rồi mới nói đến tiến độ
Tài liệu có một lưu ý rõ ràng đối với địa tầng rời rạc: khi tầng phủ phía trên dày, nên ưu tiên giải quyết ổn định thành lỗ, rồi mới vào tầng đá để khoan búa DTH khí nén. Câu này xác định thứ tự phán đoán cho đoạn tầng phong hóa — nó không phải vấn đề "dùng mũi khoan gì", mà là thành lỗ có thể trụ đến đoạn khoan tiếp theo hay không.
Một số mục liên quan đến thông số trong đoạn này
- Hệ thống quay cung cấp hai chế độ 8000 / 4000 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 75 / 150 r/min, giai đoạn lực cản nhỏ, lượng mùn trào ra lớn có thể chọn cấp tốc độ cao hơn.
- Giá trị tham khảo áp lực trục 4 T, dùng cho điều khiển cấp tiến.
- Thiết bị có thể tùy chọn bơm dung dịch, bơm ly tâm, bơm bọt, dùng cho bảo vệ thành, mang mùn và thoát nước.
- Hành trình chân thủy lực 1,6 m, dùng để san phẳng và ổn định hỗ trợ trên nền đất mềm, tài liệu lưu ý nền đất mềm nên dùng tấm đệm.
Ở đây cần phân biệt một điểm: ổn định thành lỗ chủ yếu do hệ dung dịch, phương án ống chống và nhịp cấp tiến kiểm soát, cấp quay và áp lực trục chỉ là biến số vận hành trong đó. Tài liệu không đưa ra tốc độ quay hoặc tỷ lệ dung dịch cụ thể tương ứng với một loại đá phong hóa nào, phần này thuộc phạm vi công nghệ hiện trường.
Vào đá cứng nguyên khối: cấp khí căng hơn giá trị áp lực
Đến đoạn đá nguyên khối, mâu thuẫn chính chuyển từ thành lỗ sang đáy lỗ. Tài liệu ghi rõ khi khoan búa DTH khuyến nghị áp suất làm việc 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min, có thể khớp với búa DTH dòng áp suất trung bình và cao; đồng thời lưu ý, với đường kính lỗ lớn hơn, đá cứng nguyên khối hoặc điều kiện độ cao lớn, lưu lượng máy nén khí có đủ hay không thường quan trọng hơn việc chỉ đạt giá trị áp suất.
Ý nghĩa của lưu ý này đối với cấp 400 m
Sau khi độ sâu lỗ tăng, máy nén khí cùng lưu lượng phải khắc phục tổn thất dọc đường lớn hơn, lưu lượng và áp suất hiệu dụng đến đáy lỗ đều giảm. Trong đá cứng nguyên khối, việc trào mùn dựa vào dòng khí đi lên ổn định, một khi lưu lượng gió không đủ, mùn tích tụ đáy lỗ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ và trạng thái dụng cụ khoan. Vì vậy đoạn đá cứng trong địa tầng xen kẽ, căn cứ phán đoán không phải "áp suất danh định của máy nén khí có đủ không", mà là đáy lỗ thực tế có duy trì được trào mùn liên tục hay không.
Tài liệu còn lưu ý, nếu mùn trào ra giảm hoặc áp suất gió bất thường, nên ưu tiên phán đoán có tắc nghẽn, rò gió hoặc tích mùn đáy lỗ hay không, chứ không đơn giản tăng cấp tiến. Thứ tự xử lý này nên thực hiện theo đúng ý nghĩa gốc.
Lực nâng và thao tác nhanh đảm nhận gì ở từng đoạn
Lực nâng 22 T của WR400QS, theo giải thích trong tài liệu là khi độ sâu lỗ tăng, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và trọng lượng ống chống đều tăng, năng lực nâng lớn hơn có lợi cho việc đưa thả cần khoan bình thường, thu hồi dụng cụ khoan và xử lý ống chống. Nó có tác dụng ở cả đoạn tầng phong hóa và đoạn đá cứng, nhưng cách tác dụng khác nhau: tầng phong hóa thường liên quan đến xử lý ống chống hơn, đoạn đá cứng chủ yếu dùng cho đưa thả cần khoan và thu hồi dụng cụ khoan.
Cùng tài liệu định vị rất rõ tốc độ cấp tiến nhanh 56 m/min, nâng nhanh 29 m/min — chủ yếu dùng cho đầu động lực hồi vị, thao tác cần khoan và các động tác không khoan, tốc độ tiến thực sự trong tầng đá phụ thuộc vào địa tầng, mũi khoan, búa DTH và năng lực máy nén khí. Nhóm giá trị này không nên được coi là dự kiến tiến độ.
Ngoài ra, tài liệu ghi rõ khi gặp kẹt cần, thu hẹp đường kính hoặc thành lỗ rơi khối, nên ưu tiên giải quyết bằng làm sạch lỗ và điều chỉnh công nghệ, chứ không đơn thuần dựa vào lực nâng tối đa để kéo mạnh. Điều này đặc biệt cần lưu ý ở ranh giới tầng phong hóa và đá cứng, vì rơi khối và thu hẹp đường kính dễ xuất hiện đúng ở vị trí ranh giới này.
Đới đứt gãy và đoạn nứt nẻ: tín hiệu cần giảm tốc
Mô tả về đới đứt gãy trong tài liệu là có thể gây rơi khối, rò gió và kẹt cần, khuyến nghị giảm cấp tiến quá nhanh, duy trì làm sạch lỗ liên tục, và tùy theo rò gió và tình trạng thành lỗ sử dụng bọt, ống chống hoặc biện pháp hỗ trợ khác; nếu lực cản quay của dụng cụ khoan đột ngột tăng, kịp thời phán đoán trong lỗ có rơi khối hoặc thu hẹp đường kính hay không.
Trong địa tầng xen kẽ, đới đứt gãy thường kẹp đúng giữa tầng phong hóa và đá nguyên khối, hoặc xuất hiện ở vị trí đột biến tính chất đá. Đoạn này không thuộc "rời rạc" cũng không thuộc "nguyên khối", về thông số không tìm được một cấp riêng, cần điều chỉnh thời gian thực theo phản hồi trong lỗ. Tài liệu không đưa ra tiêu chí định lượng cho đới đứt gãy, ở đây cần nói rõ như vậy.
Sau khi vào tầng chứa nước, căn cứ phán đoán sẽ thay đổi
Tài liệu lưu ý, sau khi vào tầng chứa nước chính, nước ngầm sẽ thay đổi việc thải mùn trong lỗ và trạng thái làm việc của búa DTH, cần kịp thời ghi lại độ sâu tầng xuất nước, và điều chỉnh cấp khí, làm sạch lỗ và phương thức ống chống theo lưu lượng nước trào; giai đoạn thành giếng còn cần đặt ống lọc và đoạn chặn nước hợp lý theo vị trí tầng chứa nước.
Trong lỗ có đá phong hóa xen kẽ đá nguyên khối, tầng chứa nước có thể nằm ở bất kỳ đoạn nào. Đoạn nước trào mạnh sẽ làm suy yếu hiệu quả thải mùn khí nén, lúc này tiếp tục khoan theo thông số cấp khí ban đầu, mẫu trào và trạng thái đáy lỗ đều sẽ thay đổi. Đoạn này thuộc điều kiện làm việc cần điều chỉnh theo lưu lượng nước trào thực tế, tài liệu không đưa ra ngưỡng cụ thể.
Phía thiết bị còn một số mục liên quan đến thi công chu kỳ dài
- Trọng lượng toàn máy khoảng 8,6 T, kích thước ngoài khoảng 6,25 × 1,7 × 2,39 m, tốc độ di chuyển bánh xích khoảng 3 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°, khi chuyển trường cần chú ý sức chịu tải mặt đất, ổn định mái dốc và tuyến vận chuyển.
- Sử dụng động cơ Weichai 103 kW, thi công lỗ trung sâu và đá cứng kéo dài lâu hơn, tài liệu lưu ý nên định kỳ vệ sinh lọc khí và két tản nhiệt, chú ý làm mát động cơ và chất lượng nhiên liệu.
- Lực nâng tời phụ 1,5 T, có thể dùng để vận chuyển búa DTH, cần khoan, ống chống và phụ kiện hiện trường.
- Hỗ trợ cần khoan 6 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 89 / 102 mm.
Đây là các điều kiện ở cấp toàn máy, trong địa tầng xen kẽ sẽ không thay đổi vì đổi đoạn, nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến việc một quy trình có thể thực hiện liên tục hay không.
Những điều kiện tài liệu chưa đưa ra, cần xác nhận riêng
Các điểm sau không tìm thấy căn cứ trong tài liệu công khai trên trang này, không nên tự suy đoán, khuyến nghị xác minh từng mục trong giai đoạn phương án:
- Dự kiến tốc độ tiến cụ thể tương ứng với từng đoạn đá phong hóa, đá cứng, đới đứt gãy; tài liệu chỉ nói tốc độ tiến phụ thuộc vào địa tầng, mũi khoan, búa DTH và năng lực máy nén khí.
- Công thức cụ thể, mật độ và phương án bảo vệ thành của hệ dung dịch.
- Lượng và tỷ lệ cụ thể của bọt hoặc biện pháp hỗ trợ khác dùng cho đới đứt gãy và đoạn rò gió.
- Lưu lượng nước trào của tầng chứa nước đến mức nào thì cần thay đổi ống chống hoặc phương thức chặn nước.
- Điểm khớp cấp khí của các đường kính lỗ khoan khác nhau (phạm vi 105–325 mm) trong cùng một loại đá.
- Giá trị thực tế của độ sâu khoan cuối cùng và hiệu quả thành giếng.
Nội dung trên liên quan đến tổ hợp địa tầng cụ thể và dụng cụ trong lỗ, nên lấy điều kiện làm việc thực tế hiện trường và phương án thi công chuyên biệt làm chuẩn, tài liệu trên trang này không cấu thành kết luận thi công cho một loại địa tầng nào.
Cố định thứ tự kiểm tra đoạn khoan xen kẽ
Tóm lại, thứ tự phán đoán cho loại đoạn khoan này có thể đi theo tầng trước: đoạn rời rạc hoặc phong hóa phía trên trước tiên xác nhận thành lỗ và biện pháp bảo vệ thành, rồi mới vào khoan khí nén; đoạn đá cứng nguyên khối trọng tâm kiểm tra lưu lượng máy nén khí có duy trì được trào mùn ở đáy lỗ hay không; đới đứt gãy giảm tốc theo phản hồi trong lỗ, làm sạch lỗ liên tục; tầng chứa nước điều chỉnh cấp khí và kết cấu thành giếng theo tình hình xuất nước. Căn cứ thông số của mỗi bước đều có thể tìm thấy mục tương ứng trong tài liệu WR400QS, nhưng phương án kết nối công nghệ giữa các đoạn vẫn cần xác nhận riêng trước khi khởi công kết hợp với điều kiện địa chất thủy văn địa phương.