Trong việc chọn máy khoan giếng nước, thường xuất hiện một cách hiểu: nếu dự án có nhu cầu giếng sâu cấp 600 m thì chỉ cần xem máy có độ sâu khoan danh định 600 m; ngược lại, chỉ cần mua thiết bị cấp 600 m là cho rằng có thể thi công mọi giếng theo độ sâu 600 m. Cả hai cách hiểu này đều không đứng vững. Độ sâu khoan tối đa 600 m trong tài liệu WR600S trên trang này là mô tả giới hạn năng lực thiết bị, không phải phương án thi công. Việc có thể sử dụng gần mức độ sâu này trong dự án thực tế hay không còn phụ thuộc vào đường kính tạo lỗ, điều kiện địa tầng, vị trí tầng chứa nước, quản lý cần khoan và kết cấu hoàn thiện giếng.
Độ sâu khoan tối đa mô tả giới hạn năng lực thiết bị
Trong tài liệu WR600S, độ sâu khoan tối đa 600 m xuất hiện cùng với đường kính lỗ khoan 105–400 mm. Hai khoảng này không phải là các thông số độc lập với nhau: đường kính càng lớn, lượng mùn khoan trở lại trong lỗ, ma sát dụng cụ khoan, lượng gió hoặc lưu lượng bơm cần thiết đều tăng, và điều kiện để giới hạn 600 m này thành lập cũng theo đó bị siết chặt hơn. Vì vậy, 600 m phù hợp hơn để hiểu là giới hạn trên của phạm vi độ sâu lỗ khoan mà thiết bị này dự kiến đáp ứng, chứ không phải độ sâu kết thúc thi công mặc định phải đạt được.
Thiết kế thủy văn của một dự án thủy lợi hoặc cấp nước thường do độ sâu chôn tầng chứa nước, yêu cầu lưu lượng nước, phương án ống giếng và loại bơm quyết định độ sâu kết thúc lỗ khoan. Thông số thiết bị chỉ dùng để xác nhận liệu có thể bao phủ độ sâu đó hay không, chứ không thể ngược lại yêu cầu rằng “vì thiết bị là cấp 600 m nên mọi giếng đều phải khoan tới 600 m”.
Đường kính lỗ khoan và độ sâu khoan là một nhóm ràng buộc đồng thời
Dải 105–400 mm được nêu trong tài liệu là một khoảng đường kính lỗ khoan khá rộng, nhưng hai đầu mút của khoảng này có mức độ hỗ trợ cho giới hạn 600 m không giống nhau, và còn liên quan đến địa tầng. Khoan lỗ sâu ở đoạn đường kính nhỏ, trong đá cứng tương đối nguyên vẹn, khác hoàn toàn với khoan lỗ sâu ở đoạn đường kính lớn, trong tầng phủ phía trên dày hơn hoặc đới nứt nẻ phá hủy, về tải quay, áp lực trở mùn khoan và vấn đề thành lỗ.
- Đường kính nhỏ, đoạn đá cứng nguyên vẹn: phù hợp hơn để phối hợp búa khoan DTH đẩy liên tục, tỷ lệ diện tích kênh trở mùn khoan tương đối rộng rãi.
- Đường kính lớn, tầng phủ hoặc đới phá hủy: độ ổn định thành lỗ và lượng mùn khoan trở nổi bật hơn, cần xem xét phương án chống giữ thành lỗ và làm sạch lỗ trước.
- Độ sâu lỗ khoan cộng dồn với đường kính: mỗi đoạn khoan tăng thêm đều tích lũy trọng lượng cần khoan, tải ren và ma sát thành lỗ.
Do đó, cùng một con số 600 m, trong điều kiện đường kính nhỏ và đá cứng so với điều kiện đường kính lớn và tầng phủ rời rạc, cách tổ chức thi công tương ứng khác nhau rất nhiều.
Kết cấu địa tầng quyết định độ sâu kết thúc lỗ khoan thực tế
Tài liệu về WR600S có một nhóm phân loại địa tầng áp dụng: đá cứng tương đối nguyên vẹn có thể kết hợp búa khoan DTH áp suất gió trung bình và cao; đá phong hóa và địa tầng xen kẽ cứng mềm dễ xuất hiện tiến độ nhanh nhưng thành lỗ rơi khối, co đường kính; tầng đất, sét, cát và tầng phủ sỏi cát hỗ trợ khoan quay bằng dung dịch; đới nứt nẻ, đới phá hủy và địa tầng rò gió dễ rơi khối, co đường kính, rò gió thậm chí kẹt cần.
Những phân loại này có nghĩa rằng liệu một giếng có thể đẩy tới độ sâu gần giới hạn thiết bị hay không phụ thuộc phần lớn vào việc đoạn lỗ phía trên có giữ ổn định được không, đoạn giữa có rò gió nghiêm trọng không, tầng chứa nước chính xuất hiện ở độ sâu nào. Nếu ở tầng phong hóa phía trên đã có thể dùng ống chống để ổn định đoạn lỗ, vấn đề thành lỗ ở giai đoạn sau của lỗ sâu sẽ giảm tương ứng; nếu gặp rò gió rõ rệt ở đới phá hủy, cần đánh giá tình trạng nứt nẻ và hang hốc, thay vì chỉ đơn thuần tăng áp suất máy nén khí.
Lực nâng và quản lý cần khoan gắn trực tiếp với độ sâu lỗ khoan
Trong tài liệu WR600S, lực nâng 35 T, lực trục 6 T, đường kính cần khoan khuyến nghị 89/102 mm, chiều dài cần khoan 6 m. Tải nâng cần trong thi công lỗ sâu không chỉ là trọng lượng bản thân cần khoan, mà còn bao gồm ma sát thành lỗ, trọng lượng ống chống và lực cản tăng thêm do co đường kính cục bộ. Lỗ càng sâu, sự tích lũy các tải này càng rõ, và ý nghĩa của dự phòng mà 35 T cung cấp nằm chính ở đây.
Tài liệu cũng đề cập rằng nếu lực cản nâng cần bất thường đột ngột, nên làm sạch lỗ trước và đánh giá tình trạng thành lỗ, tránh trực tiếp dựa vào lực nâng tối đa để xử lý cưỡng bức. Điều này không thể đọc thành mẹo thao tác, mà chỉ có thể đọc thành một ràng buộc: lực nâng là giới hạn năng lực thiết bị, không phải tải thường gặp mà mọi lỗ sâu đều có thể đạt được một cách thuận lợi.
Thiết kế đường kính lỗ khoan do lưu lượng nước và kết cấu thân giếng quyết định
Khi hoàn thiện giếng, cần xác định đường kính lỗ khoan và kết cấu thân giếng theo diện tích tưới, lưu lượng nước dự kiến, kích thước ống giếng và loại bơm; đối với dự án bơm nước lâu dài, còn cần thiết kế hợp lý ống giếng, ống lọc và loại bơm theo tầng chứa nước và lưu lượng nước. Những nội dung này đều được ghi trong tài liệu trên trang này, cùng hướng tới một điều: độ sâu kết thúc lỗ khoan và đường kính kết thúc lỗ khoan là kết quả của thiết kế hoàn thiện giếng, không phải sự áp dụng đơn giản thông số thiết bị.
Vì vậy, khi dự án sử dụng thiết bị cấp 600 m, cách làm hợp lý hơn là trước tiên xác định vị trí tầng chứa nước, lưu lượng nước dự kiến và kết cấu thân giếng, sau đó dùng thông số thiết bị để đối chiếu xem có thể bao phủ hay không, thay vì giả định trước 600 m là độ sâu mục tiêu rồi mới ghép các thông số khác.
Những phán đoán tài liệu có thể hỗ trợ và những nội dung cần xác nhận
| Thông tin dự án | Phán đoán tài liệu có thể hỗ trợ | Vẫn cần xác nhận với nhà sản xuất hoặc đơn vị thiết kế |
|---|---|---|
| Độ sâu kết thúc lỗ khoan | Độ sâu khoan tối đa của thiết bị là 600 m, làm giới hạn phạm vi bao phủ | Độ sâu chôn thực tế của tầng chứa nước và thiết kế độ sâu kết thúc lỗ khoan |
| Đường kính tạo lỗ | Dải đường kính lỗ khoan tài liệu hỗ trợ là 105–400 mm | Tổ hợp dụng cụ khoan và phụ kiện trở mùn khoan theo đường kính giếng cụ thể |
| Phân đoạn địa tầng | Đá cứng, đá phong hóa, tầng phủ, đới phá hủy, tầng chứa nước đều có hướng xử lý tương ứng | Cột địa tầng thực tế của dự án và phương án ổn định thành lỗ |
| Tải nâng cần | Lực nâng 35 T, lực trục 6 T | Ước tính tải cần khoan theo độ sâu và đường kính lỗ khoan thực tế |
| Chuyển đổi công nghệ | Khoan quay bằng dung dịch và búa khoan DTH đều có phạm vi áp dụng tương ứng | Độ sâu chuyển đổi và mức khớp lưu lượng, áp suất gió của máy nén khí đi kèm |
Bảng này muốn nói rằng: cách nói cấp 600 m chỉ thành lập ở mức năng lực thiết bị. Để đánh giá một giếng cụ thể có nên và có thể khoan tới gần 600 m hay không, cần tài liệu địa chất thủy văn và thiết kế hoàn thiện giếng, chứ không phải một lần so sánh thông số thiết bị.
Khi chọn thiết bị, câu hỏi không phải là “có thể tới 600 m không”
Hai câu hỏi sát thực tế hơn là: thứ nhất, độ sâu kết thúc lỗ khoan dự kiến có nằm trong phạm vi thiết bị bao phủ hay không, và ở độ sâu đó dự định sử dụng đường kính lỗ khoan bao nhiêu; thứ hai, phân đoạn địa tầng và vị trí tầng chứa nước ở độ sâu đó có cần phương án chống giữ thành lỗ, ống chống hoặc chuyển đổi công nghệ cụ thể hay không. 600 m, 105–400 mm, lực nâng 35 T, mô-men xoắn hai chế độ 12000/6000 N·m, áp suất làm việc 1,2–3,5 MPa và lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/phút của WR600S đều là các thông số giới hạn lẫn nhau trên cùng một thiết bị, không nên bị tách rời thành so sánh từng điểm.
Nếu dự án chỉ cần giếng có độ sâu trung bình 300–400 m, việc dùng thiết bị cấp 600 m chưa chắc là lựa chọn sai, nhưng cũng không có nghĩa mọi giếng đều phải tổ chức thi công theo 600 m. Tách riêng độ sâu khoan tối đa và độ sâu kết thúc lỗ khoan thực tế chính là tiền đề để đọc đúng tài liệu chọn thiết bị.