ĐẠi hỌc quỐ Ồ - tinhgiac.com · trƯỜng ĐẠi hỌc bÁch khoa ... tổng kết, làm...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ ---------------oOo---------------

BÀI GIẢNG

TP. HCM, Tháng 11/2006

MỤC LỤC BÀI GIẢNG

STT NỘI DUNG Trang1. Giới thiệu môn học 1 2. Bài 1: Làm quen với thiết bị và dụng cụ khoan 14 3. Bài 2: Khoan khảo sát địa chất công trình 127 4. Bài 3: Khoan thăm dò và khai thác nước 189

BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC

CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH

ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG

ThS. BÙI TỬ AN

Bộ môn : Khoan và Khai thác

Tel : 84-8-8654086

GIỚI THIỆU MÔN HỌC

2 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác

Mục lục

Mục tiêu môn học

Nội dung môn học

Nội qui và kỹ thuật an toàn cơ bản

Giới thiệu công tác khoan – khai thác (video)

Hình thức đánh giá

Tài liệu tham khảo


MỤC TIÊU MÔN HỌC

Giúp cho sinh viên có điều kiện tiếp xúc và làm quen với nghề nghiệp.

Tạo điều kiện cho sinh viên được quan sát, thực hành một số công việc khoan địa chất công trình, địa chất thủy văn tại hiện trường.

Tổng kết, làm báo cáo thực tập khoan – khai thác.


NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 1:

LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ KHOAN

I. Nội dung và yêu cầu thực tập

II. Cơ sở lý thuyết

2.1. Thiết bị khoan

2.2. Dụng cụ khoan

2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả

2.4. Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần

III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức



Bài 2:

KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH



2.1. Giới thiệu

2.2. Các phương pháp khoan

2.3. Lấy mẫu đất

2.4. Bảo quản và ghi nhãn mẫu

2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan




Bài 3:

KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚCI. Nội dung và yêu cầu thực tập


2.1. Phân loại giếng và các phương pháp khoan

2.2. Một số yêu cầu cơ bản đối với giếng khoan

2.3. Công nghệ khoan

2.4. Tính toán sơ bộ về ống lọc

2.5. Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

2.6 Trám giếng khoan



NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN

1. Những qui định chung

• Đội nón, mang giày bảo hộ, mang găng tay khi khoan.

• Không làm việc khi có giông, mưa to hoặc bảo

• Có biển cảnh báo thi công

• Chú ý đến công tác bảo vệ môi trường

Không vứt rác phế thải

Không để dung dịch khoan tràn ra ngoài

San lấp và phục hồi mặt bằng khi di dời



2. An toàn khi lắp đặt các thiết bị

• Chuẩn bị nền và khu vực khoan.

• Không đặt thiết bị khoan ở sườn dốc.

• Đảm bảo khoảng cách nhỏ nhất từ máy khoan đến

nhà ở, nhà xưởng, đường dây điện bằng 1,5 lần

chiều cao tháp khoan.



• Không lắp đặt thiết bị trong khu vực cấm của mạng

điện cao thế.

• Đảm bảo chiều rộng tối thiểu các lối đi trên khoan

trường

• 0,7m : máy khoan tự hành

• 1m: máy khoan cố định

• Lắp đặt hệ thống chống sét



3. Một số điều nghiêm cấm

• Thay đổi chuyển động khi máy chưa dừng hẳn.

• Dùng roto để mở hoặc vặn choòng khoan và bộ khoan cụ.

• Khoá chặt các tay điều khiển của máy khoan, máy bơm,

máy phát lực.

• Dùng ống công có vết nứt, vỡ, vết hàn ngang hoặc dài quá

2 m để công khi tháo cần khoan, vặn ống chống.

• Sử dụng ống công để mở hoặc tháo dụng cụ khoan mà

đoạn ống lồng vào khoá dưới 0,2m



4. Một số chú ý

• Khi có việc cần leo lên tháp khoan, cần đảm bảo:

Dụng cụ, đồ đạc nặng phải đưa lên bằng tời

Cho phép mang theo người những dụng cụ gọn nhẹ (kìm, mỏ lết, tuốt nơ vít, ...) nhưng không được ầm tay mà phải bỏ vào túi xách có quai đeo.

Mang thắt lưng khi làm việc trên cao

• Khi có sự cố hoặc do nguyên nhân nào đó mà phải dừng khoan thì phải kéo bộ khoan cụ đến vị trí an toàn trong lỗ khoan


HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ

- Nộp báo cáo thực tập: 50%

- Thi vấn đáp hoặc viết: 50%


TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Kỹ thuật khoan địa chất, NXB Công nhân kỹ thuật, Hà Nội, 1980.

- Công nghệ và kỹ thuật khoan thăm dò (tiếng Nga), NXB Matxcơva, 1983.

- Kỹ thuật thăm dò và khai thác dầu khí (Video), 2001.

- Hướng dẫn Thực hành khoan – khai thác (Video), 2004.

- http://cee.engr.ucdavis.edu

- http://www.lifewater.ca/




ThS. BÙI TỬ AN


Tel : 84-8-8654086

BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ

& DỤNG CỤ KHOAN


Mục lục









I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

Nội dung:

Tìm hiểu công dụng, cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và cách sử dụng:

Thiết bị khoan

Dụng cụ khoan

Các dụng cụ trong bộ kéo thả

Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần

Tìm hiểu sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ phục vụ công tác:

Khoan khảo sát địa chất công trình

Khoan khai thác nước ngầm


NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

Yêu cầu thực tập:

Theo công tác thực tập tại xưởng và công trường, yêu cầu sinh viên

Nhận dạng, mô tả cấu tạo, công dụng, đặc tính kỹ thuật và cách sử dụng các thiết bị và dụng cụ khoan.

Tham gia vào việc vận hành và sử dụng các thiết bị và dụng cụ khoan.

Mô tả cấu tạo, công dụng, đặc tính kỹ thuật của máy khoan XJ-100.

Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ trong công tác khoan - khai thác tại xưởng và ngoài hiện trường.


II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT







1. Máy khoan

2. Máy bơm dung dịch

3. Tháp khoan


1. MÁY KHOAN

Bộ máy khoan trong khoan xoay lấy mẫu gồm có: máy khoan, động cơ kéo (điện hoặc diesel), máy bơm dung dịch và tháp khoan.

Các dụng cụ chính của máy khoan gồm có:

Côn ma sát để đóng mở máy

Hộp số nhiều cấp để điều chỉnh tốc độ quay khi khoan và kéo thả cần

Tời, sức kéo của tời phải tương ứng với tải trọng lớn nhất của cột cần khoan hay ống chống của lỗ khoan và hệthống ròng rọc được dùng


Bộ phận điều chỉnh áp lực lên đáy lỗ khoan tùy thuộc vào hệthống điều chỉnh áp lực, có thể phân loại ra các máy khoan như sau:

1. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng tay đòn bẩy

2. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng thủy lực

3. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng vít vi sai

4. Máy khoan có hệ thống điều chỉnh áp lực bằng đòn bẩy vit vi sai

5. Điều chỉnh áp lực bằng cần chủ đạo và bộ phanh tời (khoan rôto)

MÁY KHOAN


Loại 1÷ 4 thì sự truyền chuyển động quay cho cần khoan được truyền qua trục chính. Các máy có thể khoan đứng và khoan nghiêng.

Loại 5 không có trục chính mà dùng cần chủ đạo kiểu lục lăng hay vuông 4 cạnh để quay cột cần khoan. Máy khoan rôto chỉ để khoan các lỗ khoan thẳng đứng ở các đất đá cứng trung bình và mềm (cấp I ÷ VII). Trong đất đá mềm bở rời khoan rôto rất có lợi về tốc độ khoan thương mại so với khoan điều áp thủy lực và vít vi sai vì không cần phải tháo mở mâm cặp. Đểrút ngắn thời gian di chuyển từ nơi này sang nơi khác người ta thiết kế đặt máy khoan lên rơ móc hoặc xe ôtô tự hành, chủyếu áp dụng cho phương phàp khoan rôto.

MÁY KHOAN


Hiện nay các kiểu máy khoan từ 1÷ 4 được dùng chủ yếu cho khoan khảo sát địa chất công trình và khoan thăm dò khoáng sản cứng nhưng loại thứ 2 (điều chỉnh bằng thủy lực ) ứng dụng rộng rãi nhất.

Tùy theo nhiệm vụ mà kích thước và qui mô của máy có thể khác nhau, có thểgiới thiệu các máy khoan họ ЗИф của Liên Xô cũ như ЗИф 1200 A,M,MP; ЗИф 650 A,M; ЗИф 300; ЗИф 150; ЗИф 75 … Các máy khoan của hãng Longer (USA): Longer 300, 800, 100 …Các máy khoan của hãng Koken (Japan).

MÁY KHOAN


Hình 1.1a Các loại máy khoan hoạt động theo nguyên lý thủy lực

Hình 1.1a giới thiệu các loại máy khoan ЗИф 1200MR, ЗИф650, ЗИф 150; đây làcác kiểu máy khoan điều khiển áp lực lên đáy bằng đầu thủy lực và truyền chuyển động thông qua hệ thống mâm cặp và trục Spindel chủ yếu dùng cho thăm dò khoán sản cứng và loại nhỏ dùng cho khoan khảo sát địa chất công trình.

MÁY KHOAN


8. Tôøi9. Thaùp daïng coät10.Ñaàu quay11.Ñeøn pha12.Khung baûo veä13. Löôõi khoan guoàng

xoaén14.Xylanh thuyû löïc

1. Khung maùy2. Ñoäng cô diesel 48 HP3. Xylanh thuyû löïc naâng

vaø haï thaùp4. Cô caáu ñaäp5. Hoäp soá truyeàn ñoäng 6. Boä phanh7. Ñieàu khieån

Hình 1.1b. Thieát bò khoan tự hành YΓb - 50M


Hình 1.2. Giới thiệu về thiết bị

khoan thăm dò và khai thác

nước YPb-3AM (kiểu điện áp

lên đáy bằng hệ thông cần

khoan và thanh hãm, truyền

chuyển động quay thông qua

bàn roto)

MÁY KHOAN


Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Một số chú ý khi thao tác máy khoan truyền áp bằng thủy lựcMuốn sử dụng máy tốt cần phải nắm vững nguyên lí hoạt động của các bộ phận máy và mối liên hệ giữa chúng với nhau. Khi điều khiển máy khoan kiểu ÇΦ, nhất thiết phải theo những quy định sau:

Không đóng ly hợp của máy bơm nước rửa và bơm dầu khi chưa ngắt côn diezel. Muốn đóng ly hợp cho tời và cho đầu quay làm việc phải ngắt ly hợp nước của máy khoan. Khi nâng hạ bộ dụng cụ khoan có trọng lượng lớn hơn 500kg cấm không được kéo thả với vận tốc lớn và phanh đột ngột để tránh quá tải cho cáp và tháp khoan, tốc độ thả cho phép là 5 – 6 m/s.


Không được để ly hợp ma sát làm việc qúa tải, các láma sát bộ trượt sẽ bị hư hỏng.

Dưới đây là phương pháp sử dụng trong từng trường hợp cụthể.

1. Chuẩn bị cho máy khoan làm việcTrước khi cho máy khoan chạy phải quan sát tình hình chạy của máy diesel hoặc động cơ kéo xem có dấu hiệu gìnghi là hỏng hóc không. Sau đó tiến hành kiểm tra Kiểm tra các mối nối giữa các cơ cấu và các chi tiết, sựbắt chặt chúng với khung máy và giữa giá để máy với móng máy. Trường hợp cần thiết, phải xiết chặt các bulông lại.Kiểm tra độ căng của các dây đai, xích truyền,đóng mởthử các khớp ly hợp, kiểm tra sự làm việc của hệ thống phanh tời, trường hợp cần thiết phải điều chỉnh cho thích hợp.



Tra dầu mỡ vào các bộ phận chi tiết theo sơ đồ hướng dẫn của từng máy.

Kiểm tra dầu bôi trơn của hộp số, đầu quay, dầu áp lực trong thùng chứa, tiến hành kiểm tra lưới lọc của gió hút, tiến hành kiểm tra mối nối của các ống dẫn dầu nếu thấy cần thiết.

Mắc cáp vào trong tời, chú ý chiều dài cáp phải đảm bảo khi đặt Elevatơ hay ròng rọc động xuống sàn tháp, thìtrong tời phải còn ít nhất 3 vòng cáp.

Kiểm tra khả năng dễ quay của các trục truyền động của máy, bằng cách quay trục Spinden bằng tay, khi đã đặt các tay điều khiển về vị trí truyền lực với tốc độ quay khác nhau.



Đặt các tay điều khiển về vị trí trung gian hoặc vị trí ngắt truyền động.

Kiểm tra chiều quay của động cơ điện, trường hợp không đúng phải đấu lại đầu dây điện.

2. Cho máy chạy

Nếu máy phát lực là động cơ đốt trong thì đầu tiên là phải khởi động máy phát lực, chờ cho đồng hồ nhiệt báo 70o mới đóng côn diezel cho hộp phân lực hoạt động. Lúc này ly hợp ma sát của máy khoan và máy bơm dung dịch phải ở trạng thái ngắt lực. Khi hộp phân lực đã làm việc ổn định mới đóng ly hợp của máy khoan và điều khiển các cơ cấu của máy làm việc với các tốc độ khác nhau. Thử lại hệ thống lực và có thể bắt đầu khoan.



Nếu máy phát lực là động cơ điện ( trường hợp máy khoan và máy bơm có động cơ riêng ). Trước hết khởi động cho động cơ máy khoan làm việc và tiến hành kiểm tra máy khoan theo các bước trên rồi mới khởi động cho động cơ máy bơm làm việc, kiểm tra khả năng làm việc của máy rồi khoan.

3. Chăm sóc máy trong thời gian làm việcMục đích là phát hiện các hỏng hóc của máy. Luôn kiểm tra độ căng của các đai truyền lực, không được quá căng hay quá chùng. Luôn chú ý đến nhiệt độ của dầu bôi trơn ở hộp số, hệthống thủy lực các chi tiết, các ổ bi, kiểm tra bằng cách đặt tay vào các chỗ nghi ngờ, nhiệt độ cho phép là nhiệt độtay có thể chịu được. Không đổ dầu mỡ, dung dịch nhầy vào các má phanh của tời, các đĩa ma sát của ly hợp ma sát.



Không để giá trượt của máy khoan bẩn.

Khi máy làm việc, các bàn kẹp chân máy phải được bắt chặt, không để máy rung, lắc gây ra hư hỏng.

Luôn theo dõi chỉ số áp suất trên đồng hồ của máy bơm, trên đồng hồ của máy khoan, không để áp suất vượt quágiới hạn cho phép.

4. Dừng máy

Thủ tục gồm các bước:

Tháo tải khỏi đầu quay hoặc tời

Để tay điều khiển hộp số về vị trí trung gian

Ngắt ly hợp ma sát của máy khoan

Ngắt ly hợp của máy bơm dầu



Ngắt ly hợp ma sát của máy bơm dung dịch

Ngắt ly hợp ma sát của diezel

Dừng diezel hoặc động cơ có điện

Làm vệ sinh và tra dầu mỡ cho các cơ cấu của máy

5. Chuẩn bị cho hệ thống thủy lực làm việc

Kiểm tra các đầu nối của hệ thống ống dẫn dầu, đặc biệt chú ý các mối nối ở ống hút, không khí lọt vào thì máy bơm sẽ không hút được dầu hoặc áp suất dầu trong hệthống thủy lực sẽ giảm.

Đổ đầy dầu vào thùng.

Đổ đầy dầu vào máy bơm dầu.



Bơm đầy dầu vào các xilanh đầu máy và hệ thống ống dẫn bằng cách hạ hai pittong xuống vị trí thấp nhất, để tay van phân phối về vị trí “spinden đi lên”, vặn van lưu lượng đểnâng pittông lên vị trí cao nhất, sau đó gạt tay van phân phối về vị trí “Spinden đi xuống”, điều chỉnh van lưu lượng để bơm dầu vào phần trên xilanh, đẩy pittông đi xuống vịtrí thấp nhất.

Làm như vậy từ 3 – 5 lần để nén hết bọt khí ra khỏi hệthống thủy lực.

Sau khi bơm đầy dầu vào các xilanh và đường ống dẫn, cần đổ thêm dầu vào thùng chứa cho đủ.



Giới thiệu tổng quát về máy khoan YPb – 3AM

Đặc tính kỹ thuật

Các cơ cấu chính

Qui trình sử dụng, vận hành



Đây là máy khoan đặt trên xe tải tự hành, sử dụng phương pháp khoan roto và dùng cần chủ đạo.

Máy khoan này không có trục spinđen lên xuống trong qúa trình khoan mà thay vào đó là 1 bàn rôto có lỗ định hình quay tại chổ để truyền lực quay cho bộ khoan cụ thông qua cần chủ đạo.

Cần chủ đạo trong quá trình quay có thể trượt dọc trong lỗrôto. Nhờ cấu tạo như vậy nên máy khoan này có thể khoan liên tục từ 5-6m (bằng chiều dài cần chủ đạo) mới phải dừng lại để tiếp cần, không dừng lại để xiết chấu mâm cặp và nâng trục chính như các khoan có trục spinden, do đó năng suất của máy khoan này rất cao trong đất đá mềm.



Bộ máy khoan kiểu này được thiết kế theo kiểu tự hành, toàn

bộ các thiết bị tới, bàn rôto, hộp tốc độ, tháp khoan, máy phát

lực hoặc máy phát điện (8,5kw) để cung cấp điện cho động cơ

máy trộn dung dịch và hệ thống chiếu sáng, đều được đặt gọn

trên xe ôtô. Do vậy nó có tính cơ động cao.

Máy khoan này được dùng để khoan các giếng thủy văn, địa

chất công trình… với chiều sâu lớn nhất là 300m hoặc 500m

tùy theo đường kính mở lỗ.


11.Ly hợp12.Thùng dầu thủy

lực13. Tay điều khiển14. Tời15. Hộp số16. Bảng điện17. Máy phát điện18.Bộ truyền dẫn

máy phát điện19.Khung

1. ôtô MA3-500A2. Động cơ diesel3. Thùng nhiên

liệu4. Ben thủy lực

nâng hạ tháp5. Tháp khoan6. Ròng rọc động7. Móc8. Roto9. Kích10.Máy bơm khoan

HÌNH 1.3: THIẾT BỊ KHOAN YPb-3AM

Máy khoan thăm dò vàkhai thác nước YPb – 3AM



1. Hộp biến tốc cấu tạo gồm:Vỏ 1, trong vỏ này bố trí một trục chủ động I, trục bị động II, trục đổi chiều quay III, mỗi trục đều đỡ trên hai ổ bi. Trên trục I có vấu ly hợp 2 lắp then hoa với trục; bánh đai thang 3 lắp quay trơn bằng ổ bi với trục, bánh răng Z1 vànhóm hai bánh răng Z2, Z3 lắp then hoa với trục nhờ hai tay gạt thông ra ngoài vỏ hộp để thay đổi sự ăn khớp với các trục bánh răng II. Trên trục II có các bánh răng trụ Z4, Z5, Z6 và bánh răng côn Z7 lắp cố định với trục; vấu ly hợp 5 lắp then hoa với trục; trục truyền động cho bàn roto qua trục 6 lắp quay trơn bằng ổ bi với trục. Trên trục III có các bánh răng Z8 và Z9 lắp cố định, bánh răng Z8 luôn luôn ăn khớp với bánh răng Z4 của trục II vàbánh răng Z9 có khả năng ăn khớp với bánh răng Z1.


Việc thay đổi tốc độ diễn ra như sau:

Số 1: Gạt cho bánh răng Z1 ăn nkhơ1p với bánh răng Z4.

Số 2: Gạt cho bánh răng Z3 ăn khớp với Z6.

Số 3: Gạt cho bánh răng Z2 ăn khớp với Z5.

Đổi chiều quay: Gạt bánh răng Z1 cho ăn khớp với Z9.

2. Bàn rôto: Dùng để truyền lực quay cho bộ dụng cụ khoan, đểlàm giá đỡ trong quá trình kéo, thả hoặc chống ống.

3. Tời

Cấu tạo: Thuộc loại tời ma sát cấu tạo gồm trục tời, tang tời, ổ bi, bộ ly hợp ma sát (moayơ, đĩa chủ động, đòn bẩy ép, đai ốc, vòng ép, chốt hãm), lò xo, đĩa bị động, côn đội.



Nguyên lý truyền động: Khi con đội chuyển động sang phải, cánh tay đòn bên trái của đòn bẩy bị nâng lên làm cho cánh tay đòn bên phải tỳ mạnh vào đĩa ma sát chủ động, ép toàn bị các đĩa của ly hợp thành một khối, lực được chuyển từ trục tời sang tang tời, đồng thời lúc này lò xo bị ép. Khi con đội chuyển sang trái, cánh tay đòn bên trái của đòn bẩy hạ xuống, cánh tay đòn bên phải nâng lên, lò xo sẽ đẩy cho các đĩa ly hợp tách rời sau ra, lực sẽbị ngắt, trục tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay còn đĩa bị động và tăng tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay còn đĩa bị động và tang tời thì không quay.



4. Hệ thống thủy lực

Trên máy khoan YPb – 3AM có trang bị một hệ thống thủy lực với nhiệm vụ dừng, hạ thấp và kích nhổ ống chống hoặc cứu sự cố.

Nguyên lý làm việc như sau: Khi dựng tháp thì dùng van điều tiết và van lưu lượng để mở cho dầu vào kích dựng tháp, van điều chỉnh lưu lượng xả dầu về thùng qua đó để điều chỉnh tốc độ dựng tháp, khi hạ thấp van lưu lượng mở hoàn toàn và dùng van điều chỉnh để điều chỉnh tốc độ hạ dưới lực nén của trọng lượng tháp, dầu sẽ qua van lưu lượng và van điều tiết để về thùng. Van an toàn có tác dụng khống chế áp lực làm việc của hệ thống thủy lực.



Qui trình sử dụng và vận hành

1. Kê đặt xe khoan

Xe khoan phải được đặt trên một nền đất bằng phẳng, vững chắc. Các bánh xe ô tô phải được chèn chặt. Không được phép dịch chuyển trong quá trình khoan.

2. Chuẩn bị dựng tháp

Tháo móc giằng, nối hai nửa của tầng trên lại với nhau.

Lắp sàn thợ phụ, thang, lan can bảo vệ.

Tháo khối ròng rọc động từ giá giữ xe, đặt nó xuống ngang cạnh bàn rôto.

Bơm mở vào ổ của ròng rọc định tháp, ròng rọc động.

Kiểm tra lại các mối nối tháp


3. Dựng tháp

Kiểm tra lượng dầu áp lực trong thùng, nếu thiếu phải đổthêm vào (dầu trước khi đổ vào thùng phải được lọc sạch)

Khởi động máy phát lực.

Mở hòan toàn van thủy lực điều tiết và van lưu lượng.

Nới vít hãm trục điều khiển li hợp máy bơm dầu, ngắt ly hợp diezel, đóng ly hợp máy bơm dầu, vặn chắc vít hãm trục điều khiển ly hợp máy bơm dầu vào.

Vặn đóng dần van lưu lượng vào, tăng dần áp lực dầu trong hệ thống đến (45 - 60 at) lúc này tháp sẽ bắt đầu được dựng lên. Nếu áp suất đạt đến 60 at mà tháp vẫn chưa dựng được, thì phải nới van lưu lượng xả hết dầu vềthùng, tìm nguyên nhân rồi mới tiếp tục dựng lại.



Khi hai chân tháp đã chạm đất, mở hoàn toàn van lưu lượng, đóng chặt van điều tiết. Cho máy bơm dầu ngừng làm việc.

Bắt chặt thân tháp vào sàn xe, văn các kích chịu lực xuống vị trí làm việc, kéo cần chủ đạo lên, kéo căng các dây chằng và điều chỉnh cho cần chủ đạo phù hợp với lỗrôto.

4. Hạ tháp được tiến hành như sau:

Kiểm tra lại mức dầu áp lực trong thùng.

Hạ cần chủ đạo xuống mặt đất.

Tháo xirêga ra khỏi xanhich, nới phanh tời, đặt hệ thống ròng rọc động lên tang tời

Tháo các dây chằng tháp, tháo móc giữ chân tháp ở sàn xe.



Cho máy phát lực làm việc, mở van điều tiết và van lưu

lượng cho máy bơm dầu làm việc.

Đóng dần van lưu lượng, nâng áp suất dầu của hệ thống

thủy lực lên (20 - 25at) giữ như thế trong vòng 2 phút.

Mở hoàn toàn van lưu lượng, đóng chặt van điều tiết, sau

đó nới van điều tiết ra khoảng 1 vòng ren, bắt đầu hạ tháp

xuống, đầu tiên phải dùng dây cáp chằng tại đỉnh tháp kéo

cho tháp rơi khỏi vị trí cân bằng.



MÁY BƠM DUNG DỊCH


Khái niệm

Dòng dung dịch làm sạch mùn khoan ở đây là dung dịch

tuần hoàn liên tục trong lỗ khoan, nhằm thực hiệc các

chức năng sau:

Làm mát và bôi trơn dụng cụ

Tách và mang mùn khoan ra khỏi đáy lỗ khoan.

Ổn định thành giếng khoan

Truyền dẫn thông tin từ đáy lên miệng giếng


Khái niệm

Trong khoan địa chất người ta dùng máy bơm chuyên dùng thường là bơm pittông, vì máy bơm này có khả năng bơm được dung dịch, nó có sức đẩy lớn thắng được sức cản trong lòng cột cần khoan, có thể bơm dung dịch nước và cát nhưng tuổi thọ vẫn cao.

Một ưu điểm nổi bật của máy bơm pittông là hầu như lưu lượng bơm không đổi khi áp suất bơm tăng trong chừng mực cho phép.

Ngược lại ở bơm ly tâm, lưu lượng bơm giảm liên tục và cókhả năng bằng không khi áp suất bơm tăng (điều đó không cho phép sử dụng bơm ly tâm trong tác khoan).


Cấu tạo máy bơm dung dịch

1-Cửa đẩy;2a, 2a-Van đẩy;3a,3b-Van hút;4-Quả Piston;5-Xilanh;6-Ống hút;7-Bộ phận bịt kín cần Piston;8-Con trượt;9-Cần Piston;10-Tay biên;11-Tay quay;12-Bánh đá truyền lực;13-Bình khí;14-Đầu nối tuy ô xa nhích


Công dụng yêu cầu đối với máy bơm Piston

1. Công dụng: Trong bộ thiết bị khoan, máy bơm là thiết bị quan trọng để đảm bảo việc vận chuyển mùn khoan ra khỏi lỗ khoan, đưa dung dịch xuống đáy, nếu máy bơm có áp suất nén đủ lớn tránh được sựlắng mùn khoan hoặc sập lở thành và sẽ hạn chế được kẹt bộ khoan cụ, góp phần nâng cao năng suất khoan.

2. Yêu cầu: Dung dịch trong khoan thường chứa một hàm lượng các chất gây ăn mòn. các chi tiết của máy bơm hoặc là phải có tỷ trọng và độ nhớt lớn, do đó yêu cầu máy bơm phải có các tính chất sau:

Có khả năng bơm được dung dịch có độ nhớt cao tỷ trọng lớn như dung dịch nặng hoặc dung dịch ximăng.

Các chi tiết như xilanh, pittông và các van phải có khả năng chống ăn mòn và mài mòn cao. Khi hư hỏng dễ thay thế.

Có khả năng cung cấp đầy đủ áp suất lưu lượng của dung dịch, duy trì dòng tuần hoàn bình thường và liên tục để tránh lắng đọng mùn khoan.


Phương pháp sử dụng máy bơm

Phân loại máy bơm pitton

Tuỳ theo tác dụng của một hành trình có thể phân ra bơm tác dụng đơn và tác dụng kép.

Tác dụng đơn là với một hành trình kép (đi và về) của pitton thì chí có môt lần hút và một lần đẩy.

Tác dụng kép là với một hành trình kép đi và về của pitton sẽ có 2 lần hút và 2 lần đẩy.

Tùy theo số xy lanh của bơm người ta có thể có các bơm 1, 2, 3, 4 xylanh…

Hiện nay phổ biền nhất là bơm pitton tác dụng kép 2 hoặc3 xy lanh



Chuẩn bị cho máy làm việc

1. Kiểm tra van 1 chiều, lưới lọc của giỏ hút (Krepin), chỗ nối của giỏ hút và ống hút.

2. Kiểm tra kỹ ống hút, ống đẩy, xem có bị thủng, hẹp, tắc, rò rỉ tại các đầu nối không, kiểm tra các mối nối cơ khí các máy bơm.

3. Kiểm tra hệ thống các van.

4. Kiểm tra dầu bôi trơn, bơm mỡ vào các vú mỡ ở ly hợp ma sát vào các chỗ khác.

5. Kiểm tra dầu trong ống cong của các đồng hồ áp suất.

6. Để độ căng của đai truyền lực đúng quy định.

7. Kiểm tra kỹ các bộ phận chuyển động. Không để bất cứvật gì trên chúng.



Cho máy bơm làm việc

1. Khi cho máy bơm làm việc chú ý mấy điểm sau:

2. Trước khi khởi động máy diezel cần ngắt ly hợp bơm.

3. Sau khi khởi động máy diezel, nếu puli truyền lực của máy bơm đã quay thì nhẹ nhàng đóng ly hợp của máy bơm. Cần chú ý không để bánh đai truyền lực quay không tải lâu, vì sẽ làm hỏng hệ thống ly hợp.

4. Qua van ba ngã xem xét sự làm việc của máy bơm đểkhắc phục những hiện tượng bình thường không có.

5. Khi máy bơm làm việc bình thường dùng van ba ngã để điều chỉnh luợng nước vào lỗ khoan.



6. Quay thử bằng tay xem có vấn đề gì không.

7. Mồi đầy nước vào phần hút qua van đẩy. Vặn van ba ngã cho nước xả hoàn toàn. Phân loại mày bơm pitton

Chăm sóc máy bơm trong quá trình làm việc

1. Để đảm bảo máy bơm làm việc lâu dài, không bị hỏng vặt, tạo điều kiện tăng năng suất khoan và tránh sự cố kẹt, cần phải chú ý kiểm tra chăm sóc máy bơm trong lúc làm việc theo một số yêu cầu chính sau đây:

2. Theo dõi sự làm việc của máy bơm. Theo dõi đồng hồ áp suất, không được để máy bơm làm việc vượt quá áp suất tối đa và vượt qúa số vòng quay quy định.

3. Theo dõi mức dầu bôi trơn trong cácte, sau thời gian làm việc 600 giờ phải thay dầu mới. Theo dõi các ổ bi không để chúng làm việc quá nóng.



4. Kiểm tra van an toàn, van máy bơm. Kiểm tra giỏ hút, không để tắc.

5. Không để nước phụt ra ở cần pittông. Không để dầu mỡdính vào dây đai và bánh đai. Không để ly hợp ma sát trượt hoặc dầu mỡ dính váo đĩa ma sát.

6. Khi điều chỉnh van ba ngã phải theo dõi đồng hồ áp suất phòng ngừa tắc nước, bể nước.

Dừng máy

1. Khi dừng máy cần phải giảm tải bằng cách xả hoàn toàn dung dịch, sau đó ngắt van ly hợp ở hộp phân lực nếu có. Không nên ngắt lâu dài ly hợp ma sát.

2. Khi ngừng làm việc lâu dài cần phải rửa sạch bên trong cũng như bên ngoài máy, sau đó bơm mỡ bảo quản các chi tiết của cơ cấu thủy lực như van, xilanh, cần pittông vàcác bộ phận khác.


3. Tháp khoan

Tháp khoan là một bộ phận của cụm thiết bị khoan, nó là một công trình gồm tháp khoan và nhà khoan. Tháp khoan dùng để kéo thả cần khoan, ống chống và dựng cần khoan. Nhà khoan để đặt thiết bịkhoan và che mứa nắng cho công nhân khi làm việc.

Tùy theo hình dáng có thể gặp các loại tháp như sau:

1. Tháp 3 chân: Dùng chủ yếu cho khoan tay và khoan khảo sát địa chất công trình.

2. Tháp 4 chân: Thường dùng cho khoan khoáng sản cứng, khoan dầu khí và giếng khoan sâu trên đất liền, sử dụng các giàn khoan cố định.

3. Tháp chữ A: Sử dụng cho các giếng khoan sâu như khoan dầu khí.

4. Tháp dạng cột: Thường dùng cho các giàn khoan tự hành để khoan thăm dò và khai thác nước, khoan thăm dò về bản đồ, địa chất, có chiều sâu dưới 500M.


Tháp khoan


Chiều cao tháp

Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều cao tháp. Chiều dài cần dựng được chọn theo chiều sâu giếng khoan. Chiều cao tháp khi khoan giếng thẳng đứng được xác định như sau:

H = h1+h2+h3+h4 (m)

H: chiều cao của tháp

h1: chiều dài cần dựng

h2: chiều dài bộ ròng rọc động (ròng rọc động, móc treo, chụp nâng cần)

h3: chiều cao nhô lên của ống định hướng hoặc của máy tháo mở cần.

h4: khoảng cách nhỏ nhất cho phép giữa trục ròng rọc động và ròng rọc tĩnh khi nâng để tháo cần khỏi vinca.

Chọn thiết kế H còn có khi phải tuân theo chiều dài ống chống hoặc bộ ống mẩu và bộ cần dự định sử dụng.


Hệ ròng rọc

Cấu tạo ròng rọc

Khối ròng rọc tĩnh: Gồm các ròng rọc đặt treo cố định trên tháp

Khối ròng rọc động: Gồm các ròng rọc chuyển động lên xuống trong quá trình làm việc, chúng được treo bởi các nhánh cáp, và đồng thời cũng là nơi móc nối với tải trọng cần phải nâng.

Dây cáp: được mắc từ tời luồn qua các ròng rọc tĩnh và ròng rọc động, kể cả phần cáp động có chiều dài thay đổi trong quá trình kéo thả bộkhoan cụ.


Hệ ròng rọc


Hệ ròng rọc

Xác định tải trọng lên tháp

Tuỳ theo cấu tạo của hệ thống ròng rọc mà tải trọng tác dụng lên tháp được xác định như sau:

Mắc ròng rọc theo kiểu không có ròng rọc động:

QT = 2Qm (kg)

QT: tải trọng lên tháp (kg), Qm: tải trọng trên mốc (kg)

Mắc ròng rọc đầu cuối cáp buộc vào đỉnh tháp hay khối ròng rọc động

trong đó: η: Hiệu suất của hệ thống ròng rọc

Mắc ròng rọc có đầu cáp chết buộc xuống sàn

η.mQQQ m

mT +=

η..2

mQQQ m

mT +=


Sơ đồ một số hệ thống ròng rọc


Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực

Xác định lực căng của cáp

Thông thường người ta sử dụng hệ thống ròng rọc kiểu 1×2, 2×3 thì lực căng trên mỗi nhánh cáp là:

Theo kiểu 1×2 thì có số nhánh cáp động m=2 thì

(kg) (với η = 1)

Các bước tiến hành để điều chỉnh áp lực

Khi khoan các lỗ khoan bằng máy khoan họ ÇΦ hay YPb −3AM sử dụng đầu quay rôto với cần chủ động. Việc điều chỉnh áp lực lên choòng ở đáy sẽ được tiến hành bằng tời thông qua hệ thống ròng rọc.

η.mQP m=

2mQP =


Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực

Các bước tiến hành như sau: 1. Cân Bộ khoan cụ: Thả toàn bộ dụng cụ vào lỗ khoan, cần chủ

đạo đã được luồn qua lỗ roto hoặc đầu quay, dùng tời treo toàn bộ dụng cụ cách đáy 0,5m. Cho đầu roto quay, đồng thời bơm dung dịch vào lỗ khoan với các trị số như khi khoan. Đọc trị số đối diện với kim trên mặt kế được trị số P, đem với số nhành cáp động, sẽ nhận được trị số trọng lượng bộ dụng cụ khoan treo trên mốc. Cụ thể trong trường hợp này trọng lượng bộ dụng cụ khoan Qm = 2P

2. Điều chỉnh áp lực khi khoan trong trường hợp tiến hành khoan theo chế độ giảm tải.

3. Nếu gọi áp lực lên đáy lỗ khoan là C, thì tời nâng bớt lên một lực là P = Qm – C trên móc treo. Muốn vậy sau khi cân xong người ta thả toàn bộ dụng cụ lên đáy lỗ khoan, sau đó dùng tay tời bớt tải sao sao kim áp kế chỉ vào trị số là có thể bắt đầu khoan được.



1. Giới thiệu chung

2. Bộ ống mẫu khoan

3. Lưỡi khoan và choòng khoan

4. Các đầu nối chuyển tiếp

5. Ống slam (ống Slam)

6. Cần khoan

7. Cần nặng


1. Giới thiệu chung

Bộ dụng cụ khoan hoàn chỉnh nhất để thể hiện ở hình bên.

Các dụng cụ kéo thả và tháo lắp1- lưỡi khoan, 2- ống mẫu, 3- Pêrêkhôt slam, 4- ống slam, 5- cần khoan, 6- nhippen,7- nửa nhippen,

8- đầu nối chuyển tiếp cột cần khoan với đầu xanhích, 9- đầu xa nhích, 10- elevatơ nửa tự động, 11- đầu nối dùng khi kéo thả bộ dụng cụ bằng elêvatơ nửa tự động, 12- elêvatơ đơn giản,

13- khoá bản lề cho cần, 14- khơmút bản lề cho cần, 15- vinca đỡ cần, 16- vinca tháo cần, 17- kiềm cặp lưỡi khoan, 18- khoá bản lề cho ống mẫu, ống chống,

19- ống nén từ máy bơm lên, 20- khơmút bắt chặt ống nén với vòi dẫn của đầu xanhích


Giới thiệu chung

Thông thường tùy theo mục đích của công tác khoan hay phương pháp khoan sử dụng mà người ta có thay đổi từng dụng cụ trong bộkhoan cụ đầy đủ:

Với phương pháp khoan roto phá toàn đáy người ta thay lưỡi khoan 1 bằng chòng 3 chóp xoay hoặc choòng 3 cánh, không sửdụng ống mẩu 2 và ống slam 4, đầu nối 3. Trong khoan dầu khíbắt buộc phải sử dụng cần định tâm.

Khoan khảo sát địa chất công trình: nếu lấy mẫu lõi sử dụng lưỡi khoan 1, nếu lấy mẩu nguyên dạng thay 1 bằng bộ ống mẩu nguyên dạng; bỏ ống slam 4, thay đầu nối 3 bằng pêrêkhốt phay, bỏ cần nặng và cần định tâm.

Khoan khoáng sản cứng: Sử dụng bộ dụng cụ hoàn chỉnh như hình vẽ, nếu khi khoan bi thay lưỡi khoan hợp kim cứng 1 bằng lưỡi khoan bi, nếu khoan lấy mẩu bở rời có thể thay ống mẩu 2 bằng các loại ống mẩu nồng đôi chuyên dụng


2. Bộ ống mẫu khoan

Bộ ống mẫu bao gồm: lưỡi khoan, ống bẻ mẫu, ống mẫu

và Pêrêkhốt

Bộ ống mẫu có nhiệm vụ chứa mẫu đất đá ở đáy lỗ

khoan, bảo vệ mẫu và định huớng cho lỗ khoan.

Trong khoan hợp kim cứng, bộ ống mẫu gồm: lưỡi khoan,

ống bẻ mẩu, lò xo bẻ mẫu, ống mẫu.

Trong khoan bi bộ ống mầu gồm: lưỡi khoan bi, ống mẫu,

pêrêkhốt Slam, ống đựng mùn khoan.


Ống mẫu

1. Công dụng: ống mẫu là chi tiết nối giữa lưỡi khoan và pêrêkhốt nó cótác dụng để đón chứa mẫu và định hướng cho lỗ khoan trong quátrình khoan.

2. Cấu tạo: ống mẫu làm bằng thép, có dạng hình trụ với chiều dài thông thường l = 1,5, 3, 4,5 và 6m. Hai đầu ống mẫu được tiện ren thang, bước ren 4mm đoạn tiện ren 40mm để nối với lưỡi khoan vàpêrêkhốt. Trường hợp cần tăng khả năng định hướng của ống mẫu thì các ống mẫu được nối lại với nhau để tăng chiều dài.

l

aOÁng maãu

Dd

Ñaàu noái oáng maãu (nhíp pen)

D d

OÁng maãu thaønh daøy


Ống mẫu

3. Cách sử dụng và bảo quản ống mẫu: Chất lượng ống mẫu sửdụng phải đạt được các yêu cầu sau:

Hình dạng không méo, thành ống không dày mỏng khác nhau quá giới hạn cho phép.

Độ cong của ống mẫu không được vượt quá giới hạn sau:

Các ống có đường kính từ 34 ÷ 89mm được phép cong 1mm/1m chiều dài.

Các ống có đường kính từ 108 ÷ 146mm được phép cong 1mm/1m chiều dài.

Các ống có đường kính từ 168 ÷ 219mm được phép cong 1,3mm/1m chiều dài.

Các nhippen được phép cong tới 1,5mm/1m chiều dài


Ống mẫu

Ren của ống mẫu và nhippen phải nhẵn, không được sứt hoặc cónhững biến dạng khác. Khi lắp vào lưới khoan hay pêrêkhốt, lúc đầu có thể vặn bằng tay nhẹ dàng nhưng không có độ rơ, sau đó phải dùng khóa vặn để siết chặt.

Trong quá trình khoan, thấy mặt ngoài của ống chỗ cắt ren bị mòn nhiều thì phải kiểm tra để loại bỏ hoặc cắt ren lại.

Khi khoan bi bằng ống mẫu thành mỏng, sau hai hiệp khoan phải đổi đầu ống ngược lại.

Kinh nghiệm cho thấy ống mẫu thành dầy được sử dụng rộng rãi.

Khi di chuyển, không được quăng, quật để đảm bảo ống mẫu không bị méo cong. Các ống mẫu phải để nơi khô ráo có bôi mỡ vào ren vàlắp vòng để bảo vệ ren.

Trường hợp muốn tăng chiều dài ống mẫu để chống khả năng cong lệch lỗ khoan có thể nối các ống mẫu với nhau bằng nhíppen, nhưng phải chú ý sự đồng trục của chúng chống sự rung đảo khi khoan.


3. Lưỡi khoan và choòng khoan

Các lưỡi khoan phá Các lọai chòong khoan ba chóp xoay

Choòng khoan lấy mẫu


A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

Lưỡi khoan hợp kim: dùng để khoan đất đá mềm, cứng trung bình và cứng (cấp I đến VII theo độ khoan).

Lưỡi khoan bi: dùng để khoan các loại đất đá từ trung bình đến kiên cố (cấp V đến X theo độ khoan).

1. Lưỡi khoan hợp kim

Những hạt cắt hợp kim cứng đem gắn vào lưỡi khoan códạng hình khối chữ nhật, hình thoi, hình tám mặt, hình thoi vát đầu, hình kim và hình tấm các hạt cắt được chia làm hai nhóm:

Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan bình thường.

Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan tự mài.

Tùy theo tính chất của đất đá khoan qua mà người ta chọn hạt cắt, số lượng hạt cắt và cách bố trí chúng trên vành lưỡi khoan cho phù hợp



2. Lưõi khoan bi

Là 1 ống thép hình trụ rỗng, có chiều dài (500 ± 10mm), đầu trên được cắt ren thang trong để nối với ống mẫu, đầu dưới được xẻ 1 rãnh xoắn lập với đáy 1 góc 70÷750, chiều rộng bằng 1/5÷1/6 chu vi, chiều dài 150÷180mm. Rãnh này có tác dụng để thóat dung dịch và dẫn bi từ trên xuống bề mặt làm việc của lưỡi khoan trong quá trình khoan.

b- Daïng toång quaùt cuûa vaønh löôõi khoan coù theå xeû caùc raõnh thoaùt nöôùc

a- Vaønh löôõi

Maët caét



3. Lưỡi khoan kim cương

Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ một lớp

Dùng để khoan trong các lọai đất đá có độ mài mòn nhỏ, không nức nẻ, đồng nhất độcứng trung bình (Cấp VII – IX).

Các hạt kim cương có độ hạt từ 20 ÷ 50 hạt/cara được phân bố thành một lớp trên bề mặt làm việc của đầu mút. Có 2 đến 6 rảnh thoát nước.



Sự phá hủy đất đá do tác dụng cắt gọt của các hạt cấu thành một lớp trên đầu mút của lưỡi khoan nên các hạt bịmất dần làm giảm tốc độ khoan.

Tuy nhiên nó cũng có những ưu điểm sau:

Gần 50% kim cương có thể được lấy ra để dùng lại

Các lưỡi khoan ít bị mòn theo đường kính ngòai đường, kính trong.

Ngoài ra nó cũng có nhược điểm rất lớn là các hạt dễbị vỡ ra dưới ảnh hưởng của những va động mạnh khi khoan trong tầng đất đá rắn chắc, nứt nẻ cấu trúc không đồng nhất.



Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ nhiều lớpDùng để khoan trong đất đá có độ cứng cấp IX đến XI, có độ mài mòn, nứt nẻ không đồng nhất và phân bố thành các lớp song song. Ưu điểm

Tỏa nhiệt tốt, vì cho phép khoan với tốc độ vòng quay lớn để tăng tốc độ cơ học khoan. Tăng thời gian làm việc của lưỡi khoan.

Nhược điểmKhối lượng của kim cương trong một lớp giảm nên dễ dàng bị quá tải làm hỏng lưỡi khoan, tăng mức độ hao mòn kim cương. Sự bong ra của các hạt kim cương không còn khả năng làm việc, sẽ làm hỏng lớp kim cương và ảnh hưởng tới những hạt kim cương còn lại. Thực tế cho thấy sử dụng lưỡi khoan kim cương lọai này không kinh tế.



Lưỡi khoan kim cương thấm nhiễm

Dùng để khoan trong đất đá nứt nẻ, không đồng nhất, có độ mài mòn cao và kiên cố cấp IX đến XII theo độ khoan. Ơ lưỡi khoan này các hạt kim cương với cở hạt từ 120 ÷ 200 hạt/cara được phân bố điều đặn trong khối hợp kim, các hạt kim cương phụ bên sường có kích thước lớn (độ hạt từ 30 ÷ 60 hạt/cara). Pháhủy đất đá theo nguyên tắc tự mài và cắt gọt. Đây là loại lưỡi khoan sử dụng rất kinh tế và có những ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm

Tải trọng nén lên hạt cắt ổn định trong suốt quá trình khoan, nên bảo đảm hạt kim cương không bị qúa tải với tốc độkhoan ổn định.

Điều kiện nhiệt tốt, lưỡi khoan ít bị hỏng và cho khoan với sộvòng quay lớn (800 ÷ 1000 vòng/phút).


B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy

1. Các kiểu choòng làm việc theo nguyên lý cắt

Choòng lưới cắt loại PX (choòng đuôi cá):

trong choòng có 02 rãnh thoát nước và được đắp 2 đến 3 lớp hợp kim cương có độ dày từ 0,5 đến 1mm.

Đường kính của choòng này là 92, 111,131, 181, 195, 284mm. Choòng được sử dụng trong tầng đất đá mềm bởcấp I đến III.

Luỡi khoan phá



Choòng nhọn Vôrônốp

Thân choòng là một phôi chưa xẻ rãnh của lưỡi khoan bi, đầu trên được tiện ren, thang ngoài để nối với ống định hướng, đầu dưới được xẻ 4 rãnh lệch nhau 900.

Một tấm thép nguyên đặt vào 2 rãnh, hai nửa tấm thép khác đặt vào 2 rãnh còn lại và chúng được hàn liền với thân choòng, còn ở dưới thì hàn nối với nhau.

Các gờ của các tấm thép nhô ra khỏi mặt ngoài của thân choòng 10mm và tấm thép cũng nhô cao hơn hai nửa tấm thép về phía dưới 10mm. Điều này tạo điều kiện để dung dịch khoan lưu thông dễ dàng và làm sạch mùn khoan dưới đáy lỗ khoan.

Loại choòng Vorônốp có thể khoan trong tầng đất đá từmềm đến trung bình cứng (cấp III ÷IV)



2. Các kiểu choòng làm việc theo nguyên lý đập cắt

Choòng làm việc theo nguyên lý đập cắt là các loại choòng chóp xoay sử dụng trong công tác khoan phá mẫu rất đa dạng.

Choòng chớp xoay có thể là 1 chóp xoay, 2 chóp xoay, 3 chóp hay 4 chóp xoay phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá, phạm vi sử dụng, chức năng của từng loại choòng mà chúng có cấu tạo khác nhau về số chóp xoay, hình dáng, số lượng, cách sắp xếp và độ cao của các răng choòng trên chóp xoay.

Trong khoan phá mẫu, thường sử dụng những loại choòng chóp xoay chủ yếu như:

Loại M: Để khoan đất đá mềm, bở rời

Loại C: Để khoan trong các tầng đất đá dẻo, mềm cóxen kẻ các lớp có độ cứng trung bình



Loại T: Đất đá chặt, dẻo, cứng và rắn chắc có độ mài mòn nho

Lọai K: Để khoan các đất đá rắn chắc có tính mài mòn cao như: đá sừng, đolomit, thạch anh…

Loại OK: Để khoan trong các đất đá kiên cố, mài mòn rất cao.

Sự phá hủy đất đá ở đáy lỗ khoan bằng choòng chóp xoay làmột quá trình phức tạp, ta chỉ xét sơ lược sự phá hủy đất đá ở đáy theo tác dụng đập. Nguyên lý làm việc của nó tại đáy lỗkhoan các chóp xoay thực hiện cùng một lúc hai chuyển động: Quay xung quanh trục của choòng và xung quang trục của chóp


C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay

Tùy theo phương pháp khoan tay xoay hay đập mà dụng cụkhoan có cấu tạo và đặc điểm khác biệt nhau:

Trong khoan tay xoay gồm hai loại, lưỡi khoan thìa và lưỡi khoan xoắn

Lưỡi khoan thìa: dùng để khoan trong đất đá mềm, bở.

Lưỡi khoan xoắn: dùng để khoan đất đá mềm dẻo như thạch cao.

Trong khoan tay đập, có nhiều loại dùng khác nhau.

Choòng hai cánh: Khoan trong đất đá trung bình vàcứng, loại choòng này có hai cánh, lưỡi choòng mởrộng về hai bên sườn vì vậy nó có khả năng mở rộng thành lổ khoan tốt.


Khoan tay




Chòong chữ thập: Khoan trong đất đá cứng, nứt nẻ, không đồng nhất hoặc để phá những tầng đá gặp phải khi khoan. Choòng lệch tâm: Có tác dụng mở rộng thành lỗkhoan và để khoan khi phải tiến hành vừa khoan vừa chống ống. Choòng pích: Dùng để khoan khi cần đánh dạt những tảng đá hay cuội vào thành lỗ khoan trong đất đámềm.

Chú ý: Rãnh nước rửa ta thấy trong các lọai choòng có hai tác dụng chính sau:

Tăng lực động của bộ dụng cụ khoan xuống đáy lỗ khoan và khi bơm nước vào trong cột cần khoan sẽ giảm được lực đẩy thủy lực đối với bộ dụng cụ khoan;Tăng khả năng tạo cho các hạt mùn khoan lơ lững dưới đáy lỗ khoan do tác động lên xuống của dòng nước rửa trong lòng cột cần khoan khi kéo lên đập xuống.


D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp

Choòng dẹt: dùng để khoan đất đá mềm, góc sắc ban đầu của choòng từ 70-90o

Choòng hai cách: dùng để khoan trong đất đá dinh kết và đất đá có độ cứng trung bình. Do cấu tạo phần giữa thân choòng có dạng hình nêm, hai bên rìa tạo thành hai gờ nên choòng cókhả năng mở thành lỗ khoan tốt, góc sắc ban đầu của choong khoan từ 80o -100o.

Choòng móng ngựa và choòng chữ thập: dùng để khoan đất đá cứng rắn, nứt nẻ, những tầng đá tảng lẫn cuội, sỏi.

Choòng pích: Được sử dụng khi gặp đá tảng trong lỗ khoan hoặc để đánh dạt những tảng đá vào thành lỗ khoan.


D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp



Đầu nối chuyển tiếp Perêkhôt

1. Công dụng: Pêrêkhốt là chi tiết nối ống mẫu với cần khoan, nối ống mẫu, cần khoan với ống slam khi sử dụng ống slam, nối cột cần khoan vối ống chống khi phải dùng ống chống trong lỗ khoan.

2. Cấu tạo: Có 3 loại chính: pêrêkhốt phay, pêrêkhốt slam, pêrêkhốt nòng đôi

a. Pêrêkhốt phay đầu dưới tiện ren thang ngoài để nối với ống mẫu tương ứng, đầu trên mặt trong phần vát côn được tiện ren tam giác để nối với giamốc cột cần khoan.

• Mặt ngoài được tiện côn và phay các lưới cắt nhằm việc kéo bộ dụng cụ khoan lên dễ dàng, hoặc gặp trường hợp bị vướng đá rơi hay sập lỡ, bao bùn vẫn có thể vừa quay bộkhoan cụ cho các lưỡi cắt của pêrêkhốt phá các nút vướng, vừa kéo bộ dụng cụ lên.

• Đường kính ngoài của pêrêkhốt phải bằng đường kính ngoài của ống mẫu và ống chống tương ứng.



b. Pêrêkhốt slam: dùng để nối cần khoan ống mẫu và ống slam lại với nhau. Phần mặt ngoài tiện ren thang trái đểnối với ống slam nhằm chống hiện tượng ống slam tựtháo trong quá trình khoan, mặt trong phần vát côn được tiện ren tam giác để nối với giá mốc cần.

c. Pêrêkhốt nòng đôi: Dùng cho ống mẫu nòng đôi.

Pêrêkhốt phay, slam

40o

B

Raõnh ghi kí hieäu90o

β


5. Ống slam

Công dụng

Dùng để đựng các hạt mùn khoan nặng và vụn bi mà dùng dung dịch không đủ khả năng mang lên miệng lỗ khoan hoặc đất đá rơi từ thành lỗ khoan xuống trong qúa trình khoan.

Cấu tạo

Chế tạo bằng thép có dạng hình trụ rỗng, đầu trên vát đi 1 góc 300 và uốn cong vào phía trục.

Chiều dài: tùy thuộc lượng mùn khoan sinh ra trong 1 hiệp khoan, nhưng không nhỏ hơn 1,5m

Đường kính ngoài băng đường kính ngoài của Pêrêkhốt và ống mẫu tương ứng.


5. Ống slam

Phương pháp sử dụng

Khi lắp vào ống mẫu, cần siết

chặt và đảm bảo sự đồng trục.

Sau khi lấy bộ ống mẫu lên ở

cuối hiệp khoan, mùn khoan

được lấy ra bằng cách treo

ngược bộ ống mẫu rồi dùng vòi

nước cho bơm ngược vào hoặc

vừa đập vừa xoay nhưng tránh

làm móp méo ống.

45o

L

Do


6. Cần khoan

Dựa vào cách nối các cần lẻ với nhau thành cột cần khoan, người ta chia ra làm hai loại cần: Cần khoan nối bằng múpta –damốc và cần khoan nối bằng nhippen.

Cần khoan nối bằng múpta – damốc Được sử dụng chủ yếu trong phương pháp khoan hợp kim và khoan bi.

Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ, hai đầu cần, phía ngoài được tiện ren tam giác trên đoạn vát côn để nối với múpta hoặc damốc; phía trong được chồn dầy để tăng độ cứng cho chỗ nối. Chiều dài ứng với đường kính 42mm và50mm là 1,5; 3 và 4,5m, đường kính 63,5mm là 3; 4,5 và6m.

Các cần đơn được nối với nhau thành cần dựng (gồm 2, 3 và 4 cần lẻ) bằng đầu nối mupta.

Các cần dựng được nối với nhau bằng damốc.


Mupta: là chi tiết để nối các cần lẻ thành cột cần

dựng, hai đầu được tiện ren tam giác, có độ côn

và bước ren tương ứng với cần khoan.

Bộ damốc: dùng để nối các cần dựng thành cột

cần khoan có cấu tạo gồm có damốc dương và

damốc âm. Damốc dương được nối vào đầu

dưới, damốc âm được nối vào đầu trên của cột

cần khoan.

6. Cần khoan


Cần khoan nối bằng nhippen

Phạm vi sử dụng: Thường dùng để khoan những lỗ khoan nông, các lỗ khoan đường kính nhỏ.

Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ được chế tạo theo ba cỡ đường kính ngoài: 33,5; 42 và 50mm, gồm có hai loại.

Loại A có một rãnh khấc để nối các đoạn cần lẻ thành cần dựng.

Loại B có hai rãnh khấc dùng để nối các cần dựng thành cột cần khoan với nhippen loại A. Nhippen loại B có rãnh khấc dưới dùng để treo cột cần khoan trên miệng lỗ khoan bằng vinca đỡ cần, rãnh khấc trên dùng để nâng, hạ cột cột cần khoan bằng elevatơ.

6. Cần khoan


Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan

1. Cần khoan nối bằng mupta – damốcƯu điểm

Đường kính ngoài của đầu nối mupta-damốc lớn hơn. Đường kính ngoài của cần khoan, vì vậy mối nối phải đảm bảo chắc, kín, giảm được độ mòn của cột cần khoan. Do tiết diện lỗ bên trong cần lớn nên tổn thất thủy lực ít. Tháo ráp nhanh, quá trình nâng, hạ bộ dụng cụ chỉ sửdụng ren của damốc nên bảo vệ được ren của cần. Cho phép sử dụng elevatrơ bán tự động trong quá trình nâng hạ bộ dụng cụ.

Nhược điểmVì đường kính ngoài của mupta-damốc và cần khoan chênh lệch nhau nên tạo ra các gờ, do đó khi kéo, tháo bộdụng cụ có thể gây ra hiện tượng vướng mắc vào miệng hoặc chân ống chống.



Sự lưu thông dung dịch ở khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan bị cản trở, không thích hợp khi phải khoan các lỗ có đường kính nhỏ.

2. Cần khoan nối bằng nhippen

Ưu điểm

Đường kính ngoài không thay đổi trên toàn bộ cột cần khoan, nên cho phép khoan với số vòng quay lớn và cóthể dùng lưỡi khoan có đường kính ngoài gần bằng đường kính cần khoan.

Khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan. Có thểgiảm xuống nhỏ nhất. Do đó giảm được ứng suất uốn vàsử dụng của cột cần trong khi khoan.

Khi cần thiết, có thể kéo cột cần khoan qua lỗ trục Spinden của đầu máy một đoạn dài.



Nhược điểm

Tiết diện bên trong của các đầu nối nhỏ hơn nhiều so với tiết diện trong của cần, nên tổn thất thủy lực của dòng nước rữa lớn.

Các mối nối không đảm bảo độ cứng vững vi chiều dài đoạn ống nối cắt ren mỏng.

Ren nối của cần là ren thang, nên không bảo đảm được độ kín khít tuyệt đối, thời gian thao lắp lâu.

Cần chóng bị mòn do va chạm trực tiếp với thành lỗ khoan, đặc biệt khi khoan những lỗ khoan xiên.


Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan

1. Phương pháp sử dụng

Để tránh xảy ra sự cố đứt, gãy khi cần khoan, yêu cầu cần khoan phải đạt các chỉ tiêu sau:

Mặt trong và ngoài cần phải nhẵn: không rạn nứt và rỉ sét.

Cần không được cong quá 1mm/1m.

Độ mòn của cần khoan phải trong giới hạn cho phép.

Mupta, damốc không được mòn quá 3,5mm so với đường kính ngoài.

Trong quá trình khoan phải phân nhóm cần ra để sử dụng, số cần trong một nhóm yêu cầu chất lượng phải như nhau, cần càng tốt thì sử dụng ở chiều sâu càng lớn của lỗ khoan.

Mỗi cần dựng nên lắp từ 2 đến 3 vòng cao su bảo vệ.



Để giảm độ rung cần khoan nên bôi mỡ chống rung.

Nếu có thể nên sử dụng cần nặng thay thế cần thường ở

phần sát lỗ khoan.

Các ren nối của damốc phải đảm bảo tốt. Nếu vặn còn từ

1,2 đến 2 ren để chặt là ren đó quá mòn, Các damốc đó

phải loại bỏ.



2. Bão dưỡng cần khoan

Để tăng khả năng, thời hạn làm việc của cột cần khoan phải chú ý bảo dưỡng, cụ thể là:

Khi di chuyển không được quăng, quật làm cong cần khan và hỏng ren.

Các cần khoan chưa dùng phải bôi mỡ vào ren nối, các đầu ren phải được lắp vòng bảo vệ ren.

Không được để lẫn lộn các cần khoan có chất lượng khác nhau.

Khi cần bảo quản lâu dài, phải tháo cần ra khỏi cần dựng, sắp xếp chúng trên đà kê có 3 đà trở lên. Để cần khoan không bị võng sinh ra cong cần.


7. Cần nặng

Sử dụng cần nặng để tạo ra áp lực cần thiết lên đáy lỗ khoan và tăng độ cứng vững của phần cuối cốt cần khoan, giảm khả năng làm cong cần khoan, giảm độ mòn của cột cần khoan.

Kinh nghiệm cho thấy đa số các trường hợp gãy cần đều nằm ở gần đoạn ống mẫu.

Phần cột cần khoan hay bị gãy sẽ được thay bằng cần nặng.


Cần nặng

Do đặc điểm cấu tạo của cần nặng, cách nối các cần với nhau có thể thực hiện theo hai cách: bằng damốc hoặc nối trực tiếp với cần, giữa cần nặng và cần thường được nối với nhau bằng damốc chuyển tiếp.

Khi sử dụng cần nặng cần chú ý tới những yêu cầu cơ bản sau:

Cột cần nặng được nối ngay vào phần cuối cột cần khoan và phải kiểm tra thật kỹ khi lắp ghép vì đây là đoạn dễ đứt gãy.

Đường kính cần nặng phải phù hợp với đường kính lỗ khoan (thường chọn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp đường kính)


Chiều dài cột cần nặng được tính theo công thức

trong đó:

L: Chiều dài cột cân nặng, (m)

C: Tải trọng chiều trục yêu cầu lên đáy lỗ khoan, (kg)

K: Hệ số, thường lấy từ 1,25 đến 1,5

Q: Trọng lượng 1m cần nặng

)(. mqCKL =

Cần nặng



1. Đầu xa nhích

2. Quang treo

3. Xirêga

4. Móc treo giảm xóc


1. Đầu xa nhích

1. Công dụng

Đầu xanhích là 1 chi tiết

dùng để nối giữa bộ phận

quay (cột cần khoan) với bộ

không quay (ống dẫn dung

dịch từ máy bơm lên).

Ngoài ra còn là nơi để thả

hạt chèn khi bẻ mẫu, hoặc

tiếp bi vào lỗ khoan bi.


2. Cấu tạo

Trong khoan xoay sử dụng phổ biến hai loại xanhích không có quang treo (đơn giản) và có quang treo.

a. Loại xanhích đơn giản:

Thường được dùng cho các lỗ khoan nông, chiều sâu dưới 300m. Vỏ của xanhích được nối với cột cần khoan nên các chi tiết nối hoặc lắp chặt với vỏ đều quay trong khi khoan, riêng ty xanhích nối với đầu nối ba ngả rồi với nối với ống dẫn nước là các chi tiết không quay.

Để làm kín giữa phần quay và không quay của đầu xanhích có bố trí các vòng đệm kín và chúng được siết chặt lại bằng vòng êcu hãm. Phốt đệm kín có tác dụng chắn giữ dầu bôi trơn trong các ổ bi của đầu xanhích.

Đầu xa nhích


b. Loại xanhích có quang treo:

Thường dùng khi khoan các lỗ khoan sâu, ngoài nhiệm vụ

làm chi tiết nối giữa bộ phận quay và không quay, loại có

quang treo được móc với móc của ròng rọc động để tời điều

chỉnh áp lực chiều trục và dao động của bộ dụng cụ khoan

lên xuống khi cần thiết.

Tùy theo phạm vi sử dụng mà loại Xanhích có quang treo

được chọn với các tải trọng nâng của quang treo là 2,5; 5;

10 và 25 tấn.

Đầu xa nhích


3. Cách sử dụng

Chọn loại phù hợp với tải trọng nâng cho phép và chiều

sâu của lỗ khoan.

Thường xuyên phải chăm sóc để thay dầu, bơm mỡ đúng

định kỳ theo dõi các bộ phận làm kín chống rò rĩ. Trường

hợp các vòng đệm kín, ty xanhích quá mòn phải thay mới

để bảo đảm độ kín chắc.

Đề phòng trong quá trình làm việc đầu xanhích có thể bị

tuột ra.

Đầu xa nhích


Xa nhích có quang treo

1-Đầu nối; 2-Trục Spinden; 3-

Vòng phớt chắn dầu; 4-Nắp

dưới; 5-Ổ bi đíp; 6-Ổ bi chặn;

7-Vỏ; 8-Ổ bi đỡ;

9-Nắp an toàn; 10-Quang treo;

11-Vòng đệm kín; 12-Nút để đổ

hạt chèn; 13-Khơ mát kẹp; 14-

Ty xa nhích; 15-Ống dẫn nước


2. Elevatơ

Elêvatơ dùng để móc rãnh đầu trên của damốc âm (hay nhippen loại B) ở đầu cột cần dựng trong quá trình kéo, thả bộ dụng cụkhoan, nhằm giúp cho việc lắp vào và tháo ra cột cần được nhanh chóng. Vòng chốt của elêvatơ có chốt giữ có thể trượt lên, trượt xuống theo thân của nó.

Do đó khi móc elêvatơ vào cột cần khoan phải nâng nó lên trên cùng để “mở cửa” cho cột cần bắt vào, còn khi đã móc xong phải bật vòng chốt xuống, xoay cho chốt vào vị trí rãnh khóa giữ không cho cột cần khoan tuột ra trong quátrình kéo thả.


Elevatơ

Khi sử dụng elêvatơ, cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng, kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phùhợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của elêvatơ ghi ký hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu nối nhippen đường kính 42mm.


3. Quang treo

Dùng để móc vào dưới xanhích đơn giản khi khoan, hoặc móc vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗkhoan nông.


4. Xirêga

Dùng để nối giữa ròng rọc động với tải trọng nâng thông qua elêvatơ hoặc quang treo. Các xirêga ( quai treo nâng) thường có sức nâng 4, 5,10 tấn.


5. Móc treo giảm xóc

Móc treo giảm xóc là chi tiết nối

giữa ròng rọc động với

xanhích.

Có quang treo khi khoan, hoặc

giữa ròng rọc động với elêvatơ

khi nâng, hạ bộ dụng cụ khoan.


Móc treo giảm xóc

Tác dụng của mốc treo giảm xóc;

Giảm chấn động trong quá trình nâng bộ dụng cụ khoan ra

khỏi lỗ khoan

Đảm bảo cho mẫu không bị tụt ra khỏi ống mẫu

Mặt khác nhờ có cơ cấu lò xo và bạc quay nên móc treo

giảm xóc loại trừ được khả năng xoắn cáp trong quá trình

kéo thả dụng cụ khoan.


2.4. Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần ống

1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan

2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác


1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan

Dụng cụ để tháo, lắp cần khoan

1. Vinca chạc đỡ cần: dùng để đỡ vào khấc của nhippen trong damốc treo cột cần khoan ngay trên miệng lỗ khoan khi kéo thả bộ khoan cụ. Vinca được chế tạo theo kích thước phù hợp với từng loại cần khoan nối bằng đầu nối nhippen hay mupta-damốc.


Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan

2. Khóa bản lề 2 cột: Dùng để thả hoặc lắp cần khoan. Kích thước của khóa cũng được chế tạo phù hợp với đường kính của cần khoan.



3. Khóa gọng ô:

• Để trực tiếp vào rãnh khấc của nhippen hoặc damốc rồi vặn chặt lại bằng cách đập mạnh vài cái sau khi đã dùng khóa bản lề vặn, hoặc trước khi tháo cần khoan bằng khóa bản lề, phải dùng khóa này để “công” đầu nối ra trước.

• Kích thước của khóa được chếtạo phù hợp với kích thước của từng loại nhippen hay damốc nối cột cần.


4. Khơmút kẹp cần: Dùng để giữ, treo cột cần, hay khi cứu sự cốcó thể lắp vào bất cứ vị trí nào của cột cần trên miệng lỗ khoan. Kích thước của khơmut cũng được chế tạo phù hợp với đường kính của cần khoan.



Dụng cụ để tháo lấp ống mẫu, ống chống Pêrêkhốt, ống đựng mùn khoan

Khóa bản lề: khóa này có thể lắp ở bất cứ vị trí nào trên thân ống. Mỗi loại khóa dùng để tháo lắp được cho hai loại ống chống, ống đựng mùn khoan, perekhốt, ống mẫu có đường kính tương ứng nối tiếp nhau. Khi tháo lắp bao giờ cũng phải dùng 2 khóa, một giữ và một để vặn.

Khơmút kẹp ống: khơ mút kẹp ống dùng để kẹp chặt theo cột ống chống trên miệng lỗ khoan, đôi khi cũng dùng trong công tác kéo hoặc thả cột ống. Kích thước của khơmút phụ thuộc vào đường kính ống chống.

Khóa xích: loại khóa này có khả năng dùng treo bất cứ cần ống nào cũng được.



2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác

Gồm có các loại ta rô để câu ống và cần khoan rơi trong giếng:

Loại không có chuông gọi là met trích

Loại có chuông còn gọi là ta rô chuông hay colocon.

Ngoài ra toàn bộ các ta rô còn phân loại ra ta rô trái (có

răng trái) và ta rô phải (có răng phải).

Các kích thước của ta rô được cho trong sổ tay của tổ

trưởng khoan.

Ngoài các ta rô còn có các dụng cụ cứu sự cố khác như: búa

rung, tạ đập, kích thủy lực, kích cơ khí...


III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC

Điều kiện thực tập

Trang thiết bị hiện có tại xưởng thí nghiệm khoan – khai thác.

Máy khoan tay và máy khoan XJ tại xưởng

Hiện trường tại các công trình khoan – khai thác

Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác

Cách thức tổ chức

Tổ chức theo nhóm tại xưởng

Tổ chức theo nhóm tại hiện trường



ThS. BÙI TỬ AN


Tel : 84-8-8654086


BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

128 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác

Mục lục



2.1. Giới thiệu








Nội dung:

Tổ chức đội khoan khảo sát địa chất công trình.

Công tác chuẩn bị.

Thực hiện quy trình thi công lỗ khoan

Qui trình lấy mẫu nguyên dạng

Cách bảo quản và ghi nhãn mẫu

Các thí nghiệm tại hiện trường

Ghi chép số liệu tại hiện trường

Lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường




Ghi chép chung về buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc điểm công trình...).

Ghi chép về tổ chức đội khoan.

Tham gia thực hiện công tác chuẩn bị trước khi khoan: (Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng tháp... ).

Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan khảo sát địa chất công trình.

Tham gia vận hành và thao tác khoan khảo sát ĐCCT.



Tham gia thực hiện và báo cáo về quy trình lấy mẫu, mô tả và đánh giá chất lượng mẫu.

Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác bảo quản và ghi nhãn mẫu.

Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác thí nghiệm tại hiện trường thực tập.

Vẽ, mô tả cột địa tầng tại vị trí thực tập khoan khảo sát ĐCCT.

Tham gia công tác lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường.



2.1. Giới thiệu






2.1 Giới thiệu

Có nhiều phương pháp khảo sát địa chất công trình và có thể là tổ

hợp các phương pháp được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu về kỹ

thuật.

Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải được nghiên cứu, xem

xét của cán bộ khảo sát địa chất công trình. Các phương pháp này có

thể là xem các điểm lộ, các hố thử nông, sâu, các giếng khoan, các lò

dọc vỉa .

Trong phạm vi tài liệu này sẽ quan tâm đến phương pháp khoan khảo

sát địa chất công trình bao gồm các kiểu khoan tay, khoan đập cáp

nhẹ, khoan guồng xoắn và khoan xoay máy.


2.2 Các phương pháp khoan

1. KHOAN TAY

2. KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ

3. KHOAN GUỒNG XOẮN

4. KHOAN XOAY MÁY


1. Khoan tay

• Phương pháp khoan tay dùng thiết bị nhẹ thao

tác bằng tay, cần khoan thường dùng loại nhỏ

và mỏng Φ34, Φ42mm, lưỡi khoan có đường

kính từ 75-132mm gồm có các kiểu lưỡi khoan:

xoắn ruột gà, lưỡi khoan thìa, lưỡi khoan hợp

kim, choòng đập, ống múc mùn khoan và các

ống mẫu theo các quy phạm khác nhau.

• Ví dụ ống mẫu thành mỏng Φ75 theo quy phạm

ASTM, ống mẫu đường kính Φ110 gồm hai

mảnh tháo rời theo quy phạm Liên xô cũ.


Khoan tay

Khoan xoay tay có thể kết hợp với khoan đập tay khi phải khoan qua khối đất cứng như sạn laterite, đá lăn . . . khi đó phải dùng hệ đòn bẩy vuông góc với cần khoan. Kéo cần khoan bằng tay và thả với bộdụng cụ rơi tự do bằng sợi dây mềm.

Trong khoan xoay tay, khi cần tăng tải trọng lên đáy người ta có thểgia tải lên đầu cần bằng các vật liệu như đá hoặc gang, thép . . .

Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay có thể đạt được chiều sâu tới 30m đối với đất đá cấp I-II, đất cấp III có thể đạt được chiều sâu từ 15-20m.

Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng hoặc bằng gỗ, nếu trường hợp khoan độ sâu dưới 6m có thể không cần dùng tháp. Khoan tay rất thuận lợi trong vùng chật hẹp, lầy lội, khó thi công. Tuy nhiên nó có nhiều hạn chế về phạm vi sử dụng.


2. Khoan đập cáp nhẹ

Khoan đập cáp nhẹ là một biến tướng của các phương pháp khoan giếng tiêu chuẩn, nói chung, sử dụng một giàn khoan di động được thiết kế riêng cho công tác khảo sát đất nền.

Đối với hầu hết công tác khảo sát, đó là giàn khoan có tời với sức nâng từ 1 đến 2 tấn, được vận hành bằng động cơ diezen và tháp khoan có chiều cao khoảng 6m.

Với nhiều loại giàn khoan, các chân tháp gấp lại được tạo nên một rơmoóc đơn giản, có thể kéo đi bằng một xe nhẹ. Mũi khoan cắt sét được dùng trong lỗ khoan khô.

Ống khoan chỉ được sử dụng khi nước ở đáy lỗ khoan đủ ngập phần dưới của ống. Do đó cần đổ thêm nước vào lỗ khoan khi khoan qua lớp đất khô không dính nếu dùng ống khoan.


Khoan đập cáp nhẹ

Các phương pháp nêu trên có thể không phù hợp với các đối

tượng khảo sát địa kỹ thuật đòi hỏi lỗ khoan phải được khoan

trong điều kiện khô, hoặc với mực nước trong hố khoan được

giữ ở mực nước dưới đất tự nhiên.

Trong những trường hợp đó, cần chấp nhận một pượng pháp

khoan kém hiệu quả hơn với bộ khoan đập cáp.

Chẳng hạn, khi khoan qua sét quánh dưới nước có thể phải

sử dụng choòng khoan và ống khoan hay là chấp nhận một

phương pháp khác như khoan cơ khí.



Khoan đập cáp nhẹ thích hợp với đất đá yếu.

Kích thước ống chống lỗ khoan và mũi khoan thường là 150mm, 200mm, 250mm và 300mm, khoan được tới độ sâu lớn nhất chừng 60m trong địa tầng thích hợp.

Bộ khoan này có thể có một cơ cấu thủy lực để điều khiển một bộ gákhi cần khoan xoay dùng cho việc lấy lõi đá.

Mũi khoan đập nhờ cáp tời để thực hiện động tác đập và gồm cóchoòng cắt sét dùng cho đất dính, mũi khoan thìa hoặc ống đóng dùng cho đất không dính, choòng để đập vỡ đá và những lớp cứng.

Choòng cắt và ống múc lấy lên vật liệu đã bị phá huỷ nói chung là đủ đại diện, cho phép nhận biết địa tầng.


Hiện nay ở nước ta còn có một số trường hợp cải tiến khoan đập cáp

nhẹ trên thành một giàn khoan cơ động và gọn nhẹ hơn.

Sợi cáp đập được chuyển đổi thành một sợi chắc mềm, phanh hãm

và thả bộ dụng cụ qua một cơ cấu tang tời phụ.

Bộ dụng cụ được nâng lên khỏi đáy giếng khoảng từ 15-25mm tùy

theo độ cứng của đất và tần số đập thay đổi 60-80 lần/phút.

Mỗi lần đập cần khoan được xoay đi một góc từ 100 -150 nhờ xoay

tay kha mút kẹp cần. Làm sạch mùn khoan trên đáy bằng bơm dung

dịch kiểu piston tác dụng kép.

Phương pháp này có thể khoan tới độ sâu 50m trong đất đá cấp III và

năng suất khoan đạt 2-3m/giờ trong đất đá này.



3. Khoan guồng xoắn

Khoan guồng xoắn thường sử dụng lưỡi khoan cánh xoắn liên tục có chuôi rỗng (lưỡi khoan ruột gà). Chúng thích hợp để khoan xoắn vào đất dính.

Khi khoan, đoạn chuôi rỗng được nút lại tại đầu dưới. Nút này có thể tháo ra để hạ ống lấy mẫu xuống qua lòng chuôi và ấn vào đất bên dưới mũi khoan.

Việc sử dụng lưỡi khoan có chuôi rỗng trong đất không dính thường gặp khó khăn là làm thế nào ngăn cản vật liệu chui vào đoạn chuôi rỗng khi tháo nút ra.


Khoan guồng xoắn

Khi gặp đá, nó có thể trở thành khoan lấy lõi cũng nhờ đoạn chuôi rỗng đó. Thông thường, lưỡi khoan xoắn có chuôi rỗng đường kính khoảng 75mm và 125mm sẽ tạo ra lỗ khoan đường kính chừng 150mm và 250mm tương ứng, tới độ sâu 30m đến 50m.

Khoan cánh xoắn liên tục (khoan xoắn) đòi hỏi năng lượng cơ học vàtrọng lượng khá lớn, do đó thường được đặt trên một xe tải nặng.

Những mảnh vụn khoan được đưa lên mặt đất nhờ cánh xoắn của lưỡi khoan, chỉ cho một hướng dẫn rất sơ bộ về độ sâu và đặc tính của địa tầng.

Có thể giám định chính xác từng khoảng địa tầng không liên tục từcác mẫu khoan lấy được qua thân rỗng của lưỡi khoan.

Ở địa tầng tự chống đỡ được, có thể dùng cần đặc và mũi khoan thích hợp. Mũi khoan được kéo lên mặt đất mỗi khi cần moi đất đá ra. Có thể tiến hành lấy mẫu đóng và thí nghiệm trong lỗ khoan.


4. Khoan xoay máy

Các máy khoan xoay sử dụng trong khoan khảo sát công trình thường là cỡ nhỏ với sức nâng của tời từ 1-2 tấn, độ sâu lỗkhoan tối đa là 100m.

Về cơ bản, thiết bị và dụng cụ ở phương pháp khoan xoay này giống các phương pháp khoan xoay thăm dò khoáng sản cứng và khoan thăm dò-khai thác nước nhưng kích thước và qui mô nhỏ hơn.

Một điều đặc biệt nữa là các thiết bị khoan khảo sát địa chất công trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp, trục spindel.


4. Khoan xoay máy

Các thiết bị loại này thường gặp ở Việt nam là XJ-100 (Trung quốc), ZuΦ 75, 150 (Liên xô), CANO (Japan), Longer (USA) . .

Lưỡi khoan trong phương pháp khoan xoay máy sử dụng giống như khoan thăm dò khoáng sản.


Trong đất đá mềm, bở rời sử dụng các loại choòng để phá toàn đáy như các choòng 2 cánh kiểu đuôi cá, choòng 2 cánh có gắn hợp kim chống mài mòn.

Dung dịch khoan được sử dụng là dung dịch nước thiên nhiên trộn với đất sét khi khoan qua các địa tầng còn gọi là dung dịch sét tựnhiên. Nó ít làm biến đổi tính chất của mẫu đất và các địa tầng khoan.

Những trường hợp đặc biệt khi khoan qua các địa tầng bở rời, cát chảy có thể cho phép khoan xoay bằng dung dịch sét nhân tạo đểkhống chế sập lỡ thành lỗ khoan, nhưng sử dụng dung dịch loãng có độ nhớt và tỷ trọng càng nhỏ càng tốt.

Khi cần đóng mẫu nguyên dạng cũng dùng các bộ ống mẫu theo quy phạm sẽ trình bày ở các phần dưới.

Khoan xoay máy


2.3 Lấy mẫu đấtCác nguyên tắc chung

Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu

Chất lượng mẫu

Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào

Ống lấy mẫu hở

Ống lấy mẫu thành mỏng

Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm

Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

Mẫu lõi khoan xoay


Các nguyên tắc chung

Việc chọn kĩ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào chất lượng mẫu yêu cầu và

đặc điểm của đất, đặt biệt là mức độ đất bị phá hoại do quá trình lấy

mẫu.

Cần nhớ rằng tính chất của đất nguyên trạng tại hiện trường thường

bị chi phối bởi sự hiện diện bởi những chổ yếu và những gián đoạn.

Do đó có thể có những mẫu tốt nhưng

không đại diện cho đất nguyên trạng.

Trong việc chọn phương pháp lấy mẫu

phải xác định rõ đó là để xác định tính

chất của đất nguyên trạng (trong khối)

hay là các tính chất của vật liệu đất

nguyên vẹn.



a. Lấy mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào trong quátrình khoan

b. Lấy mẫu đóng, trong đó một ống hoặc ống mẫu tách đôi có mép cắt sắt ở mút dưới được ấn vào đất bằng lực ép tĩnh hoặc bằng va đập động.

c. Lấy mẫu xoay – trong đó ống với bộ phận cắt ở mút dưới sẽ xoay vào đất, do đó tạo ra mẫu lõi.



Các mẫu lấy được bằng kĩ thuật b, c thường là đủ nguyện vẹn để có thể xem xét kiến trúc của đất nền bên trong mẫu.

Chất lượng của những mẫu như vậy có thể thay đổi nhiều, tùy theo kĩ thuật và những điều kiện đất và thường cho thấy một mức độ phá hoại nhất định.

Các mẫu nguyên vẹn bằng kĩ thuật b, c thường được lấy theo hướng thẳng đứng, nhưng có thể lấy theo hướng đặc biệt đểkhảo sát những đặc điểm riêng.



Quy trình lấy mẫu phải được lựa chọn trên cơ sở chất lượng mẫu được yêu cầu và sẽ được đánh giá phần lớn theo mức độthích hợp của mẫu cho các thí nghiệm trong phòng tương ứng.

Một phân loại mẫu đất đề xuất ở Đức đã cung cấp một cơ sởhữu ích cho phân loại các mẫu theo chất lượng.

Không (trừ thứ tự các tầng)Loại 5Phân loạiLoại 4Phân loại, độ ẩmLoại 3Phân loại, độ ẩm, dung trọngLoại 2

Phân loại, độ ẩm, dung trọng, độ bền, biến dạng vàcác đặc trưng cố kếtLoại 1

Các tính chất có thể xác định được đủ độ tin cậyChất lượng


Những thí nghiệm phân loại trong phòng chỉ phù hợp với đất còn phân loại chất lượng có thể áp dụng cho các mẫu đá khi xét về các tính chất khác.

Trong một số trường hợp dù sử dụng phương pháp nào để lấy mẫu cũng chỉ có thể lấy được mẫu bị phá hoại ít nhiều. Tức là tốt nhất chỉlà loại 2.

Kết quả thí nghiệm về độ bền và tính nén lún tiến hành trên những mẫu đó phải được xử lí thận trọng. Các mẫu thuộc các loại 3, 4 và 5 nói chung được coi như “mẫu phá hoại”.

Điều này cần xem xét tiếp trong việc lựa chọn các qui trình để lấy mẫu loại 1 là kích thước của mẫu. Điều này được xác định phần lớn bởi kiến trúc của đất đá mà đối với riêng đất, thường hay gọi là “kết cấu”.

Khi đất có những gián đoạn định hướng bất kỳ, chẳng hạn như trong đất là sét thì đường kính mẫu hoặc bề rộng mẫu càng lớn so với khoảng cách giữa các gián đoạn càng tốt.



Nói cách khác khi đất đá chứa những gián đoạn có định hướng rõ rệt, chẳng hạn như các nứt nẽ trong đá, có thể cần lấy các mẫu có định hướng đặc biệt.

Đối với đất mịn đồng nhất và đẳng hướng, có thể sử dụng mẫu có đường kính nhỏ tới 35mm. Tuy nhiên thường thì các mẫu đường kính 100mm hay được sử dụng hơn, ví kết quả thí nghiệm trong phòng lúc đó có thể đại diện cho khối đất. Trong những trường hợp đặc biệt, các mẫu có đường kinh 150mm và 200mm cũng được sử dụng.

BS 1377 và BS 1924 đưa ra những chi tiết chính xác về khối lượng mẫu cho mỗi mẫu thí nghiệm. Khi biết số lượng áng chừng các thínghiệm, thật dể ước lượng tổng lượng đất cần lấy.

Khi chưa biết chương trình thí nghiệm trong phòng, bảng 1 đưa ra chỉdẫn về tổng lượng đất phải lấy cho mỗi loạt thí nghiệm. Nơi cần nghiên cứu vật liệu tại chỗ, những chi tiết về kích thước mẫu cần thiết được nêu ở BS 812: phần 1.



Bảng 1: Khối lượng mẫu đất cần thiết cho một số thí nghiệm trong phòng

1kg

5kg

30kg

25kg đến 60kg

100kg

130kg

160kg

Sét, bụi, cát

Sỏi nhỏ và vừa

Sỏi to

Tất cả các loại đất

Sét, bụi, cát

Sỏi nhỏ và vừa

Sỏi to

Giám định đất kể cả các giới hạn Atterberg; phân tích rây; các thí nghiệm độ ẩm vàhàm lượng sunfat

Thí nghiệm đầm chặt

Nghiên cứu toàn diện vật liệu xây dựng, kể cả gia cố đất

Khối lượng mẫu cần thiết

Loại đấtMục đích của mẫu




Chất lượng mẫu phụ thuộc vào kĩ thuật khoan. Khi các mẫu phá hoại đươc lấy từ dưới nước trong lỗ khoan thì có nguy cơ là các mẫu cóthể không đại diện thực sự cho loại trầm tích.

Đặc biệt là trường hợp đất không dính, chứa những hạt mịn có khuynh hướng bị nước rửa làm trôi mất khỏi dụng cụ. Điều này có thểkhắc phục được một phần bằng cách đặt toàn bộ những gì chứa trong dụng cụ vào trong một thùng nước và để các hạt mịn lắng xuống trước khi gạn nước.

Các loại mẫu sau đây nói chung có thể mong đợi từ một số phương pháp khoan:

Các mẫu phá hoại từ các lỗ khoan thô dùng thiết bị đập cáp hoặc bằng mũi khoan xoay.

Các mẫu phá hoại lấy được từ lỗ khoan dùng thiết bị đập cáp hoặc bằng mũi xoay trong điều kiện có nước.



Các mẫu phá hoại trong đất không dính từ một lỗ khoan

bất kì, bằng phương pháp khoan mà trong đó vật liệu vụn

(mùn khoan) do khoan được bơm rửa ra ngoài lỗ khoan,

chẳng hạn như khoan xoay, khoan rửa.

Khối lượng mẫu cần thiết cho các mục đích được xác định bởi

đặc điểm của đất và các thí nghiệm phải làm



Dụng cụ lấy mẫu ống hở gồm chủ yếu một ống hở tại một đầu và đầu kia lắp các phương tiện để gá cần khoan. Một van chống hồi lưu cho phép thoát không khí hoặc nước khi mẫu lọt vào trong ống và giúp cho việc giữ mẫu khi nâng dụng cụ lên khỏi đất.

Hình 2.1 giới thiệu những chi tiết cơ bản của dụng cụ lấy mẫu thích hợp cho sử dụng chung – gồm một ống mẫu đơn và một đế cắt đơn giản. Việc sử dụng ổ cắm (khớp nối) và bộ phận giữ mẫu được đềcập ở phần sau. Một loại ống mẫu khác thì có kèm theo một ống lót bên trong tháo lắp được.

Yêu cầu cơ bản của một dụng cụ lấy mẫu là khi được ấn vào đất, nónhào nặn và phá hoại đất càng ít càng tốt.

Mức độ phá hoại được kiểm soát bởi ba đặc điểm của thiết kế:để cắt, ma sát thành bên trong và van chống hồi lưu (van một chiều).


Quy trình lấy mẫu theo những bước sau:

1. Trước khi lấy mẫu, đáy lỗ khoan hoặc bề mặt hố đào mặt lò phải được dọn thật sạch vật liệu đã trở nên kém chặt hay bị phá hoại.

2. Một phần hoặc toàn bộ vật liệu bị tơi xốp hoặc bị phá hoại sẽ đi vào khoảng không ở bên trên của ống đóng mẫu.

3. Ở dưới mực nước ngầm thì một số loại đất bị phân phiến, phân bố ở dưới lỗ khoan hoặc hố đào có thể bị phá hoại, nếu áp lực nước tự nhiên trong đất phân phiến vượt quá áp lực của nước trong lỗ khoan hoặc hố đào.

4. Để ngăn ngừa hiệu ứng này, cần phải giữ mực nước trong lỗ khoan cao hơn mực nước dưới đất tương ứng tại vị trí của mẫu.



5. Ống mẫu có thể được đóng vào trong đất bằng phương thúc động –dùng quả tạ rơi hoặc búa trượt, hoặc bằng lực ép tĩnh liên tục – dùng kích thủy lực, khối ròng rọc và dây.

6. Một số bằng chứng đã công bố cho thấy các quy trình đóng động hay tĩnh sẽ gây ra phá hoại mẫu ít hơn; và đối với phần lớn điều kiện đất có lẽ không có sự khác nhau đáng kể. Lực đóng cho mỗi mẫu có thể được ghi lại để làm chứng chỉ về độ sệt của đất.

7. Khoảng tiến sâu của dụng cụ khi đóng phải được kiểm soát và ghi lại, vì tiến xa thì đất sẽ bị nén trong ống mẫu. Một dụng cụ lấy mẫu khoảng không “đóng quá” – xem hình, cho phép ống mẫu đựng đầy mà không nguy cơ làm hư hỏng mẫu.

8. Sau khi đóng phải kéo đều ống mẫu lên. Ghi chiều dài của mẫu đã lấy được, so sánh với chiều dài của mẫu trong dụng cụ và lượng chênh lệch phát hiện. Chẳng hạn nếu chiều dài của mẫu nhỏ hơn so với chiều dài đã đóng, thì mẫu đã bị nén ít nhiều hoặc dụng cụ lấy mẫu đã để cho mẫu trượt ra ngoài khi dụng cụ được kéo lên.




Các ống mẫu thành mỏng được sử dụng cho các loại đất đặc biệt nhạy với sự phá hoại do lấy mẫu; nó gồm một ống thép thành mỏng và ở phía dưới được tiện thành lưỡi cắt với khoảng hở trong nhỏ.

Tỉ số diện tích khoảng 10%. Những ống mẫu như vậy chỉ thích hợp từ đất mịn cho đến độ sệt quánh và không có các hạt lớn. Chúng thường cho mẫu loại 1 trong tất cả các đất dính mịn, kể cả sét nhảy, miễn là đất không bị phá hoại do việc khoan lỗ.



Thường nhận được càc mẫu có đường kính giữa 75mm và100mm; các mẫu có đường kính tới 250mm được lấy cho các mục đích riêng.

Cần nhận xét rằng sẽ xảy ra sự phá hoại ở đáy lỗ khoan trong đất yếu, dưới một độ sâu nào đó, do sự giải phóng ứng suất. Vì vậy người ta thích lấy mẫu pittông thâm nhập thật sâu xuống bên dưới đáy lỗ khoan.



Dùng cho mục đích chung. Ống mẫu hở đường kính 100mm là dụng cụ lấy mẫu hay dùng với khoan đập cáp và có thể dùng trong các loại đất dính, trong đá yếu. Chẳng hạn như đá phấn và đá macnơ Keuper đã bị phong hóa.

Trong đất dính hạt mịn, không nhạy có độ sệt quánh hoặc thấp hơn, thiết bị có thể cung cấp được mẫu loại 1, hoặc có nhiều khả năng hơn – mẫu loại 2.

Trong sét chảy, có thể lấy được mẫu loại 2.

Trong vật liệu dòn hoặc nứt nẻ dày, như mốt số đá yếu và sét cứng, cũng như vật liệu đá thì ống mẫu lấy được mẫu loại 3; vì việc lấy mẫu gây ra phá hoại trong những vật liệu này, nên chất lượng mẫu sẽgiảm từ loại 3 đến loại 4, nếu có đổ nước vào lỗ khoan.



Thiết bị lấy mẫu minh họa gồm có một ống mẫu, dài khoảng 450mm, với một mũi cắt vát vào bằng ren và một đầu đóng. Tỉ số diện tích khoảng 30%. Các ống mẫu có thể nối với nhau bằng các vòng nối đểtạo nên một dụng cụ lấy mẫu dài hơn.

Hai ống mẫu tiêu chuẩn sẽ tạo nên một ống mẫu khoảng 1m, thường được sử dụng để lấy mẫu sét yếu; tuy nhiên sự tăng chiều dài có thểgây ra phá hoại mẫu ít nhiều.

Trong những đất có lực dính thấp như bụi hoặc cát mịn lẫn bụi, mẫu có thể bị rơi ra khi kéo dụng cụ từ đất lên. Việc thu mẫu có thể được cải thiện bằng cách thêm vào một lượng chi tiết giữ lõi giữ mép cắt vàống mẫu như nêu ở hình 2.1. Khi dùng chi tiết giữ lõi, chất lượng mẫu không tốt hơn loại 3.

Các ống mẫu nhỏ hơn (khoảng 50mm hoặc 75mm) có thể được dùng, nếu việc sử dung ống mẫu 100mm gặp trở ngại, hoặc do kích thước lỗ khoan. Các ống mẫu nhỏ hơn cũng được thiết kế tương tự, ngoại trừ chân cắt không tháo ra được.


Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

Ống mẫu tách được dùng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và được mô tả trong thí nghiệm 19 của BS 1377.

Lấy mẫu đường kính 35mm và có tỉ số diện tích khoảng 100%.

Được sử dụng để lấy các mẫu nhỏ, nhất là dưới những điều kiện cản trở việc sử dụng ống mẫu 100mm phổ thông và cho phép lấy được các mẫu loại 3 hhoặc loại 4.



Các mẫu có được bằng cách khoan lấy lõi theo quy trình nêu trên. Chất lượng mẫu có thể biến đổi đáng kể theo các đặc trưng của đất nền và kiểu thiết bị lấy lõi đã dùng. Kích thước ống lõi và kích thước lõi được liệt kê thành bảng.

Trong hầu hết các đá, lõi thích hợp sẽ nhận được bằng cách dùng ống lõi kép có khớp khuyên, với lõi có kích thước không nhỏ hơn khoảng 70mm đướng kính.



Việc giảm cỡ lõi tới 55mm đường kính, có thể thích hợp trong đá nguyên trạng và sự tăng lõi tới khoảng từ 100mm và 150mm đường kính, bao giờ cùng mang lại kết quả tốt hơn trong đá yếu, bị phong hóa hoặc nứt nẻ.

Trong đá yếu, phong hóa hoặc nứt nẻ lõi tốt nhất có thể nhận được bằng cách dùng ống lõi ba, trong đó ống trong sẽ chứa một ống mẫu tháo lắp được hoặc ống lót.

Ống lót có thể làm bằng nhiều loại vật liệu. Các loại hình ống lót bao gồm: ống tách, ống kim loại không có đường nối và ống lót bằng chất dẻo, cả cứng và mềm.


2.4 Bảo quản và ghi nhãn mẫu

Khái quát

Ghi nhãn

Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thửnhỏ từ đá

Mẫu lấy bằng ống

Lấy lõi khoan xoay và bảo quản


Khái quát

Các mẫu đã tốn kém một số tiền đáng kể mới lấy dược nên phải xử lý thật thận trọng. Tính hữu ích của kết quả thí nghiệm trong phòng phụthuộc vào chất lượng mẫu ở thời điểm thí nghiệm.

Do vậy điều quan trọng là thiết lập một quy trình thuận tiện để bảo quản và ghi nhãn cho mẫu, cũng như để bảo quản vả chuyên chởsao cho chúng không bị hư hỏng và có thể dể nhận biết, để lấy ra từkho mẫu khi cần.

Các mẫu phải được che chở khỏi sương giá làm hỏng chúng, khỏi bịnung nóng và chịu biến thiên nhiệt độ quá mức – có thể làm hỏng vật liệu bọc mẫu, đựng mẫu và làm hư hỏng thêm mẫu.

Nhiệt độ nơi cất mẫu sẽ chịu ảnh hưởng của khí hậu, nhưng có kiến nghị rằng mẫu phải được cất giữ ở nhiệt độ thấp nhất thực tế có thể được, là trong khoảng 2oC đến 45oC. Dao động nhiệt độ trong kho không vượt quá 20oC.


Tất cả các mẫu phải được ghi nhãn ngay sau khi lấy khỏi lỗkhoan hoặc hố đào.

Ghi nhãn

Nếu chúng được bảo quản ở độ ẩm tựnhiên, chúng cần đồng thời, được giữtrong hộp kín khí, hoặc được bọc trong sáp.

Nhãn phải được nêu tất cả những thông tin cần thiết về mẫu, và vần có một bản sao thêm được lưu giữ riêng tách khỏi mẫu; bản này được kèm và báo cáo hiện trường hằng ngày.

Nhãn được làm dấu bằng mực không tẩy được và đủ bền khi ảnh hưởng của môi trường và vận chuyển mẫu.

Bản thân mẫu phải có hơn 1 nhãn hoặc những phương tiện khác đểxác định, sao cho có thể nhận ra mẫu nếu 1 nhãn bị hỏng.


Nhãn mẫu điển hình thích hợp cho những mẫu không định hướng được nêu ở hình sau.

Các tờ được đánh số theo từng loạt và đóng thành quyển có 2 liên.

Mỗi tờ có một phần có thể xé được theo một đường đục lỗ và được dùng làm nhãn, phần còn lại củng xé ra được, mang sốloạt của nhãn và có thể được đính vào như một phương tiện riêng để nhận biết.

Ghi nhãn


Ghi nhãn

GHI CHÉP MẪUNo 1234Vị trí…………………………ngày………tháng……..năm……….Lỗ khoan……………………..đường kính ngoài tại mặt đấtVị trí lấy mẫu, từ No 1234…………………………………………………………đến………………………………………………………….dưới mặt đấtHộp đựng số……………………………Kiểu loại mẫuNhận xét No 1234Kí tên


Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá

Những nơi cần có mẫu thử nhỏ để thí nghiệm, hoặc nơi cần bảo quản mẫu một thời gian dài trong điều kiện tốt cần xử lí mẫu như sau:

Ngay sau khi lấy từ hố khoan hoặc hố đào, mẫu phải được đểtrong hộp không bị ăn mòn, bền, có khối lượng ít nhất 0,5kg, trong đó mẫu choán gần hết chỉ còn khoảng trống tối thiểu chứa không khí.

Hộp đựng phải có nắp đóng kín hoặc gắn kín, sao cho độ ẩm tựnhiên của mẫu vẫn giữ được hoặc đến khi thí nghiệm trong phòng.

Đối với mẫu đá có một cách thay thế là bọc mẫu trong một lớp sáp. Loại parafin vi tinh thể hay được dùng, vì nó ít bị khô ngót và nứt.


Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá

Các mẫu không nguyên dạng lớn hơn, cần cho một số thínghiệm trong phòng thì có kệ đựng trong các hộp hoặc túi chất đẽo chắc chắn.

Hộp đựng mẫu được đánh số và tờ phiếu mẫu nhỏ xé ra hoặc nhãn mẫu phải được cho ngay vào hộp, ngay dưới nắp. Một nhãn giống hệt phải được dán cẩn thận bên ngoài hộp dưới lớp bọc cách nước (sáp hoặc chất dẻo).

Các hộp đựng phải được đóng gói cẩn thận để đề phòng hư hỏng trong quá trình chuyên chở.

Trong khoảng thời gian mẫu để ở hiện trường hoạc trên đường vận chuyển đến kho, chúng phải được cách li chống sương vàchống bị nung nóng quá mức.

Đối với mẫu đá nhỏ, số hiệu mẫu phải ghi bằng sơn ngay trên bềmặt mẫu hoặc gắn một nhãn. Sau đó mẫu phải được bọc trong vài tờ giấy và đựng trong một hòm gỗ. Nên đặt trong giấy bọc một nhãn.



Những khiến nghị sau đây có thể áp dụng cho tất cả các mẫu lấy bằng ống trừ những loại được lấy bằng ống thành dày.

Những điều cần thận trọng về giữ và bảo quản mẫu phải được tuân thủ như những yêu cầu tối thiểu đồi với các mẫu được lấy bằng các phương pháp thông thường.

Trong những trường hợp đặt biệt có thể cần phải có biện pháp phòng ngừa tỉ mỉ hơn.

Đối với những mẫu được giữtrong ống hoặc ống lót phải tuân theo qui trình: ngay sau khi mẫu khoan hoặc đào được lấy ra phải gọt bỏ các đầu mút (chừng 25mm) và mọi phần đất bị phá hoại ở đầu ống mẫu.


Sau đó phải bọc vài lớp sáp nóng chảy, tốt nhất là sáp vi tinh, đặt ởmỗi đầu một mút dày khoảng 25mm. Sáp nung chảy càng nguội càng tốt. Điều chủ yếu là thành ống phải sạch và không dính đất.

Nếu mẫu rất xốp, nên đặt trước một tờ giấy sáp lên các đầu mẫu. Mọi khoảng trống còn lại giữa đầu mút ống, hoặc ống lót và sáp phải được nhét chặt bằng vật liệu ít bị nén lún hơn mẫu và không có khả năng hút nước từ mẫu; rồi đậy một tám nắp kín khít hoặc vặn chặt mũ có ren tại mỗi đầu ống đựng hoặc ống lót.



Đối với những mẫu khác phải tuân theo quy trình sau: các mẫu không được giữ trong ống – phải được bọc toàn bộ bằng một số lớp parafin nóng chảy, tốt nhất là loại sáp vi tinh, ngay sau khi gỡ khỏi dụng cụ lấy mẫu; rồi sau đó phải nhét chặt bằng vật liệu thích hợp vào hộp đựng bằng kim loại hoặc chất dẽo.

Nắp hộp đựng phải được giữ chặt bằng băng dính. Nếu mẫu rất xốp cần phủ nó bằng giấy sáp trước khi dùng sáp chảy.




Sau khi ống đựng lõi mẫu kéo lên mặt đất phải cố gắng giữ gìn lõi. Đảm bảo sao cho chất lượng lõi được giữ càng gần giống trạng thái tự nhiên càng tốt, cho đến khi mẫu được đi lưu kho chính thức.

Ngoại trừ những trường hợp đá nguyên khối và tương đối bền chắc, còn thì lõi hầu như không thể tránh khỏi bị phá hoại khi được tháo ra từ ống mẫu đã giữ ở vị trí thẳng đứng, rồi đem đặt vào hộp.

Ống mẫu phải được giữ ở vị trí nằm ngang rồi đùn lõi ra, vào một khay, theo cách nào để nó vẫn tiếp tục có chỗ tựa. Khi đẩy lõi ra tốt nhất là theo cùng hướng như khi nó đã chui vào ống.

Thiết bị đẩy lõi ra nên là kiểu pittông, tốt nhất là kiểu vận hành bằng cơ khí, bởi vì kiểu đẩy bằng áp lực nước có thể làm cho nước tiếp xúc với lõi và làm hỏng nó do ứng suất đột biến.



Cần nhận xét rằng trong những đá yếu, bị phong hóa hoặc nứt nẻ,

việc đẩy lõi ra có thể dẫn tới phá vỡ lõi dù có làm cẩn thận đi chăng

nữa.

Khi lấy lõi ra khỏi ống và sắp xếp vào hộp, phải thận trọng đặc biệt là

phải đảm bảo cho mẫu không bị đảo lộn đầu này thành đầu kia, mà

nằm đúng như trong vị trí đầu tiên.

Các độ sâu từ dưới mặt đất phải được ghi bằng dấu không tẩy xóa

được, trên các tấm ngăn nhỏ có kích thước bằng đường kính lõi, và

được xen vào giữa các đoạn lõi lấy từ các hiệp liên tiếp.

Ở chổ không lấy được lõi hoặc đã lấy đi các mẫu thử nhỏ từ lõi để

dùng cho mục đích khác thì phải được chỉ rõ bằng những khối gián

cách có chiều dài thích hợp.


2.5 Các thí nghiệm trong hố khoan

1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)

2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test)

3. Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter)


1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)

Chủ yếu áp dụng để xác định sức chống cắt của các đất loại sét mềm có độ sệt không ổn định (bùn, than bùn, sét mềm...) và đất loại cát hạt mịn bão hòa nước, kết cấu xốp, bằng cách đo moment xoắn tối đa cần thiết để làm xoay một dụng cụ 4 cánh được ấn ngập trong đất.

Trình tự tiến hành

Đưa dụng cụ cắt tới điểm cần thí nghiệm trong hố khoan, cách cắt được ấn xuống khoảng 0,5m. Cho cần chuyển động quay với tốc độ 0,1 °/s. Đo moment xoắn. Khi cánh cắt quay được tiến hành quan trắc số đọc góc quay của cánh và moment xoắn. Đầu tiên giá trị moment xoắn tăng lên, cứ qua 1 - 2° ta tiến hành quan trắc.

Giá trị moment xoắn đạt giá trị cực đại ứng với lúc đất ở thế nằm tự nhiên. Sau khi đất bị cắt theo mặt trục thì moment xoắn giảm xuống. Điều này tương ứng với giá trị cực tiểu của sức chống cắt. Tiếp tục quay cho đến khi số đọc moment xoắn ấn định. Ghi kết quả quan trắc và biểu diễn dưới dạng đồ thị.


Ứng dụng

Nó cho một khái niệm chính xác về lực dính không thoát nước ở

áp lực tự nhiên của các loại đất sét mềm cần thiết trong việc tính

toán ổn định bờ dốc và đất đắp trên nền chịu lún.

Tuy nhiên, nếu các lớp đất không đồng nhất chỉ cần chứa một

lớp mỏng cát hoặc bụi chặt thì moment xoắn không chính xác.

Ngoài ra sự hiện diện của rễ cây trong các lớp đất hữu cơ, hoặc

các mảnh vụn cũng có thể dẫn tới sự sai lệch kết quả.

Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)


2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test)

Là một phương pháp được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên toàn thế giới để xác định các tính chất cơ lý của đất đá.

Thí nghiệm SPT đã được tiêu chuẩn hóa bởi ASTM (D1586) "American Society for Testing and Materials".

1. Ống mẫu chuẩn.

2. Búa: trọng lượng búa là 63,5 1 ± 1 kg

3. Cần dẫn búa: được sử dụng để định hướng cho búa khi nâng lên và hạ xuống.


Tiến hành thí nghiệm:Thí nghiệm SPT thường được tiến hành trong hố khoan ngay sau khi thực hiện các thao tác lấy mẫu hoặc làm sạch lỗ khoan.

Thí nghiệm SPT

Trình tự thí nghiệm như sau :

Lắp đặt các thiết bị thí nghiệm

Đánh dấu trên cần khoan ba đoạn liên tục với chiều dài mỗi đoạn là 15cm.

Búa nặng 63,5 kg được thả rơi tự do với khoảng cách 75cm.

Đếm số búa đóng được sau khi xuyên ngập mỗi hiệp 15cm.

Số búa của hai hiệp sau được gọi làsức kháng xuyên tiêu chuẩn hoặc "N-value".


Thí nghiệm SPT sẽ được dừng lại khi một trong những điều kiện sau xảy ra :

Tổng số búa đóng trong một hiệp > 50 búa.Đã đóng được 100 búa.Ống mẫu không dịch chuyển khi đã đóng 10 búa liên tục.Ống mẫu xuyên đủ 45 cm và không vi phạm một trong các điều khoản trên.

Thí nghiệm SPT


Các nhân tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm SPT :

Lỗ khoan chưa được làm sạch hoàn toàn, các mùn khoan có thểbị giữ trong ống mẫu và bị nén khi đóng mẫu làm tăng số búa.

Không đặt mũi xuyên trên mẫu nguyên dạng.

Kết cấu tự nhiên của đất đá đã bị phá hủy do áp lực đáng kể của cột nước trong lỗ khoan hoặc do sử dụng bơm quá mạnh.

Búa không rơi tự do hoặc không sử dụng cần dẫn búa.

Sử dụng các đầu mũi không đúng tiêu chuẩn.

Sử dụng cần khoan nặng hơn tiêu chuẩn hoặc cần khoan quádài.

Sử dụng các lỗ khoan đường kính quá lớn (D > 10cm).

Thí nghiệm SPT


Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter)

Trong thí nghiệm nén ngang một thiết bị thăm dò dược đưa

vào một buồng đo dưới đáy lỗ khoan, hoặc đưa trực tiếp vào

lỗ khoan có kích thước thích hợp, rồi cho làm phình ra theo

chiều ngang bằng không khí hoặc khí nén.

Đo áp lực tác dụng và biến dạng tổng hợp, từ đó có thể biết

được các đặc trưng độ bền và biến dạng của đất nền.



Điều kiện thực tập:

Máy khoan tay và máy khoan XJ

Công trình khoan khảo sát địa chất công trình


Cách thức tổ chức: Tổ chức theo nhóm thực tập khoan khảo sát ĐCCT ở:

Mặt bằng khu C6 - Bách khoa TP.HCM

Hoặc mặt bằng khu Linh trung - Đại học Quốc gia Tp. HCM

Hoặc hiện trường khoan khảo sát địa chất công trình thực tế tại TP. HCM hay các tỉnh lân cận...




ThS. BÙI TỬ AN


Tel : 84-8-8654086

BÀI 3: KHOAN THĂM DÒ

KHAI THÁC NƯỚC



Bài 3:

KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚCI. Nội dung và yêu cầu thực tập


2.1. Phân loại giếng


2.3. Các yêu cầu của giếng khoan thăm dò - khai thác nước

2.4. Công nghệ khoan, kết cấu giếng, mở vỉa, gọi dòng và bơm thí nghiệm




Nội dung:

Tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước

Công tác chuẩn bị thi công giếng khoan

Địa tầng và cấu trúc giếng

Quy trình công nghệ thi công giếng khoan

Các phương pháp hoàn thiện giếng và gọi dòng sản phẩm

Các phương pháp bơm thí nghiệm và khai thác sản phẩm

Ghi chép số liệu tại hiện trường




Ghi chép chung về buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc điểm công trình...)

Ghi chép về tổ chức đội khoan thăm dò khai thác nước

Tham gia, tìm hiểu công tác chuẩn bị trước khi khoan

Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan thăm dò khai thác nước

Tham gia, tìm hiểu và báo cáo quy trình thi công giếng khoan

Tham gia, tìm hiểu và báo cáo về các công tác bơm thí nghiệm và khai thác sản phẩm

Mô tả cột địa tầng và cấu trúc giếng khoan tại vị trí thực tập khoan thăm dò khai thác nước.




2.2. Một số yêu cầu cơ bản đối với giếng khoan



2.5 Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

2.6 Trám giếng khoan



1. Phân loại giếng khoan

2. Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

3. Khoan xoay thổi khí

4. Khoan xoay rửa nghịch

5. Khoan đập cáp


1. Phân loại giếng khoan

Tùy theo mục đích sử dụng có thể phân thành các kiểu giếng khoan thăm dò khai thác nước như sau:

Bơm ép tạo kho chứa ngầm hoặc các dòng chảy ngầmTăng áp7

Dùng cho giai đoạn thăm dò và thăm dò- khai thác để đánh giá chất lượng và trữ lượng nướcQuan trắc6

Sử dụng để tháo khô hoặc hạ thấp mực nước theo từng cấp phục vụ cho các công trình xây dựng hoặc khai khoáng

Tháo khô hoặc hạ thấp mực nước

5

Khai thác nướcKhai thác4

Dùng cho việc thăm dò chi tiết và có thể chuyển sang mục đích khai thác được

Thăm dò - khai thác3

Dùng cho mục đích thăm dò nướcThăm dò2

Tìm kiếm phục vụ cho công tác bản đồ tỉ lệ nhỏTìm kiếm-đo vẽbản đồ1

ỨNG DỤNGKIỂU GIẾNGTT


Phân loại giếng khoan


Tuy có nhiều khả năng ứng dụng trong nền kinh tế Quốc dân

nhưng tất cả các giếng khoan địa chất thủy văn trên áp dụng

các phương pháp khoan sau:

Khoan xoay - rửa thuận

Khoan xoay - thổi khí

Khoan xoay - rửa nghịch

Khoan đập cáp

Ngoài ra người ta còn phân loại giếng khoan theo đường kính

và theo độ sâu …

Phân loại giếng khoan


2. Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

Bộ dụng cụ khoan tuần tựtừ dưới lên bao gồm:

Lưỡi khoan hoặc choòng khoan (13) đến ống mẫu (nếu có) (12)

Đầu chuyển tiếp (11)

Cần khoan (9) (10) (có thể có cần nặng)

Và trên cùng là cần chủ đạo (7)


Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

Rửa thuận: đây là một phương pháp rửa mùn khoan ở đáy lỗ khoan, đem mùn từ đáy lên khỏi mặt đất thông qua khoảng không vành xuyến giữa bên ngoài cần khoan và thành trong lỗ khoan.

Như vậy đường đi của dung dịch như sau: nước rửa từ hốdung dịch hút qua ống (5) nhờ máy bơm piston sau đó đẩy qua ống cao áp (4), qua đầu xanhich (6), qua cần chủ đạo (7) và các cần khoan (9) qua ống mẫu (12) và lưỡi khoan (13) làm sạch mùn khoan ở đáy sinh trong khi khoan đem qua khoảng không vành xuyến và đi lên mặt đất qua các máng dẫn, hốlắng mùn và tràn về hố chứa dung dịch.



Phương pháp khoan xoay có rửa thường được sử dụng hai kiểu máy khoan là máy khoan có đầu mâm cặp điều khiển áp lực lên đáy bằng thủy lực (áp lực dầu ép) và quay cần chủ đạo nhờ mâm cặp này, kiểu máy khoan này thường là kiểu tĩnh tại đặt trên sắt xi và di chuyển nhờ vào cẩu và xe tải.


Loại máy khoan khác là kiểu roto, loại này không có mâm cặp mà thay bằng bàn roto, cần chủ đạo quay nhờ bàn roto này và điều khiển áp lực lên đáy lỗ khoan nhờ bộ phanh tời, hệ thống cáp và toàn bộ hệ cần.



Như vậy trong khoan địa chất thủy văn thì phương pháp khoan xoay rửa thuận sử dụng các thiết bị khoan tĩnh tại và tự hành còn điều áp lên đáy giếng bằng hai kiểu: thủy lực (mâm cặp - trục spinden) vàphanh tời - hệ cột cần khoan (khoan roto).


Phương pháp khoan roto sử dụng trong khoan địa chất thủy văn phổ biến hơn vì cótốc độ khoan rất cao, có thể đạt tới 30m/h thuận lợi cho công đoạn mở vỉa và gọi dòng tránh được các sự cố sập lờ.

Phương pháp điều áp thủy lực chỉ sử dụng cho các giếng có địa tầng đá cứng và rắn chắc.


3. Khoan xoay thổi khí

Phương pháp này chỉ ứng dụng trong những vùng đất đá

mềm, bở rời nhưng khô, bởi vậy phương pháp này tại Việt

nam rất ít phổ biến cho khai thác nước mà chỉ phổ biến trong

các vùng mỏ khoáng sản cứng.

Về cơ bản, đường đi của khí nén cũng tuần tự như phương

pháp khoan xoay rửa thuận nhưng có một điểm khác cơ bản

là:không sử dụng dung dịch mà dùng khí nén áp suất cao nhờ

máy nén khí.

Kiểu cấu trúc choòng khoan cũng có phần khác để phù hợp

với phương pháp khoan.


4. Khoan xoay rửa nghịch

Khoan rửa nghịch hoàn toàn có ưu điểm đặc biệt khi khoan những giếng nước có đường kính lớn hơn 350-400mm.

Trong khoan rửa nghịch, bộ dụng cụ khoan hoàn toàn tương tự như khoan rửa thuận nhưng thông thường cần khoan sử dụng kích thước lớn hơn, cụ thể đường kính thay đổi từ 114-219mm.

Bơm dung dịch cũng sử dụng loại lưu lượng lớn hơn tùy thuộc vào đường kính và độ sâu giếng khoan thi công.

Nước rửa được bơm nhờ bơm dung dịch đi từ máy bơm đến khoảng không vành xuyến tới đáy giếng làm sạch mùn khoan và đáy giếng, sau đó đi vào trong cột cần khoan và đi qua sàn rung tới hố chứa dung dịch.

Như vậy chu trình đi của nước rửa nghịch ngược với trong trường hợp rửa thuận.


5. Khoan đập cáp

Khoan đập cáp hiện nay rất ít

sử dụng vì nó đạt được tốc độ

khoan thấp, hao tốn năng

lượng, hay bị sự cố và chiều

sâu giếng khoan bị hạn chế.

Choòng khoan hoàn toàn khác

với các phương pháp khoan

xoay, tiết diện ngang của

choòng có các hình chữ I, chữ

thập, hình móng ngựa và mũi

nhọn (pick).


Khoan đập cáp

Sự đập trong lỗ khoan được tạo ra nhờ máy khoan có các cơ

cấu tay quay, thanh truyền chuyển động lệch tâm tạo ra các cú

đập của choòng lên đáy (hình vẽ).

Sau mỗi cú đập thì choòng tự xoay đi một góc cố định (khoảng

15 độ) theo chiều tùy theo chiều bện của cáp (cáp thuận và

cáp nghịch).

Như vậy tải trọng lên đáy nhờ vào sự rơi tự do của choòng từ

trên độ cao nhất định cách đáy lỗ khoan (thường độ cao này

trong khoảng 0,8-1,2m).


Khoan đập cáp

Tần số đập cũng quyết định đến tốc độ khoan, nếu đập nhanh

quá sẽ dễ xảy ra hiện tượng rối cáp và nếu chậm quá sẽ

không đạt năng suất cao.

Khi đáy giếng khoan nhiều mùn thì tốc độ khoan sẽ chậm lại,

người ta dùng tời kéo choòng lên và dùng tời khác thả ống

múc xuống đáy múc mùn khoan cho sạch đáy.

Như vậy tốc độ khoan được quyết định bởi trọng lượng

choòng, chiều cao nâng choòng, tầng số đập và khả năng làm

sạch đáy.


2.2 Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước

1. Số lượng cột ống chống trong lỗ khoan cần giảm tới mức ít nhất, song phải bảo đảm cách ly tốt những tầng chứa nước không khai thác và gia cố tốt thành lỗkhoan.

2. Gia cố thành lỗ khoan thủy văn không cho phép ít hơn hai cột ống chống, trừnhững lỗ khoan ống chống được trám xi măng suốt từ đáy lên tới miệng lỗ khoan.

3. Cần đặt đế của cột ống chống lên tầng đất đá không thấm nước, đế của cột ống khai thác trên tầng đất đá chứa nước.


4. Hiệu hai đường kính ống chống trong và ngoài liên tiếp nhau phải lớn hơn 100mm để bảo đảm trám xi măng quanh cột ống chống có chất lượng tốt.

5. Cột ống chống có thể lấy bớt khi trong lỗ khoan có gia cố lớn hơn 3 cột ống chống và kết quả sau khi lấy bớt cột ống chống không gây ảnh hưởng gì tới tầng chứa nước và thành lỗ khoan.

Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước


6. Cột ống chống chỉ cho phép cắt bớt hoặc tháo bớt khi bảo đảm các tầng nước không được khai thác không chảy vào lỗ khoan, đất đá không rơi hoặc sập lở xuống lỗ khoan. Đầu trên đoạn cắt hoặc tháo của cột ống chống phải để lại cao hơn đếcủa cột ống chống tiếp nó một đoạn lớn hơn 5m.

7. Cấu trúc của loại ống lọc sử dụng phải phù hợp với tính chất của tầng đất đá chứa nước. Trong tầng chứa nước có tính ăn mòn, gây rỉ ống lọc phải làm bằng vật liệu chống ăn mòn, chống rỉ v.v...



8. Đầu trên của đoạn ống nối phần chính ống lọc khi ống lọc đặt chìm trong lỗ khoan phải cao hơn đế ống chống một đoạn lớn hơn 3m; giữa ống chống và đoạn ống nối này phải nắp vòng đệm bịt kín (xem hình cơ cấu ống lọc) để tránh hiện tượng cát sỏi bị lọt vào làm ảnh hưởng tới độ phóng thích nước của tầng. Phần lắng của ống lọc phải có chiều dài lớn hơn 3m.

9. Chú ý khi ống lọc được nối với cột ống chống kéo suốt tới miệng lỗ khoan hay khi tầng đất đá chứa nước có độ nứt nẻlớn thì không đòi hỏi phải có vòng đệm bịt kín.

10.Đường kính trong của ống khai thác phải lớn hơn đường kính ngoài của máy bơm khai thác ít nhất 40mm nếu máy bơm đặt chìm ở chiều sâu nhỏ hơn 30 - 100m nếu máy bơm đặt chìm ở độ sâu hơn 20m.




Khi khoan xoay rửa thuận hoặc nghịch thì tốc độ cơ học khoan được quyết định trực tiếp và gián tiếp bởi 3 thống số chế độ khoan như sau:

1. Tải trọng lên đáy P: thường tính bằng tấn hoặc kg, tải trọng lên đáy phụ thuộc vào đường kính giếng, độ cứng của đất đá, loại choòng, độ cứng vững của cột cần khoan. Thường tải trọng này được tính toán theo công thức sau:

P = p.D P = p.k

P: Tải trọng tác dụng lên đáy lỗ khoan(kg, tấn)

p: Tải trọng đơn vị tính cho 1cm đường kính choòng hoặc một răng chính hoặc một cụm răng khi khoan lấy mẫu

D: Đường kính choòng danh nghĩa (cm)

k: Số răng chính hay số cụm răng của lưỡi khoan lấy mẫu


Công nghệ khoan

Khi tải trọng lên đáy tăng lên thì tốc độ cơ học khoan tăng lên nhưng phải đảm bảo điều kiện: P<[P], [P] là tải trọng cho phép của choòng trước khoan hoặc tải trọng cho phép của cột cần khoan.

2. Tốc độ quay n: tốc độ quay cột cần thường tính bằng vòng/phút, cũng tùy thuộc vào loại đất đá, đường kính lưỡi khoan, phương pháp khoan . . . có thể được tính toán theo công thức gần đúng hoặc tra bảng.

3. Lưu lượng nước rửa Q: lưu lượng nước rửa trong khoan rửa thuận thường tính bằng lit/phút hoặ m3/h được tính toán theo công thức sau:

Q: Lưu lượng bơm (m3/h), F: Diện tích vành khăn giữa thành giếng khoan D(m) và đường kính ngoài cột cần khoan d(m),

)/()..(8,0)..(4

. 32222 hmVdDVdDVFQ −≈−==π


Công nghệ khoan

V: Tốc độ đi lên của dung dịch ờ khoảng không vành xuyến (m/s)

• Khi khoan hợp kim cứng V = 0,25 - 0,5

• Khi khoan kim cương V = 0,5 -1,0

• Khi khoan phá mẫu V = 0,6 -1,0

4. Một số thông số khác khi khoan xoay rửa thuận phải nói đến thông số chất lượng dung dịch như:

• γ: Tỷ trong dung dịch sét (g/cm3)

• B: Độ thải nước của dung dịch sét (cm3/30’)

• T: Độ nhớt qui ước của dung dịch (s)


Có nhiều loại giếng khoan nước cho nên sẽ có nhiều kiểu kết cấu giếng khác nhau, ở đây chỉ tìm hiểu về giếng khoan thăm dò - khai thác nước.

Với đặc thù giếng này ban đầu người ta phải khoan thăm dò, nếu những giếng thăm dò không sâu hơn 150 - 200m thì khi khoan thăm dò sẽ không chống ống, thông thường đường kính giếng khoan từ 91 - 132m, có khi phải sử dụng ống mẫu đơn hoặc ống mẫu nòng đôi để lấy mẫu cát nguyên dạng.

Sau khi khoan lấy mẫu đất đến hết độ sâu yêu cần thăm dò, lỗkhoan cần được bơm sạch đáy. Pha loãng bớt dung dịch, làm sạch bớt mùn khoan.

Công nghệ khoan


Khi tuần hoàn dung dịch khoảng một vài giờ sẽ tiến hành đo carota giếng khoan.

Công nghệ khoan


Tùy theo mục đích thăm dò, có thể đo nhiều phương pháp, thông thường nhất cũng phải đo gama tự nhiên và điện trở suất dọc theo thành giếng.

Dựa theo hai đường cong này, người ta có thể bổtúc được các đoạn khoan không lấy mẫu được hoặc mất mẫu, kết hợp với kết quả thí nghiệm mẫu khoan lấy lên để khẳng định được cốt địa tầng chính xác từ mặt đất đến đáy thăm dò.

Công nghệ khoan


Từ cột địa tầng này có thể tính được các thông số khác như hệ sốthấm, thành phần độ hạt, độ lỗ rỗng, độ mặn … của tầng chứa và địa tầng cách ly.

Công nghệ khoan


Với các đề án quan trọng, cần phải thả ống chống và ống lọc tạm để bơm thử kết hợp với các giếng quan trắc tạo thành một chùm giếng bơm thí nghiệm. Tính toán được các cấp lưu lượng theo các độ hạ thấp mực nước của giếng chính.

Công nghệ khoan


Với các đề án nhỏ hoặc các tài liệu đã biết, chấp nhận sai số tính toán lưu lượng khai thác khi chuẩn bị kết cấu giếng người ta khoan mở rộng lỗ khoan với đường kính lớn hơn đường kính ngoài của ống chống từ 120-180mm.

Sau đó bơm sạch đáy, lấy bớt mùn khoan trong dung dịch tuần hoàn, pha loãng bớt dung dịch trong vòng một vài giờ thì bắt đầu chống ống.

Ống chống được sắp xếp theo thứ tự trên mặt đất: ống lắng, ống lọc và các ống chống. Công việc thảống chống xuống giếng cũng tuần tự như vậy.

Công nghệ khoan


Công nghệ khoan

Sau khi thả ống chống xuống giếng xong cần tiến hành thả cột cần khoan đến đáy giếng để bơm rửa mùn khoan qua van đáy (hình 3.3).

Đồng thời với quá trình thả sạn lọc và bơm rửa đến khi nước tuần hoàn loãng hoàn toàn và xuất hiện cát của tầng chứa nước là có thể được.


Quá trình kế tiếp có thểdùng hai biện pháp: thảống dẫn khí và bộ ống airlift xuống giếng để làm sạch giếng (thả đồng tâm hoặc song song).

Công nghệ khoan


Nếu việc gọi dòng khó khăn thì dùng piston kết hợp bơm tia kéo và nén mạnh trong ống chống hoặc ống lọc để phá vỡkết cấu vỏ sét ngăn các không cho nước xâm nhập vào giếng.

Công nghệ khoan


Sau khi bơm thổi rửa cho nước đạt được độ trong, lưu lượng và độ hạ thấp mực nước ổn định sẽ ngưng thổi rửa và tiến hành bơm thí nghiệm bằng bơm điện chìm (submersible pump) hoặc bơm li tâm trục đứng (vertical turbine pump).

Công nghệ khoan


Giếng quan trắc thường bố trí theo một dãy hai đến ba giếng có đường kính nhỏ hơn và có thể thi công từ một đến ba dãy.

Dựa vào việc bơm thí nghiệm này và kết hợp với các thông sốcủa giếng và tầng chứa có thể tính toán được các thông sốkhác về địa chất thủy văn tầng chứa.

Công nghệ khoan



Ống lọc là một dụng cụ đặc biệt được đặt trong lỗ khoan ở tầng chứa nước; nó bảo đảm cho nước đi vào lỗ khoan dễ dàng và lọc sạch nước khỏi các tạp chất cơ học. Mặt khác ống lọc còn giữ cho thành lỗkhoan không bị sập lở.

Cơ cấu ống lọc gồm 3 phần: phần trên, phần giữa là phần lọc nước, phần dưới làống lắng có hút. Ống lắng có tác dụng đểhứng các bụi đất đá lọc qua phần lọc của ống

Ống lọc có thể chia ra các loại chính sau:

Ống lọc đục lỗ hoặc đục rãnh.

Ống lọc lưới

Ống lọc cuội, sỏi

Ống lọc trọng lực


Cơ cấu chung của ống lọc có vòng bít đệm kín được đặt chìm dưới lỗ khoan trong ống chống có thể xét sơ đồ đơn giản dưới đây. Khóa móc hình chữ T để thả ống lọc.

Tính toán sơ bộ về ống lọc


Đường kính của ống lọc được xác định theo công thức:

trong đó:

D: Đường kính ngoài của ống lọc (mm)

Q: Lưu lượng khai thác nước của lỗ khoan theo đề án (m3/h).

I: Chiều dài phần lọc nước của ống lọc (m)

K1: Hệ số lọc

1

58,117KI

QD =



Khi chiều dầy tầng chứa nước nhỏ hơn 5m, chiều dài phần lọc nước lấy bằng chiều dày tầng chứa nước.

Khi chiều dày tầng chứa nước lớn hơn 5m, chiều dài phần lọc nước của ống lọc được xác định theo :

trong đó

I: Chiều dài phần lọc nước (m)

Q: Lưu lượng khai thác nước của lỗ khoan theo đề án (m3/h)

D: Đường kính ngoài ống lọc (mm)

α : Hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vào tính chất của đất đátầng chứa nước (bảng 3.1)

DQI .α

=




Đường kính cuối cùng của lỗ khoan phụ thuộc vào loại và kích thước của ống lọc. Các lỗ khoan dùng ống lọc đục lỗ hoặc lưới không đổ sỏi sẽ có đường kính kết thúc nhỏ nhất. Khi dùng các ống lọc có đổ sỏi, đường kính kết thúc tăng lên 50 đến 100mm so với lỗ khoan đặt các ống lọc khác.

30Sỏi có hệ số K1 = 30÷7050Cát hạt thô có hệ số K1 = 15÷3060Cát hạt vừa có hệ số K1 = 1÷590Cát hạt nhỏ có hệ số K1 = 2÷5

Hệ số αĐặc tính của đất đá tầng chứa nước

Bảng 3-1


Cấu trúc lỗ khoan được xác định bởi kiểu, kích thước và vị trí đặt thiết bị bơm. Khi đặt bơm trong ống lọc, đường kính ống lọc (và đường kính kết thúc của lỗ khoan) sẽ phụ thuộc vào kích thước của bơm.

Nếu cần đặt bơm có năng suất lớn thì người ta đưa bơm lên trên ống lọc, trong ống khai thác. Trường hợp này, đường kính ống khai thác được xác định bởi kích thước của bơm.

Để tạo điều kiện dễ dàng trong lắp ráp bơm, sửa chữa và quan sát vịtrí mực thủy động trong lỗ khoan nên lấy khoảng hở giữa thành ngoài của bơm và đường kính trong của ống khai thác khoảng 50mm.

Ống lọc được thả vào lỗ khoan có thể bằng cột cần khoan hoặc ống cột chống.

Khi dùng cột cần khoan để thả ống lọc thì lắp thêm khóa móc vào cuối cột cần rồi lắp với với đầu đoạn ống nối trên ống lọc.



Nếu thành lỗ khoan không ổn định, khi thả ống lọc vào lỗ khoan phải dùng ống chống tạm thời để bảo vệ (cắm ống chống với tầng không thấm nước phía dưới tầng chứa nước).

Sau khi khoan thêm một đoạn để lắng cát bằng chiều dài phần ống lắng thì thả ống lọc vào lỗ khoan. Ống chống tạm thời này được nâng lên một đoạn khỏi phần lọc của ống lọc hoặc rút hoàn toàn ra khỏi lỗkhoan.

Khi khai thác 2, 3 tầng chứa nước trong cùng một lỗ khoan, người ta dùng nhiều ống lọc tương ứng với các tầng chứa nước. Giữa các tầng không chứa nước được đặt ống liền để nối các ống lọc với nhau.

Để tránh cát và các mảnh vụn đất đá rơi vào khoảng hở giữa ống lọc và ống chống, hoặc thành lỗ khoan, người ta dùng các vòng bít đệm kín để bịt các khoảng hở giữa đầu nối trên ống lọc và ống chống. Cấu tạo của các vòng này phụ thuộc vào vật liệu sản xuất chúng, có thểlàm bằng gỗ, sợi gai, cao su, chì v.v...



2.5. Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Một trong những nhược điểm chủ yếu của phương pháp khoan xoay có rửa bằng dung dịch sét là sự tạo thành vỏ sét trên thành lỗ khoan và tầng đất đá chứa nước, hoặc khi khoan dùng nước lã để rửa lỗ khoan trong tầng đất đá cứng rắn, nứt nẻ lại thường xảy ra hiện tượng mất nước (đặc biệt trong tầng đá vôi, đá phấn đôlômít).

Cả hai hiện tượng trên đều gây cản trở độ phóng thích nước của tầng đất đá chứa nước trong lỗ khoan.

Khôi phục độ phóng thích nước nghĩa là phá vỡ lớp vỏ sét trên thành lỗ khoan lấy sạch những hạt sét nhỏ ra khỏi tầng đất đá tơi bở, hoặc rắn chắc nứt nẻ để tăng lưu lượng nước chảy vào lỗ khoan.


Muốn khôi phục độ phóng thích nước của tầng đất đá chứa nước có kết quả tốt cần phải :

Trong quá trình khoan sử dụng dung dịch sét có chất lượng tốt về độ nhớt và độ thải nước).

Khoan trong tầng đất đá chứa nước tiến hành thật khẩn trương, tạo mọi điều kiện để đạt tốc độ cơ học khoan cao nhất.

Sau khi kết thúc công tác khoan, tiến hành đặt ống lọc ngay, rửa sơ bộ lỗ khoan bằng dung dịch sét có tỷ trọng và độ nhớt nhỏ.

Làm sạch vỏ sét ngay sau khi đặt xong ống lọc và công việc tiến hành liên tục

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước


Hiện nay có rất nhiều phương pháp khử sét (làm sạch vỏ sét) ở trên thành lỗ khoan và làm sạch ống lọc. Trong phạm vi của giáo trình này chỉ đề cập tới một số phương pháp chủ yếu sau:

Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất lớn:

Sau khi hạ xong ống lọc vào lỗ khoan, dùng máy bơm bơm rửa bằng nước lã qua cột cần khoan từ phần trên ống lọc xuống tới đáy. Công tác rửa được tiến hành cho tới khi trong nước rửa có xuất hiện các slam của tầng chứa nước vừa khoan qua.

Trường hợp không có nước để rửa lỗ khoan, ta dùng ống múc múc dung dịch sét dưới lỗ khoan. Cứ múc như vậy cho tới khi xuất hiện nước của tầng chứa nước và mực nước thủy tính của tầng chứa nước ổn định là được.



Nếu tầng chứa nước là đất đá rắn chắc nứt nẻ, thì sau khi rửa lỗ khoan bằng nước lã qua cột cần khoan hoặc múc bằng ống múc xong, cần tiến hành dùng thiết bị bơm airslift (thiết bị bơm dâng bằng khí nén) để rửa lỗ khoan.

Ống dâng nước được hạ xuống cách đáy lỗ khoan khoảng 0,5 mét. Máy bơm cho làm việc với công suất lớn nhất và tiến hành đóng, ngắt đột ngột tạo điều kiện thay đổi áp suất lớn trong lỗ khoan, làm cho các hạt sét và slam bị hút theo ra khỏi các kẽ nứt trong tầng đất đá quanh ống lọc.

Nếu khi khoan trong tầng đất đá cứng, nứt nẻ mà dùng nước lã để rửa lỗ khoan, thì tiến hành dùng máy bơm éclíp ngay đểkhôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước.



Trường hợp tầng đất đá chứa nước là các hạt nhỏ và vừa,

cần tiến hành dùng ống múc múc đều đặn ở vùng ống lọc

(phần lọc) trước khi dùng thiết bị bơm éclíp để khôi phục

độ phóng thích nước.

Trong tất cả các trường hợp dùng thiết bị bơm éclíp cần

bơm cho tới khi nước trong hoàn toàn, cát không dâng lên

theo dòng nước, mực thủy động và lưu lượng nước của lỗ

khoan ổn định (lúc này độ phóng thích nước của tầng chứa

nước đã được khôi phục).



Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất yếu phương pháp khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước phức tạp hơn so với trường hợp trên, cụ thể là :

Dùng máy bơm bơm nước rửa qua cột cần khoan được hạ tới vùng ống lọc.

Dung dịch sét quanh vùng ống lọc ở phía ngoài sẽ chảy vào lỗkhoan qua ống lọc và các lỗ nhỏ đặc biệt được đục ở ống lắng cao hơn đế khoảng 0,5 mét.

Cứ tiến hành rửa như vậy cho tới khi đưa hoàn toàn dung dịch sét ra khỏi lỗ khoan và xuất hiện cát dâng theo lên miệng lỗkhoan.

Công việc tiếp theo có thể dùng thiết bị bơm éclíp hoặc dùng ống múc. Tùy theo lưu lượng của tầng chứa nước để khôi phục hoàn toàn độ phóng thích nước của nó.



Cuối cùng, trước khi tiến hành bơm khai thác, đổxuống phần ống lắng có đục lỗ một lượng đá dăm và trên nó trám một nút xi măng để tăng khả năng phóng thích nước của tầng chứa nước, đồng thời đề phòng cát tràn vào lỗ khoan.

Trong tầng cát hạt nhỏ và vừa sẽ dùng nước bơm rửa qua phần đế của ống lọc. Khi ống lọc đặt chìm dùng cần khoan nối ren trái với đế và đầu trên ống lọc, rồi qua đó để rửa lỗ khoan. Đếcủa ống lắng cần dừng lại cách đáy khoảng 0,5 mét.




Quá trình khôi phục độphóng thích nước bằng phương pháp nhờ máy bơm, bơm nước rửa qua cột cần khoan xuống đáy, qua đếống lắng dâng lên miệng lỗkhoan qua khoảng hở giữa phần ngoài ống lọc và thành lỗ khoan, rửa dung dịch sét và phá vỡ lớp vỏ sét trên thành lỗ khoan. Đồng thời nước rửa còn lấy ra theo những hạt sét và slam nhỏ từtầng đất đá chứa nước.


Công tác rửa dừng lại khi thấy mất nước mạnh hoặc trong nước

rửa dâng lên miệng lỗ khoan thấy lẫn cát.

Sau khi rửa xong, ống lọc được đặt vào vị trí đã định, cột cần

khoan được tháo ra và lấy lên còn đế ống lắng được đổ một ít đá

dăm hoặc cuội sỏi nhỏ rồi cùng trám một nút xi măng đề phòng

cát bị xô vào lỗ khoan trong quá trình khai thác sau này.

Khoảng hở giữa đầu ống lọc và ống chống cần phải làm đệm nút

bịt kín để tránh hiện tượng cát hoặc đất đá rơi vào khoảng hở

giữa ống lọc và tầng đất đá chứa nước, đồng thời tăng khả năng

phóng thích nước của tầng.



Khi cần khử sét trong tầng cát hạt vừa hoặc đặt ống lọc nhiều tầng trong lỗ khoan, người ta rửa bằng nước lã bơm qua ống lọc đục lỗ.

Ống đục lỗ có hai vòng lót kín bằng cao su ở hai đầu để làm nút. Nó được thả vào lỗ khoan nhờ cột cần khoan và đặt trong ống lọc. Nhờ cần khoan mà có thể dịch chuyển lên trên hoặc xuống dưới để rửa từng đoạn, khi nước rửa dâng lên mang theo cát chứng tỏ độ phóng thích nước đã được khôi phục.

Trong đất đá có hạt nhỏ, mịn, đồng đều khử sét trên thành lỗkhoan bằng phương pháp đánh sập cho kết quả rất tốt. sau khi đánh sập ở vùng gần ống lọc, người ta dùng ống múc để lấy vụn đất đá bị lắng xuống phần ống lắng, hoặc dùng bơm bơm thật mạnh, lợi dụng dòng nước xói rửa sạch và mang lên miệng lỗkhoan. Cuối cùng phần đế ống lắng cũng được trám xi măng.



Để khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước mà các

phương pháp trên không có hiệu quả, ta dùng dây nổ trong lỗ

khoan đầy nước.

Phương pháp này lợi dụng của các sóng va chạm truyền đi theo

phương các đường kính. Sóng nổ sẽ phá vỡ lớp vỏ sét để khôi

phục độ phóng thích nước của tầng đất đá chứa nước.

Sau khi sử dụng dây nổ, nhất thiết phải rửa lỗ khoan hết sức cẩn

thận bằng nước lã.



2.6. Trám giếng khoan

Người ta thường dùng những vật liệu có tính dẻo hoặc chặt xít, không thấm nước để trám cột ống chống, tức là để làm chắc và kín khoảng hở giữa ống chống với thành lỗ khoan.


Trám giếng khoan

Tác dụng chủ yếu của việc trám lỗ khoan là :

Phân cách các tầng khoáng sản lỏng (dầu, nước...), khí(khí đốt...) hoặc cứng (muối mỏ...) với các tầng lân cận ởtrong lỗ khoan để tránh sự xâm nhập lẫn nhau làm mất tính chất bản thân khoáng sản.

Làm kín toàn bộ lỗ khoan để bảo vệ các tầng khoáng sản khỏi bị các tác dụng phong hóa, mặt khác ngăn ngừa nước ở phía trên có thể theo lỗ khoan mà xâm nhập vào các công trình khai thác sau này.

Gia cố thành lỗ khoan chống lại các hiện tượng phức tạp về địa chất như sập lở, mất nước, nước xâm nhập... màkhông cần phải chống ống.


Từ các tác dụng đó, ta thấy lỗ khoan có thể chỉ cần trám từng tầng hoặc cũng có thể được trám toàn bộ từ đáy lên tới miệng.

Khi trám bịt từng tầng, các vật liệu trám sẽ tạo nên một lớp vỏ bảo vệ che kín lên tầng đó và có thể "bắt rễ" sâu vào đất đá ở thành vách.

Còn khi trám toàn bộ (hay thường gọi là trám lấp) các vật

liệu trám sẽ làm đầy lỗ khoan theo suốt chiều sâu của nó.

Trám giếng khoan


Hiện nay để trám lỗ khoan người ta thường dùng hai vật liệu cơ bản là đất sét và xi măng:

1. Đất sét: cần sử dụng loại sét quánh, dẻo, không chứa các phần tử cứng. Hỗn hợp với nước nó sẽ tạo ra hai loại vật liệu trám là đất sét nhão và dung dịch sét.

2. Xi măng: cần sử dụng loại xi măng pooclăng có chất lượng cao (mac 500 và 600), còn tươi, tức là không đểquá hai tháng sau khi sản xuất.

Người ta dùng xi măng để trám dưới dạng dung dịch, với tỉlệ giữa nước và xi măng khô (theo trọng lượng) thường là0,4 - 0,5.

Trám giếng khoan


3. Gel xi măng: là loại vật liệu trám trung gian giữa hai loại trên. Nólà hỗn hợp của xi măng với dung dịch sét, tỉ lệ giữa chúng được xác định trong phòng thí nghiệm theo các điều kiện sử dụng cụthể. (thí dụ: để trám chống mất nước, có thể trộn 1 m3 dung dịch sét có tỷ trọng δ = 1,1 đến 1,2 g/cm3 1600 đến 800 kg xi măng).

Tuy nó có thời gian đông cứng lâu hơn và có độ bền sau khi đông cứng kém hơn, nhưng nó lại ưu điểm so với dung dịch xi măng là có tính linh động cao, nên dễ bơm và dễ xâm nhập vào các khe nứt của đất đá.

Có 3 loại trám trong khai thác nước là:

a. Trám cách ly nhiễm bẩn và nhiễm mặn

b. Trám cách ly các địa tầng đặc biệt

c. Trám lấp giếng khoan.

Trám giếng khoan



Điều kiện thực tập

Xe khoan thăm dò khai thác nước

Công trình khoan thăm dò khai thác nước


Cách thức tổ chức

Tổ chức theo nhóm thực tập khoan thăm dò khai thác nước ở

Khu Linh trung Đại học Quốc gia Tp. HCM

Hoặc công trình khoan khảo sát địa chất công trình thực tế tại TP. HCM hoặc các tỉnh thành lân cận ...

ĐẠi hỌc quỐ Ồ - tinhgiac.com · trƯỜng ĐẠi hỌc bÁch khoa ... tổng kết, làm...

Documents