Giếng tưới bên đường làng, giếng cấp nước sâu trong vườn cây ăn quả, giếng sản xuất trong hàng rào trang trại chăn nuôi – vị trí giếng thường không nằm trên mặt bằng rộng rãi. Thiết bị có thể di chuyển đến cạnh vị trí khoan không, chân chống có thể mở ra không, xe vận chuyển có thể quay đầu khi chuyển từ giếng này sang giếng khác không – những điều này quyết định dự án có thể triển khai theo kế hoạch hay không ngay từ trước khi khoan. Máy khoan bánh xích mini được sử dụng để đối phó với những mặt bằng như vậy, chủ yếu đổi lấy dư địa về tiếp cận và định vị, nhưng sau khi thân máy nhỏ đi, phạm vi công nghệ có thể đáp ứng cũng thu hẹp theo, cần xem xét cả hai mặt này cùng nhau.
Bài viết này dựa trên tài liệu công khai của WR220SE, triển khai xoay quanh ba câu hỏi: thân máy nhỏ gọn tương ứng với những ràng buộc mặt bằng cụ thể nào; khoan nước-khí kết hợp xem xét phương pháp nào dưới điều kiện địa tầng nào; cấp khí, dụng cụ khoan và thiết bị hoàn thiện giếng cần xác nhận gì trước khi khởi công. Những nội dung không thuộc phạm vi ba câu hỏi này, những phần tài liệu chưa đề cập, sẽ được ghi chú riêng trong bài.
Trước tiên xem mặt bằng: thân máy nhỏ đổi lấy cụ thể những khoảng dư địa nào
Kích thước tổng thể của WR220SE khoảng 3950 × 1750 × 2250 mm, trọng lượng toàn máy khoảng 4,7 T, chiều rộng khi lên xe 2,6 m. Những con số này tự chúng không nói lên điều gì, nhưng khi áp vào hiện trường thì tương ứng với ba việc.
Khả năng tiếp cận vị trí khoan
Đường nông thôn, lối đi trong vườn cây ăn quả, ven ruộng và sân nhà thường có chiều rộng lưu thông và dư địa quay đầu hạn chế. Chiều rộng toàn máy 1,75 m, trọng lượng toàn máy 4,7 T ở mức này có nghĩa là thiết bị có thêm không gian thử nghiệm trên các lối đi hẹp hơn và mặt bằng có điều kiện chịu lực thông thường. Tài liệu ghi rõ mặt bằng áp dụng là đường làng, ruộng nông nghiệp, vườn cây ăn quả, đất dăm đá và mặt bằng không bằng phẳng thông thường, đây là căn cứ đầu tiên để đánh giá có thể tiếp cận hay không.
Định vị tại vị trí khoan
Tốc độ di chuyển của khung gầm bánh xích khoảng 2,5 km/h, khả năng leo dốc tối đa tham khảo 30°. Sau khi đến vị trí khoan, hành trình chân chống cao 1,4 m dùng để chống đỡ và cân bằng, trên nền đất mềm nên tăng thêm tấm lót để tránh chân chống bị lún. Phạm vi mở rộng mà mặt bằng cho phép, khả năng chịu lực của nền đất và độ dốc – ba yếu tố này quyết định chân chống có thể chống vững thực sự hay không, chứ không chỉ là thiết bị có thể đỗ vào được hay không.
Chuyển vị trí khoan và di chuyển
Các dự án tưới tiêu ruộng nông nghiệp và vườn cây ăn quả thường là nhiều giếng liên tiếp, chuyển vị trí khoan thường xuyên. Tháp khoan 2,6 m, một lần đẩy 3,3 m, có thể lắp cần khoan 1,5 m, 2,0 m và 3,0 m – tổ hợp này nhắm đến nhịp độ di chuyển thường xuyên và thi công giếng nước hàng ngày của máy khoan bánh xích cỡ nhỏ. Chiều cao tháp khoan không cao, yêu cầu về không phận và lối đi khi di chuyển tương đối nhỏ, nhưng điểm cố định khi lên xe và vị trí vận chuyển tháp khoan vẫn cần xác nhận mỗi lần.
Tiếp theo xem công nghệ: khoan nước-khí kết hợp không phải là một kiểu chuyển đổi vạn năng
WR220SE hỗ trợ khoan nước-khí kết hợp, độ sâu khoan tối đa 220 m, đường kính lỗ khoan 140–254 mm, mô-men xoay 3400–4700 N·m, tốc độ quay 45–70 rpm. Ý nghĩa của khoan nước-khí kết hợp là lựa chọn công nghệ phù hợp hơn theo địa tầng, chứ không phải cùng một bộ thông số có thể đáp ứng đồng thời tất cả các đoạn lỗ khoan.
Đất, sét và lớp phủ rời
Đối với các đoạn lỗ khoan này, định hướng mà tài liệu đưa ra là chú trọng ổn định thành lỗ và thải mùn. Tầng cát, tầng sỏi cát còn dễ xảy ra sụt lỗ, kẹt dụng cụ khoan và mở rộng đường kính lỗ, rõ rệt hơn khi mực nước ngầm cao; nên ưu tiên xem xét bảo vệ thành lỗ và theo ống chống, khi cần thiết áp dụng khoan nước hoặc các phương pháp ổn định thành lỗ khác. Tài liệu rõ ràng không khuyến nghị chỉ dựa vào khoan khí để nhanh chóng xuyên qua.
Đá phong hóa và tầng đá tương đối nguyên vẹn
Sau khi vào đá phong hóa hoặc tầng đá tương đối nguyên vẹn, có thể lắp búa khoan lỗ và máy nén khí để áp dụng khoan khí. Tốc độ khoan trong tầng đá phong hóa thường nhanh hơn, nhưng kết cấu thành lỗ có thể không ổn định, cần kiểm soát tốc độ đẩy theo tình trạng rơi khối, thu nhỏ đường kính và nước hồi, kịp thời áp dụng biện pháp ống chống hoặc làm sạch lỗ; sau khi vào tầng đá tương đối nguyên vẹn, cần giữ sự phối hợp giữa va đập, quay và thải mùn.
Đới đứt gãy và địa tầng nứt nẻ
Các đoạn lỗ khoan này có thể rò khí, rơi khối, kẹt cần khoan hoặc thải mùn bất thường. Định hướng xử lý mà tài liệu đưa ra là giảm tốc độ đẩy, duy trì làm sạch lỗ liên tục, quan sát thay đổi áp suất khí và nước hồi; khi đới đứt gãy dày có thể áp dụng ống chống hoặc xử lý theo từng đoạn. Có áp dụng hay không, áp dụng đến cấp nào, vẫn cần đánh giá theo đoạn lỗ khoan thực tế.
Khi khoan khí, máy nén khí là một bài toán phối hợp độc lập
Áp suất làm việc tham khảo mà tài liệu đưa ra là 1,7–2,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 17–31 m³/min. Hai giá trị này nhằm nhắc rằng: khi chọn búa khoan lỗ để khoan, máy nén khí không phải là phụ kiện đi kèm, mà là điều kiện quyết định công nghệ này có thể thành lập hay không. Tài liệu cũng nêu rõ, khi đường kính lỗ tăng, tầng đá cứng hơn hoặc độ cao tăng, yêu cầu về lưu lượng máy nén khí sẽ cao hơn, cần chọn theo thông số búa khoan lỗ thực tế, không chỉ nhìn áp suất.
Nói cách khác, độ sâu khoan và mô-men xoay của bản thân máy khoan bao phủ một phạm vi nào đó, không có nghĩa là khoan khí tại một vị trí lỗ khoan cụ thể đã đủ điều kiện. Lưu lượng máy nén khí, thông số búa khoan lỗ, đường kính mũi khoan và mục tiêu độ sâu lỗ cần được đối chiếu cùng nhau; hạng mục này cần xác nhận với bên cung cấp thiết bị khí và bên dụng cụ khoan trước khi quyết định.
Bộ cần khoan và thiết bị hoàn thiện giếng: đường kính lỗ quyết định không chỉ mũi khoan
Đường kính lỗ khoan 140–254 mm, có thể chọn theo thông số ống giếng, kích thước máy bơm chìm và sản lượng nước dự kiến. Điều này có nghĩa là đường kính lỗ không phải được định trước rồi mới tìm mũi khoan, mà được suy ngược từ thiết kế hoàn thiện giếng: ống giếng lớn bao nhiêu, bơm lớn bao nhiêu, sản lượng nước dự kiến bao nhiêu quyết định lỗ cần mở lớn bao nhiêu; lỗ mở lớn bao nhiêu lại ảnh hưởng ngược đến tổ hợp dụng cụ khoan và phương thức thải mùn.
Tài liệu đề cập có thể lắp cần khoan Φ76 hoặc Φ89. Các địa tầng và đường kính lỗ khác nhau nên được khớp dụng cụ khoan riêng, đặc biệt với dự án khoan nước-khí kết hợp, cần xác định trước loại địa tầng chính và phương pháp thi công. Khi hoàn thiện giếng còn cần kết hợp vị trí tầng chứa nước để bố trí hợp lý ống lọc và đoạn cách ly; phần này tài liệu không triển khai cách làm cụ thể, thuộc nội dung cần xác nhận riêng theo điều kiện địa chất thủy văn địa phương và thiết kế hoàn thiện giếng.
Lực nâng và quay: vận hành thông thường có thể đáp ứng, xử lý bất thường không thể dựa vào kéo mạnh
Lực nâng 13 T tương ứng với việc nâng hạ cần khoan thông thường, xử lý dụng cụ khoan và một phần thi công ống chống. Ranh giới mà tài liệu ghi khá rõ: nếu xuất hiện lực cản khi nâng cần khoan tăng liên tục, nước hồi đột ngột giảm hoặc dụng cụ khoan quay không thuận, trước tiên nên kiểm tra thành lỗ, thải mùn và trạng thái cần khoan, sau đó áp dụng biện pháp làm sạch lỗ, nâng chậm hoặc ống chống; không khuyến nghị trực tiếp dùng lực nâng tối đa để kéo mạnh. Đây là ranh giới sử dụng, không phải chi tiết thao tác, nhưng quyết định thiết bị có thể làm gì và không thể làm gì khi lỗ khoan bất thường.
Mô-men xoay 3400–4700 N·m, tốc độ quay 45–70 rpm, theo tài liệu có thể đáp ứng phần lớn dự án giếng nước thông thường cấp 220 mét. Trong tầng đá nguyên vẹn có thể duy trì tốc độ quay ổn định, trong đới đứt gãy hoặc khi lực cản tăng nên giảm hợp lý tốc độ quay và đẩy. Tốc độ nâng nhanh 30 m/min, tốc độ đẩy nhanh 60 m/min dùng cho di chuyển đầu động lực và thao tác cần khoan, giảm thời gian không khoan; tài liệu nhắc rằng không thể hiểu trực tiếp tốc độ đẩy nhanh là tốc độ khoan thực tế, hiệu suất tiến độ vẫn phụ thuộc vào độ cứng địa tầng, đường kính lỗ, mài mòn dụng cụ khoan, năng lực máy nén khí và phương thức vận hành.
Ranh giới áp dụng và các hạng mục cần xác nhận trước
Từ tài liệu có thể xác định một số ranh giới: độ sâu khoan tối đa 220 m, đường kính lỗ khoan 140–254 mm, khoan nước-khí kết hợp lựa chọn công nghệ theo địa tầng, vận hành thông thường dựa vào lực nâng 13 T và mô-men xoay 3400–4700 N·m để đáp ứng. Tài liệu cũng đưa ra một tiền đề áp dụng tổng quát: hiệu suất khoan thực tế, độ sâu khoan và hiệu quả hoàn thiện giếng phải căn cứ vào điều kiện hiện trường.
Các hạng mục tài liệu chưa đề cập, cần xác nhận riêng ở giai đoạn chọn thiết bị bao gồm:
- Mặt bằng cụ thể có đáp ứng việc mở chân chống và khả năng chịu lực nền đất hay không, đặc biệt trên đất mềm, đất đắp và đất dốc;
- Kết quả khớp lưu lượng máy nén khí với búa khoan lỗ, đường kính lỗ và độ sâu lỗ mục tiêu đã chọn;
- Mối tương quan giữa thông số ống giếng, kích thước máy bơm chìm và đường kính lỗ 140–254 mm;
- Tỷ lệ phân bổ giữa khoan nước và khoan khí trong tổ hợp địa tầng chính, cũng như số cấp theo ống chống;
- Tuyến di chuyển giữa nhiều giếng liên tiếp, xe vận chuyển và điều kiện cố định khi lên xe.
Nếu không xác nhận những hạng mục này, không thể đánh giá thiết bị này trong một dự án cụ thể là vừa đủ dùng, vẫn còn dư địa, hay đã gần ranh giới. Tính linh hoạt tiếp cận mà máy khoan bánh xích mini đổi lấy là có thật, nhưng mặt còn lại của tính linh hoạt là phạm vi công nghệ đáp ứng tương đối hạn chế; khi chọn thiết bị nên đặt điều kiện mặt bằng và điều kiện địa tầng vào cùng một bảng đối chiếu, thay vì chỉ so sánh bằng con số độ sâu khoan.