Với một giếng nước có độ sâu quy hoạch khoảng ba trăm mét, câu hỏi mà đội thi công thường nghe nhất khi hỏi giá là "độ sâu khoan có đủ không". Nhưng thiết bị có thể được sử dụng thuận tiện trong dự án hay không không chỉ phụ thuộc vào độ sâu khoan tối đa: đường kính lỗ khoan cần thiết để hoàn thiện giếng lớn đến đâu, lớp đất lỏng phía trên được giữ thành bằng cách nào, cần khoan dùng loại 3 m hay 6 m, lưu lượng khí của máy nén khí có theo kịp không, thiết bị có thể di chuyển đến bên cạnh vị trí lỗ khoan và mở chân chống hay không — bất kỳ điều kiện nào trong số này bị tắc nghẽn thì bản thân con số độ sâu khoan cũng không thể giải thích được vấn đề. Bài viết này lấy một số ràng buộc thực tế của dự án giếng nước thông thường làm manh mối, kết hợp thông tin công khai của WR350SE để giải thích trong điều kiện nào giàn khoan giếng nước bánh xích cấp 350 m đáng được đưa vào so sánh, và những ranh giới nào cần xác nhận trước.
Trước tiên cố định mục tiêu vận hành: bốn mặt ràng buộc của dự án giếng nước thông thường
Các dự án tưới tiêu nông nghiệp, cấp nước nông thôn và nước dùng cho trang trại chăn nuôi có những điểm chung về yêu cầu đối với thiết bị, đồng thời cũng có trọng tâm riêng. Tách mục tiêu vận hành ra, ít nhất liên quan đến bốn mặt ràng buộc:
- Độ sâu giếng và vị trí tầng chứa nước: Độ sâu giếng mục tiêu quyết định dự trữ độ sâu khoan, độ sâu chôn tầng chứa nước ảnh hưởng đến bố trí đoạn hoàn thiện giếng, năng lực thiết bị cần bao phủ là độ sâu giếng thiết kế cộng thêm một mức dự phòng nhất định, chứ không phải lấy độ sâu khoan tối đa làm mục tiêu thi công.
- Đường kính hoàn thiện giếng: Đường kính ống giếng, thông số máy bơm chìm và sản lượng nước dự kiến cùng quyết định đường kính mở lỗ và đường kính hoàn thiện giếng; đường kính càng lớn, gánh nặng quay, xả mùn và giữ thành càng lớn.
- Tổ hợp địa tầng: Đất đắp, đất sét, tầng cát, tầng sỏi cát phía trên thường cần quay bằng dung dịch khoan hoặc giữ thành bằng ống chống; sau khi vào đá phong hóa và đá nguyên khối có thể cần chuyển sang công nghệ búa khoan khí nén; thiết bị phải có khả năng kết nối hai công nghệ này.
- Điều kiện tiếp cận và chuyển trường: Khả năng chịu lực và chiều rộng mặt đất của đường làng, bờ ruộng, lối đi giữa các hàng cây ăn quả quyết định trọng lượng toàn máy, kích thước ngoài và hình thức khung gầm có thể vào vị trí thuận lợi hay không.
Chỉ khi bốn mặt này đồng thời được đáp ứng thì mới có thể nói "thiết bị cấp này vừa đủ". Chỉ nhìn một mục, rất dễ đẩy thiết bị đến ranh giới năng lực, hoặc trả thêm chi phí cho phần dự phòng không dùng đến.
WR350SE tương ứng với những mục tiêu vận hành nào
WR350SE là giàn khoan giếng nước bánh xích cấp 350 m của HJH, định vị theo tài liệu là sự kết hợp giữa dòng S và dòng E: dòng S tập trung vào khả năng tương thích với cần khoan dài hơn, giảm số lần nối cần; dòng E tập trung vào sự cân bằng giữa chức năng thông dụng và chi phí mua sắm. Mối tương quan giữa các hạng mục năng lực được giữ lại và các mặt ràng buộc của dự án giếng nước thông thường như sau.
| Ràng buộc vận hành | Hạng mục tương ứng trong tài liệu WR350SE | Ý nghĩa đối với việc chọn loại |
|---|---|---|
| Độ sâu giếng mục tiêu | Độ sâu khoan tối đa 350 m | Bao phủ giếng nước thông thường cấp ba trăm mét, đồng thời có một mức dự phòng tìm nước nhất định |
| Đường kính hoàn thiện giếng | Đường kính lỗ khoan 105–350 mm | Có thể thiết kế hoàn thiện giếng khác nhau theo ống giếng, máy bơm chìm và sản lượng nước dự kiến |
| Cấu hình cần khoan | Hỗ trợ cần khoan 3 m / 6 m, đường kính khuyến nghị 89 / 102 mm | Cần khoan 3 m phù hợp với dự án vận chuyển và mặt bằng hạn chế, cần khoan 6 m giảm số lần nối cần |
| Xử lý cột cần khoan | Lực nâng 16 T, tời phụ 1.1 T (tùy chọn 2.5 T) | Tương ứng với thao tác nâng hạ cần, thu hồi búa khoan khí nén và một phần thao tác ống chống ở cấp 350 m |
| Phù hợp giữa quay và đường kính | Mô-men xoắn hai chế độ 8500 / 4250 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 80 / 160 r/min | Đường kính lớn hơn hoặc đoạn đá cứng dùng tốc độ thấp mô-men xoắn cao, giai đoạn lực cản nhỏ hơn dùng tốc độ cao |
| Kết nối địa tầng và công nghệ | Áp dụng cho địa tầng lỏng và đá, có thể lắp búa khoan khí nén áp suất trung bình đến cao, áp suất làm việc 1.2–3.5 MPa | Lớp đất phía trên dùng quay bằng dung dịch khoan hoặc ống chống, sau khi vào đá chuyển sang búa khoan khí nén |
| Tiếp cận và chuyển trường | Toàn máy khoảng 7.5 T, kích thước ngoài khoảng 5.78 × 1.7 × 2.25 m, tốc độ di chuyển khoảng 2.5 km/h | So với thiết bị giếng sâu cỡ lớn, dễ bố trí vận chuyển và chuyển trường giữa các thị trấn hơn |
Bảng này giải thích mối tương quan giữa các hạng mục năng lực trong tài liệu và mục tiêu vận hành, không phải kết luận "mỗi hạng mục đều vừa đủ". Đủ hay không còn phải xem đường kính, địa tầng và điều kiện cấu hình của dự án cụ thể.
Chọn cần khoan dài 3 m hay 6 m phụ thuộc vào vận chuyển và mặt bằng
WR350SE đồng thời hỗ trợ cần khoan 3 m và 6 m, đây là một đặc điểm khác biệt so với các mẫu chỉ có một cấu hình cần khoan. Việc lựa chọn giữa hai chiều dài không nằm ở bản thân thiết bị mà ở điều kiện dự án:
- Dự án có điều kiện vận chuyển bình thường, mặt bằng thi công hạn chế: cần khoan 3 m có trọng lượng đơn cây nhẹ, không gian cần thiết để nối cần nhỏ, chuyển trường và bố trí trong vị trí lỗ khoan linh hoạt hơn.
- Dự án cần hoàn thành mét khoan dài hơn trong một ngày, vị trí lỗ khoan tương đối tập trung: cần khoan 6 m giảm số lần nối cần, thời gian phụ trợ cho việc lắp tháo cần khoan giảm tương ứng.
Cần lưu ý rằng, cần khoan 6 m giảm số lần nối cần, không có nghĩa là nâng cao tốc độ mét khoan thực tế trong địa tầng đá. Hiệu suất khoan tham khảo trong tài liệu là 10–35 m/h, kết quả thực tế liên quan đến tính chất đá, dụng cụ khoan, máy nén khí và kinh nghiệm vận hành. Hiểu chiều dài cần khoan như một cam kết hiệu suất là sai lệch dễ xuất hiện khi chọn loại.
Mô-men xoắn hai chế độ không phải là hộp số hai cấp
Hai giá trị mô-men xoắn 8500 / 4250 N·m trong tài liệu tương ứng với tốc độ quay tối đa 80 / 160 r/min. Chế độ tốc độ thấp mô-men xoắn cao phù hợp với đường kính lớn hơn, lực cản cao hơn hoặc khoan trong đá cứng; chế độ tốc độ cao hơn phù hợp với giai đoạn khoan có lực cản nhỏ hơn. Đây là hai cấu hình chế độ làm việc, không phải hai cấp số theo nghĩa di chuyển; tại hiện trường cần điều chỉnh theo mùn trào ra, thay đổi mô-men xoắn và trạng thái mũi khoan, không thể hiểu đơn giản là "chuyển số là có thể tăng tốc".
Cấu hình cấp khí là điều kiện thường bị đánh giá thấp
Khi khoan bằng búa khoan khí nén, WR350SE khuyến nghị áp suất làm việc 1.2–3.5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Hai giá trị này thể hiện phạm vi có thể thích ứng ở phía thiết bị; việc chọn máy nén khí vẫn phải kết hợp với đường kính lỗ khoan, cần khoan, thông số búa khoan khí nén, độ cứng địa tầng và độ cao thi công. Lưu lượng khí không đủ sẽ khiến xả mùn không thông, cấu hình quá mức lại làm tăng chi phí thiết bị và nhiên liệu. Nếu dự án chủ yếu quay bằng dung dịch khoan ở lớp đất phía trên, mức ưu tiên cấu hình máy bơm dung dịch và máy bơm ly tâm sẽ cao hơn máy nén khí; nếu thiếu nguồn điện ổn định, máy phát điện cũng cần được đưa vào xem xét cấu hình. Trong tài liệu, máy bơm dung dịch, máy bơm ly tâm, máy phát điện và máy bơm bọt đều là cấu hình tùy chọn; lựa chọn theo điều kiện làm việc có thể tránh đầu tư mua sắm không cần thiết.
Ranh giới áp dụng: những điều kiện nào sẽ đẩy thiết bị cấp này ra ngoài ranh giới
Thiết bị cấp 350 m bao phủ giếng nước thông thường có độ sâu trung bình; các trường hợp sau cần đánh giá riêng, không thể chỉ dựa vào con số độ sâu khoan để kết luận:
- Độ sâu giếng thiết kế gần hoặc vượt quá 350 m: Khi độ sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng cần khoan và ma sát thành lỗ tăng đồng thời, dự phòng lực nâng thu hẹp, cần tính toán kết hợp với tổ hợp dụng cụ khoan và độ ổn định địa tầng.
- Đường kính hoàn thiện giếng thường xuyên ở gần giới hạn trên 350 mm: Đường kính lớn có yêu cầu cao hơn đối với mô-men xoắn quay, lưu lượng khí xả mùn và biện pháp giữ thành, cần đánh giá theo đường kính thực tế và tính chất đá.
- Đoạn lỗ khoan không ổn định phía trên dày: Khe nứt, đới phá hủy và điều kiện rò khí có thể gây rơi khối, kẹt cần và xả mùn bất thường; cần xem xét trước cấu hình ống chống và các biện pháp phụ trợ như bọt, máy bơm bọt thuộc cấu hình tùy chọn.
- Khả năng chịu lực mặt bằng kém hoặc độ dốc vượt phạm vi tài liệu: Góc leo dốc tối đa tham khảo trong tài liệu là 21°, trên mặt đường trơn ướt và khu vực đất mềm cần giảm rủi ro di chuyển, dưới chân chống cần sử dụng tấm đệm.
Những ranh giới này không phải kết luận "không thể dùng", mà là nhắc nhở cần xác minh rõ điều kiện trước khi báo giá và lên kế hoạch sản xuất.
Một số việc cần thực hiện trước khi vào công trường
Tiến độ dự án giếng nước thông thường thường được sắp xếp theo vị trí lỗ khoan; chi phí bổ sung điều kiện sau khi thiết bị đến công trường thường cao hơn. Các vấn đề sau nên xác nhận trước khi khởi công:
- Tài liệu địa chất thủy văn địa phương, bao gồm độ sâu tương đối của tầng chứa nước mục tiêu và vị trí đoạn hoàn thiện giếng;
- Đường kính ống giếng, thông số máy bơm chìm và đường kính hoàn thiện giếng tương ứng với sản lượng nước dự kiến;
- Độ dày lớp đất lỏng phía trên và biện pháp giữ thành, có cần ống chống và thông số ống chống hay không;
- Sự phù hợp giữa lưu lượng khí, áp suất của máy nén khí với thông số búa khoan khí nén, và ảnh hưởng của độ cao thi công;
- Chiều rộng đường đến vị trí lỗ khoan, khả năng chịu lực mặt đất, tuyến chuyển trường và không gian mở chân chống;
- Lựa chọn chiều dài cần khoan phù hợp với xe vận chuyển và không gian nối cần tại hiện trường.
Tài liệu WR350SE bao gồm độ sâu khoan, đường kính lỗ khoan, cần khoan, mô-men xoắn, lực nâng, phạm vi cấp khí và kích thước vận chuyển toàn máy, nhưng không có kết luận về khả năng thích ứng địa chất cho dự án cụ thể. Hiệu suất khoan, độ sâu khoan và hiệu quả hoàn thiện giếng cuối cùng phải căn cứ vào điều kiện hiện trường; kết luận chọn loại cần được hình thành sau khi xác minh các điều kiện nêu trên.