Lỗ neo mái dốc, khoan trước móng, lỗ tầng mỏ đá — những công việc này trong mắt đội thi công giếng nước đều gọi là "khoan lỗ", nhưng yêu cầu về năng lực thiết bị của chúng không cùng một đường với khoan giếng nước. Mục tiêu của khoan lỗ nông trong đá cứng công trình thường là khoan xuyên qua tầng đá theo vị trí lỗ, hướng lỗ, đường kính lỗ thiết kế trong vòng vài chục mét rồi rút ra, còn mục tiêu của khoan giếng nước là khoan tới tầng chứa nước, hoàn thành giếng và đảm bảo lưu lượng nước. Mục tiêu khác nhau, hạng mục năng lực mà thiết bị cần ưu tiên đảm bảo cũng khác nhau. Bài viết này lấy tài liệu công khai về DTH30C của trang này làm tham chiếu, giải thích sự khác biệt về định hướng giữa hai loại công việc nằm ở những vị trí cụ thể nào.
Trước tiên làm rõ tiêu chuẩn thành công của từng loại công việc
Tiêu chuẩn thành công của khoan giếng nước có thể chia thành bốn việc: khoan tới độ sâu tầng chứa nước dự kiến, đường kính giếng đạt yêu cầu hoàn thành giếng thiết kế, thành giếng ổn định có thể hạ ống, lưu lượng nước đáp ứng mục tiêu cấp nước. Xoay quanh bốn việc này, hạng mục năng lực của máy khoan giếng nước thường xem trước tiên là độ sâu khoan tối đa, lực nâng, mô-men xoay, năng lực phối hợp của bơm dung dịch hoặc máy nén khí.
Tiêu chuẩn thành công của khoan lỗ nông trong đá cứng công trình không phải là khoan tới một độ sâu nào đó, mà là lỗ được khoan đúng theo thông số thiết kế, tầng đá bị xuyên qua, sai lệch vị trí và hướng lỗ trong tầm kiểm soát, thiết bị có thể liên tục chuyển lỗ. Lấy DTH30C làm ví dụ, trong tài liệu có độ sâu khoan tối đa 30 m, đường kính lỗ khoan 76–280 mm, mô-men xoay tối đa 3500 N·m, độ cứng đá áp dụng khoảng f = 8–24; nhóm số liệu này cho thấy đây là định vị thiết bị công trình nhắm vào lỗ nông, tầng đá có độ cứng trung bình đến cao. Năng lực của nó không nằm ở khoan sâu hơn, mà ở việc khoan lỗ nông theo thiết kế trong đá cứng.
Về chiều sâu và đường kính lỗ, định hướng của hai loại thiết bị khác nhau
Hạng mục năng lực của máy khoan giếng nước lấy độ sâu khoan làm trục chính. Giá trị then chốt của một thiết bị cấp 300 mét hoặc cấp 500 mét là độ sâu khoan tối đa, lực nâng, chiều dài cần khoan, chiều cao tháp đều được cấu hình xoay quanh việc đưa cột khoan tới độ sâu đó. Phạm vi đường kính lỗ thường cũng rộng hơn, nhưng đường kính rộng thường xuất hiện ở đoạn lỗ phía trên, phần sâu thường thu hẹp lại.
Định vị của DTH30C là cấp 30 m, đường kính lỗ 76–280 mm về cơ bản duy trì khả dụng trong toàn bộ phạm vi chiều sâu lỗ. Điểm khác biệt trong định hướng ở đây là: năng lực của nó không đo bằng "có thể tới sâu bao nhiêu", mà đo bằng "có thể khoan lỗ nông lớn bao nhiêu trong tầng đá cứng đến mức nào". Đối với các công việc như lỗ neo mái dốc, lỗ neo cáp, lỗ khoan trước móng có chiều sâu thường trong vòng hai ba chục mét nhưng yêu cầu xuyên qua đá cứng, độ sâu khoan 30 m là đủ dùng; đối với giếng nước trên 200 m, 300 m, con số độ sâu khoan này tự nó đã vượt giới hạn.
Mô-men xoay ràng buộc việc khoan hiệu quả trong đoạn đá cứng
Trong khoan đá cứng, mô-men xoay cần khắc phục là lực cản cắt của mũi khoan trong đá và tải trọng bổ sung của búa DTH. Tài liệu đưa ra mô-men xoay tối đa của DTH30C là 3500 N·m, tương ứng với nhu cầu khoan trong tầng đá có độ cứng trung bình đến cao trong phạm vi đường kính lỗ 76–280 mm. Trong công trình, vị trí lỗ phân tán, độ cứng đá biến đổi lớn; mô-men không đủ sẽ biểu hiện là lực cản xoay tăng liên tục, mũi khoan nhảy, tiến độ đáy lỗ đình trệ.
Logic cấu hình mô-men của máy khoan giếng nước khác. Trong phạm vi độ sâu giếng 200–500 m, xoay phải đồng thời khắc phục ma sát tự trọng của cột khoan, lực cản thành lỗ và lực cản cắt đá; giá trị mô-men chủ yếu được suy ngược từ độ sâu và đường kính giếng, chứ không lấy độ cứng của một tầng đá đơn lẻ làm chuẩn. Khi giá trị mô-men của hai loại trông gần nhau, chúng không quản cùng một việc.
Phương thức thải mùn quyết định điều kiện phối hợp khác nhau
DTH30C sử dụng khoan DTH, khí nén đồng thời dẫn động búa DTH và thải mùn đá; lượng khí tham khảo trong tài liệu khoảng 8 m³/min (tài liệu gốc ghi là 8 m²/min, bài viết này giải thích theo đơn vị thường dùng của lưu lượng khí nén là m³/min, cuối cùng nên lấy tài liệu kỹ thuật chính thức làm chuẩn). Phối hợp cốt lõi của khoan DTH là máy nén khí và búa DTH, không phải hệ thống dung dịch.
Máy khoan giếng nước thông thường trong tầng phủ, tầng chứa nước thường dùng tuần hoàn thuận hoặc tuần hoàn nghịch dung dịch; ổn định thành giếng, đưa mùn đá lên, áp suất trong lỗ đều phụ thuộc vào hệ thống dung dịch, phối hợp là bơm dung dịch, bể dung dịch, thiết bị kiểm soát chất rắn. Hai loại thiết bị cần mang vật tư khác nhau, tổ chức mặt bằng cũng khác nhau. Máy khoan giếng nước khi tới đoạn đá cứng có thể chuyển sang búa DTH, nhưng đường cơ sở của toàn bộ quy trình vẫn là tuần hoàn dung dịch; máy khoan DTH công trình như DTH30C ngay từ khi vào công trường đã tổ chức xoay quanh khí nén, không có vị trí phối hợp cho hệ thống dung dịch.
Tổ chức công việc hướng tới sự kiện khác nhau
Nhịp độ khoan giếng nước xoay quanh việc một giếng hoàn thành toàn bộ công đoạn: mở lỗ, hạ ống, đổi tầng, hoàn thành khoan, hạ bơm, thử hút nước. Thời gian một thiết bị lưu lại một vị trí giếng tính bằng ngày.
Tổ chức công việc của DTH30C hướng tới cảnh tượng vị trí lỗ dày đặc và liên tục thay đổi. Trong tài liệu, góc xoay 18–180°, có chức năng điều chỉnh góc nghiêng, hành trình khung trượt 3,2 m, hành trình hiệu dụng 2,2 m, khung gầm bánh xích, kích thước tổng thể khoảng 3200 × 1200 × 1850 mm, trọng lượng tổng thể khoảng 2500 kg; những cấu hình này cùng chỉ về việc thi công nhanh từng lỗ chứ không phải lưu lại lâu một giếng. Góc xoay 18–180° tương ứng với nhu cầu tư thế đa góc của lỗ neo mái dốc, lỗ neo cáp; bánh xích cao su bảo vệ mặt nền đã cứng tương ứng với thi công đô thị, khu nhà máy; hình dạng nhỏ gọn tương ứng với công trường chật hẹp.
Đặt chúng vào một bảng để xem
| Hạng mục năng lực | Định hướng khoan lỗ nông trong đá cứng công trình | Định hướng khoan giếng nước thông thường |
|---|---|---|
| Định vị chiều sâu lỗ | Trong vòng vài chục mét, theo thiết kế kiểu lỗ | Lấy độ sâu tầng chứa nước mục tiêu làm trục chính |
| Phạm vi đường kính lỗ | Toàn bộ chiều sâu lỗ về cơ bản duy trì khả dụng | Phía trên rộng, phía sâu thu hẹp, điều chỉnh theo đường kính ống hoàn thành giếng |
| Phương thức thải mùn | Khí nén dẫn động búa DTH và thải mùn | Chủ yếu tuần hoàn thuận, tuần hoàn nghịch dung dịch; đoạn đá cứng có thể chuyển DTH |
| Tổ chức công việc | Vị trí lỗ dày đặc, chuyển lỗ thường xuyên | Lưu lại lâu một giếng, công đoạn xoay quanh hoàn thành giếng |
| Phối hợp chính | Máy nén khí, búa DTH, mũi khoan, dụng cụ ống chống | Bơm dung dịch, bể dung dịch, cần khoan, vật liệu ống hoàn thành giếng |
Những vị trí dễ vượt giới hạn khi dùng lẫn hai loại thiết bị
- Dùng máy khoan DTH công trình cấp 30 m như thiết bị giếng nước sâu — tài liệu ghi DTH30C có độ sâu khoan tối đa 30 m, không áp dụng cho giếng nước trên 200 m, 300 m.
- Xem góc xoay đa góc, cơ động bánh xích của máy khoan DTH là có thể thay thế máy khoan giếng nước đi vào mọi vị trí lỗ — thế mạnh của nó nằm ở tư thế lỗ công trình và nhịp chuyển lỗ, không nằm ở quy trình hoàn thành giếng.
- Chuyển trực tiếp con số độ sâu khoan của máy khoan giếng nước sang cảnh tượng lỗ công trình — độ sâu khoan chỉ là một giới hạn năng lực của thiết bị giếng nước; đường kính lỗ, hướng lỗ, kiểm soát tư thế, tốc độ chuyển lỗ cũng quan trọng không kém đối với lỗ công trình.
- Hiểu "tốc độ đẩy 53 m/min" của khoan DTH là tốc độ tiến đá — tài liệu nêu rõ đây là tốc độ di chuyển nhanh của cơ cấu đẩy, chủ yếu dùng cho đầu động lực hồi vị, xử lý cần khoan và các động tác không khoan; tiến độ thực tế chịu ảnh hưởng chung của độ cứng đá, đường kính lỗ, thông số búa DTH, năng lực máy nén khí và mài mòn mũi khoan.
Nếu mục tiêu công việc nghiêng về lỗ nông công trình, những điều cần xác nhận trước
Sau khi xác định hướng, việc chọn model còn cần xác minh một số điều kiện mà tài liệu máy này không bao phủ hoàn toàn:
- Độ cứng tầng đá có nằm trong khoảng f = 8–24 không; khi độ cứng và độ mài mòn cao hơn, thông số búa DTH và mũi khoan cần tính toán lại.
- Cung cấp khí nén có thể ổn định đạt khoảng 8 m³/min theo tham khảo tài liệu không, và đơn vị lượng khí cuối cùng lấy tài liệu kỹ thuật chính thức làm chuẩn.
- Chức năng điều chỉnh góc nghiêng không đưa ra phạm vi góc cụ thể; thiết kế dự án thực tế nên lấy cấu hình sản xuất cuối cùng và tài liệu xác nhận kỹ thuật làm chuẩn.
- Không gian quay xe của lối vào công trường, sức chịu tải mặt đất, đường ống ngầm và công trình xung quanh có phù hợp với kích thước tổng thể 3200 × 1200 × 1850 mm, trọng lượng tổng thể khoảng 2500 kg không.
- Có cần cấu hình thiết bị hút bụi hoặc hệ thống phun sương nước không, và yêu cầu quy chuẩn thi công địa phương về bụi, tiếng ồn.
Nếu mục tiêu công việc nghiêng về khoan giếng nước, độ sâu khoan và tuyến quy trình của DTH30C đều không nằm trong phạm vi áp dụng; nên quay lại đánh giá theo độ sâu khoan, lực nâng, mô-men, lưu lượng bơm và điều kiện hoàn thành giếng của máy khoan giếng nước. Hai loại thiết bị có thể có phân công riêng, nhưng dùng một loại như loại kia sẽ trực tiếp chạm giới hạn năng lực ở khâu chiều sâu lỗ, hoàn thành giếng hoặc phối hợp.