Giếng nước cấp cho khu vực khai thác mỏ thường không phải là một lỗ khoan là xong. Nó phải đồng thời phục vụ nước sinh hoạt, phun sương giảm bụi, vệ sinh thiết bị và sản xuất phụ trợ, nên tính ổn định của nguồn cấp nước quan trọng hơn tiến độ khoan một lỗ. Điều này có nghĩa là trước khi đưa máy khoan bánh xích vào công trường, một số điều kiện cần được xác lập trên giấy tờ, chứ không phải chờ đến khi thiết bị đã vào vị trí mới bổ sung. Dưới đây lấy thông số công khai của HJH WR500S làm mẫu để giải thích các điều kiện này; các model khác có thể tự kiểm tra theo cùng trình tự.
Giếng nước khu vực khai thác mỏ khác giếng nước nông thôn thông thường ở những điều kiện nào
Giếng nước sâu nông thôn và giếng tưới tiêu nông nghiệp có vị trí lỗ khoan tương đối phân tán, độ sâu mỗi lỗ khác nhau lớn, nên tính cơ động của thiết bị thường là yếu tố được xem xét đầu tiên. Cấp nước khu vực khai thác mỏ thì khác: vị trí lỗ khoan thường tập trung gần khu sản xuất hoặc khu sinh hoạt, quy mô cấp nước một lỗ lớn hơn, tỷ lệ tầng đá nguyên vẹn trong địa tầng có thể cao hơn, đồng thời còn phải xem xét ảnh hưởng của đường mỏ, khu nổ mìn và tuyến ống hiện hữu đến mặt bằng.
Đối chiếu tài liệu công khai của WR500S: độ sâu khoan tối đa 500 m, đường kính lỗ khoan 105–400 mm, tốc độ di chuyển khung bánh xích khoảng 3 km/h, góc leo dốc tối đa tham khảo 21°, trọng lượng toàn máy khoảng 10,6 T, kích thước ngoài khoảng 6,52 × 1,85 × 2,51 m, hành trình chân thủy lực 1,6 m. Tổ hợp các con số này cho thấy máy có thể đáp ứng nhu cầu độ sâu và đường kính của giếng cấp nước trung bình đến sâu trong khu vực khai thác mỏ, nhưng đồng thời cũng cho thấy điều kiện vào công trường cần được tính toán riêng.
Mặt bằng và chuyển trường: khung bánh xích không có nghĩa là đi được trên mọi loại đường
Kết cấu bánh xích có ưu thế hơn bánh lốp trên đường đá dăm khu mỏ và mặt đất không bằng phẳng thông thường, nhưng máy khoan không phải thiết bị địa hình toàn năng vô điều kiện. Áp lực tiếp đất của toàn máy khoảng 10,6 T cần được tiêu hóa bằng khả năng chịu tải của mặt đất; 21° chỉ là góc leo dốc tham khảo, điều kiện dốc trơn trượt, rời rạc sẽ khiến con số này mất ý nghĩa tham khảo.
- Chiều rộng, độ dốc và bán kính quay đầu của đường vào công trường cần được tính theo kích thước ngoài ở trạng thái vận chuyển, không phải trạng thái di chuyển.
- Việc mở cột tháp cần thêm không gian. Cột tháp dạng co duỗi khi vận chuyển có thể rút ngắn kích thước ngoài, nhưng khi đến hiện trường phải dự phòng vị trí để cột tháp mở hoàn toàn và khóa chốt.
- Nếu mặt đất quanh vị trí lỗ khoan đã bị nổ mìn hoặc xe hạng nặng làm xáo trộn, cần kê thêm bản đệm dưới chân chống để tránh lún sau khi chịu lực lâu dài.
Cấu trúc địa tầng quyết định công nghệ, chứ không phải ngược lại
WR500S hỗ trợ khoan DTH búa khoan và khoan xoay bằng dung dịch, có thể chuyển đổi công nghệ theo trình tự tầng rời phía trên, tầng đá phía dưới. Trong dự án cấp nước khu vực khai thác mỏ, điểm chuyển đổi này thường xuất hiện ở vị trí lớp phủ đi vào đá gốc, nhưng độ sâu cụ thể phải do địa tầng hiện trường phán đoán.
Đoạn tầng đá nguyên vẹn
Sau khi vào tầng đá tương đối nguyên vẹn, có thể lắp búa khoan DTH áp suất trung bình, cao và mũi khoan để thi công. Áp suất làm việc khuyến nghị của WR500S là 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Tài liệu đã nêu rõ: khi đường kính lỗ tăng, tầng đá cứng hơn, độ sâu lỗ tăng hoặc độ cao tăng, yêu cầu về lưu lượng máy nén khí sẽ cao hơn.
Đá phong hóa và địa tầng xen kẽ cứng mềm
Loại địa tầng này dễ khoan, nhưng thành lỗ có thể không ổn định. Khi gặp xen kẽ cứng mềm, cần điều chỉnh thông số theo sự thay đổi mô-men xoay và lực cản tiến. Trường hợp lớp phong hóa phía trên dày, có thể dùng ống chống hoặc dung dịch để ổn định lỗ.
Tầng đất, sét, cát và lớp phủ sỏi cát
Lớp phủ phía trên có thể được tạo đoạn lỗ ổn định bằng tuần hoàn dung dịch, ống chống hoặc các biện pháp ổn định lỗ khác, rồi mới vào tầng đá để chuyển DTH. Đối với giếng nước sâu, đoạn lỗ phía trên có ổn định hay không thường quan trọng hơn tốc độ tiến của đoạn này.
Đới đứt gãy, khe nứt và địa tầng thất thoát khí
Đới đứt gãy có thể gây rơi khối, thất thoát khí, kẹt cần và bất thường hồi mùn. Khi tổn thất khí rõ rệt, nên phán đoán xem có khe nứt lớn hay hang hốc không, thay vì chỉ tăng áp suất máy nén khí. Tài liệu đề cập có thể kết hợp tình hình hiện trường để xử lý bằng bọt hoặc ống chống.
Phụ kiện cấp khí: áp suất làm việc và lưu lượng khí tiêu thụ phải được kiểm tra đồng thời
Nếu giếng cấp nước khu vực khai thác mỏ đi vào đoạn đá cứng và dùng công nghệ DTH, máy nén khí là phụ kiện bắt buộc, không phải tùy chọn. Tài liệu công khai của WR500S đưa ra tham khảo: áp suất làm việc 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Hai con số này phải xem cùng nhau: chỉ đủ áp suất mà lưu lượng không đủ, việc thải mùn đáy lỗ sẽ không theo kịp; chỉ đủ lưu lượng mà áp suất không đủ, trạng thái làm việc của búa khoan DTH cũng không đúng.
Cần lưu ý, tài liệu không đưa ra bảng tương ứng về việc dự án cụ thể nên lắp máy nén khí lưu lượng bao nhiêu. Việc chọn lắp thực tế cần kết hợp đường kính lỗ, độ sâu lỗ, độ cao và tình hình địa tầng để xác nhận với nhà sản xuất.
Ổn định lỗ và hoàn thiện giếng: hiệu quả lâu dài của giếng cấp nước khu vực khai thác mỏ phụ thuộc vào khâu này
Khoan xong không có nghĩa là giếng nước dùng được. Sau khi vào tầng chứa nước chính, nước ngầm sẽ thay đổi trạng thái hồi mùn trong lỗ và điều kiện làm việc của búa khoan DTH; lúc này cần ghi lại độ sâu tầng chứa nước, từ đó điều chỉnh phương án cấp khí, làm sạch lỗ và ống chống. Giai đoạn hoàn thiện giếng thì cần đặt ống lọc và tầng chắn nước theo vị trí tầng chứa nước.
Tài liệu công khai của WR500S đề cập có thể chọn lắp bơm dung dịch, bơm ly tâm, máy phát điện và bơm bọt. Dự án có tỷ lệ tầng rời cao phụ thuộc nhiều hơn vào hệ thống dung dịch; dự án đá cứng phụ thuộc nhiều hơn vào máy nén khí và búa khoan DTH; địa tầng thất thoát khí nghiêm trọng có thể cần hỗ trợ bằng bọt. Chọn lắp theo điều kiện làm việc thực tế sẽ thực tế hơn là trang bị đủ loại.
Điều kiện động lực và làm việc liên tục
WR500S sử dụng động cơ Yuchai 110 kW, cung cấp động lực cho quay, tiến, di chuyển bánh xích và hệ thống thủy lực phụ trợ. Chu kỳ thi công một lỗ khoan cấp nước khu vực khai thác mỏ có thể khá dài; tần suất bảo dưỡng hệ thống làm mát động cơ, lọc gió và hệ thống nhiên liệu cần được điều chỉnh theo điều kiện bụi hiện trường: ở công trường nhiều bụi, khoảng thời gian vệ sinh két tản nhiệt và lõi lọc sẽ rút ngắn rõ rệt.
Một số nhóm thông số phải đọc liền nhau
| Hạng mục thông số | Giá trị thông số | Phán đoán liên quan |
|---|---|---|
| Độ sâu khoan tối đa | 500 m | Đáp ứng nhu cầu giếng cấp nước trung bình đến sâu, không có nghĩa mỗi giếng đều khoan tới 500 m |
| Đường kính lỗ khoan | 105–400 mm | Thiết kế đường kính lỗ liên quan đến sản lượng nước dự kiến, kích thước ống giếng, thông số bơm chìm |
| Lực nâng | 30 T | Kéo thả cần trong lỗ sâu, thu hồi búa khoan DTH, một phần thi công ống chống cần tính trọng lượng cần khoan và ma sát thành lỗ |
| Mô-men xoay | 11000 / 5500 N·m | Tương ứng tốc độ quay tối đa 75 / 150 r/min, chọn điều kiện làm việc theo đường kính lỗ và tầng đá |
| Áp suất làm việc | 1,2–3,5 MPa | Cần kiểm tra đồng thời lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min |
| Trọng lượng toàn máy | Khoảng 10,6 T | Ảnh hưởng đến bố trí vận chuyển và tính toán khả năng chịu tải đường vào công trường |
Những việc nên xác nhận từng mục trước khi vào công trường
Xác nhận những việc sau trước khi thiết bị đến hiện trường sẽ tiết kiệm thời gian hơn là xử lý sau khi đến:
- Chiều rộng, độ dốc, bán kính quay đầu và khả năng chịu tải mặt đường của đường vào công trường có đáp ứng yêu cầu vận chuyển toàn máy khoảng 10,6 T và kích thước ngoài 6,52 × 1,85 × 2,51 m hay không.
- Quanh vị trí lỗ khoan có đủ không gian để mở cột tháp co duỗi, đồng thời dự phòng khu vực đặt cần khoan và thi công nâng hạ hay không.
- Khu vực thi công có gần khu nổ mìn hoặc tuyến ống hiện hữu hay không, có cần phối hợp thêm để tránh né hay không.
- Tình hình độ cao tại địa điểm dự án, và có cần điều chỉnh chọn lưu lượng máy nén khí vì lý do này hay không.
- Độ sâu dự kiến của tầng chứa nước chính và tình hình nước phun, để sắp xếp trước phương án ống lọc, tầng chắn nước và ống chống.
- Hiện trường có cần tự chuẩn bị phát điện hay có thể chọn lắp máy phát điện để giải quyết điện phụ trợ.
Những điều kiện này không thể chỉ dựa vào thông số thiết bị để phán đoán, mà cần kết hợp tài liệu địa chất dự án và kết quả khảo sát hiện trường để xác nhận từng mục với nhà sản xuất. Hiệu suất khoan thực tế, độ sâu khoan và hiệu quả hoàn thiện giếng chịu ảnh hưởng của điều kiện địa chất, dụng cụ trong lỗ, góc khoan và phương thức vận hành, nên lấy điều kiện làm việc hiện trường làm chuẩn.