Kỹ thuật khoan giếng, kỹ thuật lấy mẫu:

Côngty cổ phần vật tư và thiết bị máy công nghiệp – VTMac

Cung cấp các loại MÁY KHOAN GIẾNG,MÁY KHOAN ĐỊA CHẤT (máy khoan thăm dò địa chất), VẬT TƯ KHOAN

Kho hàng: 1031 đường Giải Phóng (Bến xe Đuôi Cá – Số 785 phố TrÆ°Æ¡ng Định, Q.Hoàng Mai,TP Hà Ná»™i.) Gần bến xe Giáp Bát 150m, Bếnxe NÆ°á»›c Ngầm 600m

SĐT:0986414004 – 0912391376 (zalo)

Email:vtmacjsc@gmail.com

Website:http://maykhoangieng.net.vn/

Website:http://maybomvtmac.com/

 

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 Trang

1. 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 BM. 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 3 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 4 BM. 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 5 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 2:

KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

I. Nội dung và yêu cầu thực tập

II. Cơ sở lý thuyết

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

III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 6 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 3:

KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC

I. Nội dung và yêu cầu thực tập

II. Cơ sở lý thuyết

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

III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 7 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 phếthải

􀂃Không để dung dịch khoan tràn ra ngoài

􀂃San lấp và phục hồi mặt bằng khi di dời

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 8 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 9 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN

• 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 10 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 11 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN CƠ BẢN

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 12 BM. KHOAN& KHAI THÁC

HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ

- Nộp báo cáo thực tập: 50%

- Thi vấn đáp hoặc viết: 50%

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 13 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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/

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

BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ

& DỤNG CỤ KHOAN

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 15 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mục lục

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 16 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 17 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 18 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 19 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.1. Thiết bị khoan

1. Máy khoan

2. Máy bơm dung dịch

3. Tháp khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 20 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 hệ

thống ròng rọc được dùng

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 21 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉Bộ phận điều chỉnh áp lực lên đáy lỗ khoan tùy thuộc vào hệ

thống điều chỉnh áp lực, có thể phân loại ra các máy khoan

nhÆ° 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 22 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉Loại 1÷ 4 thì sự truyềnchuyển 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.Để

rút ngắn thời gian di chuyển từ nơi này sang nơi khác ngườita

thiết kế đặt máy khoan lên rơ móc hoặc xe ôtô tự hành, chủ

yếu áp dụng cho phương phàp khoan rôto.

MÁY KHOAN

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 23 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉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 thể

giới 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 24 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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, ЗИф

650, ЗИф 150; đây là

các 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 25 BM. KHOAN& KHAI THÁC

8. Tôøi

9. Thaùp daïng coät

10. Ñaàu quay

11. Ñeøn pha

12. Khung baûo veä

13. Löôõi khoan guoàng

xoaén

14. Xylanh thuyû löïc

1. Khung maùy

2. Ñoäng cô diesel 48 HP

3. Xylanh thuyû löïc naâng

vaø haï thaùp

4. Cô caáu ñaäp

5. Hoäp soá truyeàn ñoäng

6. Boä phanh

7. Ñieàu khieån

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 26 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 27 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

􀂉Một số chú ý khi thao tác máy khoan truyền áp bằng thủy lực

􀂙Muốn 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 28 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Không được để ly hợp ma sát làm việc qúa tải,các lá

ma sát bộ trượt sẽ bị hư hỏng.

􀂉 Dưới đây là phương pháp sử dụng trong từng trườnghợp cụ

thể.

1. Chuẩn bị cho máy khoan làm việc

􀂙 Trước khi cho máy khoan chạy phải quan sát tìnhhình

chạy của máy diesel hoặc động cơ kéo xem có dấu hiệu gì

nghi là hỏng hóc không. Sau đó tiến hành kiểm tra

􀂙 Kiểm tra các mối nối giữa các cơ cấu và các chitiết, sự

bắt 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,đóngmở

thử các khớp ly hợp, kiểm tra sự làm việc của hệ thống

phanh tời, trường hợp cần thiết phải điều chỉnh cho thích

hợp.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 29 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Tra dầu mỡ vào các bộ phận chi tiết theo sơ đồhướng

dẫn của từng máy.

􀂙 Kiểm tra dầu bôi trơn của hộp số, đầu quay, dầuáp 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 phảiđảm bảo

khi đặt Elevatơ hay ròng rọc động xuống sàn tháp, thì

trong tời phải còn ít nhất 3 vòng cáp.

􀂙 Kiểm tra khả năng dễ quay của các trục truyền độngcủa

máy, bằng cách quay trục Spinden bằng tay, khi đã đặt

các tay điều khiển về vị trí truyền lực với tốc độ quaykhác

nhau.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 30 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Đặt các tay điều khiển về vị trí trung gian hoặcvị trí ngắt

truyền động.

􀂙 Kiểm tra chiều quay của động cơ điện, trường hợpkhông

đúng phải đấu lại đầu dây điện.

2. Cho máy chạy

􀂙 Nếu máy phát lực là động cơ đốt trong thì đầutiên 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.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 31 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Nếu máy phát lực là động cơ điện ( trường hợpmáy

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 việc

􀂙 Mục 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 hộpsố, hệ

thống thủy lực các chi tiết, các ổ bi, kiểm tra bằng cáchđặt

tay vào các chỗ nghi ngờ, nhiệt độ cho phép là nhiệt độ

tay có thể chịu được.

􀂙 Không đổ dầu mỡ, dung dịch nhầy vào các máphanh của

tời, các đĩa ma sát của ly hợp ma sát.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 32 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Không để giá trượt của máy khoan bẩn.

􀂙 Khi máy làm việc, các bàn kẹp chân máy phải đượcbắt

chặt, không để máy rung, lắc gây ra hư hỏng.

􀂙 Luôn theo dõi chỉ số áp suất trên đồng hồ củamáy bơm,

trên đồng hồ của máy khoan, không để áp suất vượt quá

giới 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

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 33 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 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 củamáy

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 hệ

thống thủy lực sẽ giảm.

􀂙 Đổ đầy dầu vào thùng.

􀂙 Đổ đầy dầu vào máy bơm dầu.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 34 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Bơm đầy dầu vào các xilanh đầu máy và hệ thống ốngdẫn

bằng cách hạ hai pittong xuống vị trí thấp nhất, để tayvan

phân phối về vị trí “spinden đi lên”, vặn van lưu lượng để

nâng 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 vị

trí thấp nhất.

􀂙 Làm như vậy từ 3 – 5 lần để nén hết bọt khí rakhỏi hệ

thống thủy lực.

􀂙 Sau khi bơm đầy dầu vào các xilanh và đường ốngdẫn,

cần đổ thêm dầ_______________u vào thùng chứa cho đủ.

Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 35 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Giới thiệu tổng quát về máy khoan YPb – 3AM

􀂉 Đặc tính kỹ thuật

􀂉 Các cơ cấu chính

􀂉 Qui trình sử dụng, vận hành

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 36 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Đặc tính kỹ thuật

􀂉 Đây là máy khoan đặt trên xe tải tự hành, sử dụngphương

pháp khoan roto và dùng cần chủ đạo.

􀂉 Máy khoan này không có trục spinđen lên xuốngtrong qúa

trình khoan mà thay vào đó là 1 bàn rôto có lỗ định hìnhquay

tại chổ để truyền lực quay cho bộ khoan cụ thông qua cầnchủ

đạo.

􀂉 Cần chủ đạo trong quá trình quay có thể trượt dọctrong lỗ

rôto. 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 vànâng

trục chính như các khoan có trục spinden, do đó năng suấtcủa

máy khoan này rất cao trong đất đá mềm.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 37 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Đặc tính kỹ thuật

􀂉 Bộ máy khoan kiểu này được thiết kế theo kiểu tựhành, toàn

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

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

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 thủyvăn, địa

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

tùy theo đường kính mở lỗ.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 38 BM. KHOAN& KHAI THÁC

11.Ly hợp

12.Thùng dầu thủy

lá»±c

13. Tay điều khiển

14. Tời

15. Hộp số

16. Bảng điện

17. Máy phát điện

18.Bộ truyền dẫn

máy phát điện

19.Khung

1. ôtô MA3-500A

2. Động cơ diesel

3. Thùng nhiên

liệu

4. Ben thủy lực

nâng hạ tháp

5. Tháp khoan

6. Ròng rọc động

7. Móc

8. Roto

9. Kích

10.Máy bơm khoan

HÌNH1.3: THIẾT BỊ KHOAN YPb-3AM

Máy khoan thăm dò và

khai thác nước YPb – 3AM

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 39 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Các cơ cấu chính

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 và

nhóm 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 vàbánh 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 quaytrơn

bằng ổ bi với trục.

􀂙 Trên trục III có các bánh răng Z8 và Z9 lắp cốđịnh, bánh

răng Z8 luôn luôn ăn khớp với bánh răng Z4 của trục II và

bánh răng Z9 có khả năng ăn khớp với bánh răng Z1.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 40 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Việc thay đổi tốc độ diễn ra như sau:

􀂃 Số 1: Gạt cho bánh răng Z1 ăn nkhơ1p vớibánh 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,để

làm giá đỡ trong quá trình kéo, thả hoặc chống ống.

3. Tời

􀂙 Cấu tạo: Thuộc loại tời ma sát cấu tạo gồmtrục 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.

Các cơ cấu chính

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 41 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 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 nàylò

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, lựcsẽ

bị ngắt, trục tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay cònđĩa

bị động và tăng tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay còn

đĩa bị động và tang tời thì không quay.

Các cơ cấu chính

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 42 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Hệ thống thủy lực

􀂙 Trên máy khoan YPb – 3AM có trang bị một hệ thốngthủy

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 thìdùng 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.

Các cơ cấu chính

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 43 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 vớinhau.

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

􀂙 Tháo khối ròng rọc động từ giá giữ xe, đặt nóxuống

ngang cạnh bàn rôto.

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

􀂙 Kiểm tra lại các mối nối tháp

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 44 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Dựng tháp

􀂙 Kiểm tra lượng dầu áp lực trong thùng, nếu thiếuphải đổ

thêm 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 lưulượng.

􀂙 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 lựcdầu

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 về

thùng, tìm nguyên nhân rồi mới tiếp tục dựng lại.

Qui trình sử dụng và vận hành

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 45 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Khi hai chân tháp đã chạm đất, mở hoàn toàn vanlưu

lượng, đóng chặt van điều tiết. Cho máy bơm dầu ngừng

làm việc.

􀂙 Bắt chặt thân tháp vào sàn xe, văn các kích chịulực

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 lỗ

rôto.

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, đặthệ thống

ròng rọc động lên tang tời

􀂙 Tháo các dây chằng tháp, tháo móc giữ chân thápở sàn

xe.

Qui trình sử dụng và vận hành

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 46 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

lượng cho máy bơm dầu làm việc.

􀂙 Đóng dần van lưu lượng, nâng áp suất dầu của hệthống

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

􀂙 Mở hoàn toàn van lưu lượng, đóng chặt van điềutiết, 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.

Qui trình sử dụng và vận hành

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 47 BM. KHOAN& KHAI THÁC

MÁY BƠM DUNG DỊCH

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 48 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khái niệm

􀂉 Dòng dung dịch làm sạch mùn khoan ở đây làdung 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 49 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khái niệm

􀂉 Trong khoan địa chất người ta dùng máy bơmchuyên 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 hầunhư 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 liêntục và có

khả năng bằng không khi áp suất bơm tăng (điều đó không

cho phép sử dụng bơm ly tâm trong tác khoan).

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 50 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 51 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Công dụng yêu cầu đối với máy bơm Piston

1. Công dụng: Trong bộ thiết bị khoan, máy bơm là thiết bịquan trọng

để đảm bảo việc vận chuyển mùn khoan ra khỏi lỗ khoan, đưadung

dịch xuống đáy, nếu máy bơm có áp suất nén đủ lớn tránh đượcsự

lắng mùn khoan hoặc sập lở thành và sẽ hạn chế được kẹt bộkhoan

cụ, góp phần nâng cao năng suất khoan.

2. Yêu cầu: Dung dịch trong khoan thường chứa một hàm lượngcác

chất gây ăn mòn. các chi tiết của máy bơm hoặc là phải cótỷ trọng

và độ nhớt lớn, do đó yêu cầu máy bơm phả_______________icó các tính chất sau:

􀂙 Có khả năng bơm được dung dịch có độ nhớt cao tỷtrọng lớn

như dung dịch nặng hoặc dung dịch ximăng.

􀂙 Các chi tiết như xilanh, pittông và các van phảicó 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 củadung dịch,

duy trì dòng tuần hoàn bình thường và liên tục để tránh lắng

đọng mùn khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 52 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng máy bơm

􀂉 Phân loại máy bơm pitton

􀂙 Tuỳ theo tác dụng của một hành trình có thểphân ra bơm

tác dụng đơn và tác dụng kép.

􀂃 Tác dụng đơn là với một hành trình kép (đivà về) của

pitton thì chí có môt lần hút và một lần đẩy.

􀂃 Tác dụng kép là với một hành trình kép đi vàvề của

pitton sẽ có 2 lần hút và 2 lần đẩy.

􀂙 Tùy theo số xy lanh của bơm người ta có thể cócác bơm

1, 2, 3, 4 xylanh…

􀂙 Hiện nay phổ biền nhất là bơm pitton tác dụngkép 2 hoặc

3 xy lanh

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 53 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng máy bơm

􀂉 Chuẩn bị cho máy làm việc

1. Kiểm tra van 1 chiều, lưới lọc của giỏ hút (Krepin), chỗnối

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 cứ

vật gì trên chúng.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 54 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng máy bơm

􀂉 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 củamáy

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 để

khắc 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 55 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng máy bơm

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 gianlàm

việc 600 giờ phải thay dầu mới. Theo dõi các ổ bi không

để chúng làm việc quá nóng.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 56 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng máy bơm

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 mỡ

dính 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 pittôngvà

các bộ phận khác.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 57 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Tháp khoan

􀂉 Tháp khoan là một bộ phận của cụm thiết bịkhoan, nó là một công

trình gồm tháp khoan và nhà khoan. Tháp khoan dùng để kéothả cần

khoan, ống chống và dựng cần khoan. Nhà khoan để đặt thiếtbị

khoan và che mứa nắng cho công nhân khi làm việc.

􀂉 Tùy theo hình dáng có thể gặp các loại tháp nhưsau:

1. Tháp 3 chân: Dùng chủ yếu cho khoan tay và khoan khảosát 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 giànkhoan

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 58 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Tháp khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 59 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Chiềucao tháp

􀂉 Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều caotháp. 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: chiềucao 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 chiềudài ống chống

hoặc bộ ống mẩu và bộ cần dự định sử dụng.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 60 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 bộ

khoan cụ.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 61 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Hệ ròng rọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 62 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Hệ ròng rọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 63 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Hệ ròng rọc

􀂉 Xác định tải trọng lên tháp

􀂙 Tuỳ theo cấu tạo của hệ thống ròng rọc mà tảitrọng 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 tháphay khối ròng

rọc động

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

􀂃 Mắc ròng rọc có đầu cáp chết buộc xuống sàn

m .η

Q Q Q m

T m =+

η.

2 .

m

Q Q Q m

T m =+

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 64 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Sơ đồ một số hệ thống ròng rọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 65 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 rọckiểu

1×2,2×3 thì lực căng trên mỗinhánh 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

−3AMsử 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.

m .η

P = Qm

2

m P =Q

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 66 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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, cầnchủ

đạo đã được luồn qua lỗ roto hoặc đầu quay, dùng tời treotoàn

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. Đọctrị số

đối diện với kim trên mặt kế được trị số P, đem với sốnhành cáp

động, sẽ nhận được trị số trọng lượng bộ dụng cụ khoantreo

trên mốc. Cụ thể trong trường hợp này trọng lượng bộ dụngcụ

khoan Qm = 2P

2. Điều chỉnh áp lực khi khoan trong trường hợp tiến hànhkhoan

theo chế độ giảm tải.

3. Nếu gọi áp lực lên đáy lỗ khoan là C, thì tời nâng bớtlên 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 tờibớt

tải sao sao kim áp kế chỉ vào trị số là có thể bắt đầukhoan

được.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 67 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.2. Dụng cụ khoan

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 68 BM. KHOAN& KHAI THÁC

1. Giới thiệu chung

􀂉 Bộ dụng cụ khoan hoàn chỉnh nhất để thể hiện

ở hình bên.

􀂉 Các dụng cụ kéo thả và tháo lắp

􀂙 1- 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-

kiềmcặp lưỡi khoan, 18- khoá bản lềcho ống

mẫu, ống chống,

􀂙 19- ống nén từ máy bơm lên, 20- khơmút bắt

chặt ống nén với vòi dẫn của đầu xanhích

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 69 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Giới thiệu chung

􀂉 Thông thường tùy theo mục đích của công tác khoanhay phương

pháp khoan sử dụng mà người ta có thay đổi từng dụng cụtrong bộ

khoan cụ đầy đủ:

􀂙 Với phươ_______________ng pháp khoan roto phátoàn đáy người ta thay lưỡi

khoan 1 bằng chòng 3 chóp xoay hoặc choòng 3 cánh, không sử

dụng ống mẩu 2 và ống slam 4, đầu nối 3. Trong khoan dầukhí

bắt buộc phải sử dụng cần định tâm.

􀂙 Khoan khảo sát địa chất công trình: nếu lấy mẫulõi 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 pêrêkhốtphay,

bỏ cần nặng và cần định tâm.

􀂙 Khoan khoáng sản cứng: Sử dụng bộ dụng cụ hoànchỉnh 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 mẩu2

bằng các loại ống mẩu nồng đôi chuyên dụng

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 70 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Bộ ống mẫu khoan

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

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: lưỡikhoan,

ống bẻ mẩu, lò xo bẻ mẫu, ống mẫu.

􀂙 Trong khoan bi bộ ống mầu gồm: lưỡi khoan bi, ốngmẫu,

pêrêkhốt Slam, ống đựng mùn khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 71 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống mẫu

1. Công dụng: ống mẫu là chi tiết nối giữa lưỡi khoan vàpêrêkhốt nó có

tác dụng để đón chứa mẫu và định hướng cho lỗ khoan trongquá

trình khoan.

2. Cấu tạo: ống mẫu làm bằng thép, có dạng hình trụ vớichiều dài

thông thường l = 1,5, 3, 4,5 và 6m. Hai đầu ống mẫu đượctiện ren

thang, bước ren 4mm đoạn tiện ren 40mm để nối với lưỡikhoan và

pêrêkhốt. Trường hợp cần tăng khả năng định hướng của ốngmẫu

thì các ống mẫu được nối lại với nhau để tăng chiều dài.

l

OÁng maãu a

d D

Ñaàu noái oáng maãu (nhíp pen)

D d

OÁng maãu thaønh daøy

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 72 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống mẫu

3. Cách sử dụng và bảo quản ống mẫu: Chất lượng ống mẫu sử

dụng phải đạt được các yêu cầu sau:

􀂙 Hình dạng không méo, thành ống không dày mỏngkhác

nhau quá giới hạn cho phép.

􀂙 Độ cong của ống mẫu không được vượt quá giới hạnsau:

􀂃 Các ống có đường kính từ 34 ÷ 89mm được phép

cong 1mm/1m chiều dài.

􀂃 Các ống có đường kính từ 108 ÷ 146mm đượcphép

cong 1mm/1m chiều dài.

􀂃 Các ống có đường kính từ 168 ÷ 219mm đượcphép

cong 1,3mm/1m chiều dài.

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 73 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống mẫu

􀂉 Ren của ống mẫu và nhippen phải nhẵn, không đượcsứt hoặc có

những 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 đóphải

dùng khóa vặn để siết chặt.

􀂉 Trong quá trình khoan, thấy mặt ngoài của ốngchỗ 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 haihiệp khoan phải đổi

đầu ống ngược lại.

􀂉 Kinh nghiệm cho thấy ống mẫu thành dầy được sửdụng rộng rãi.

􀂉 Khi di chuyển, không được quăng, quật để đảm bảoống mẫu không

bị méo cong. Các ống mẫu phải để nơi khô ráo có bôi mỡ vàoren và

lắp vòng để bảo vệ ren.

􀂉 _______________Trường hợp muốn tăng chiều dài ốngmẫu để chống khả năng cong

lệch lỗ khoan có thể nối các ống mẫu với nhau bằngnhíppen, nhưng

phải chú ý sự đồng trục của chúng chống sự rung đảo khikhoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 74 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Lưỡi khoan và choòng khoan

Các lưỡi khoan phá Các lọai chòong khoan ba chóp xoay

Choòng khoan lấy mẫu

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 75 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

􀂉 Lưỡi khoan hợp kim: dùng để khoan đất đá mềm, cứngtrung

bình và cứng (cấp I đến VII theo độ khoan).

􀂉 Lưỡi khoan bi: dùng để khoan các loại đất đá từtrung 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 lưỡikhoan có

dạng hình khối chữ nhật, hình thoi, hình tám mặt, hìnhthoi

vát đầu, hình kim và hình tấm các hạt cắt được chia làm

hai nhóm:

􀂃 Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoanbình

thường.

􀂃 Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan tựmài.

􀂙 Tùy theo tính chất của đất đá khoan qua mà ngườita

chọn hạt cắt, số lượng hạt cắt và cách bố trí chúng trên

vành lưỡi khoan cho phù hợp

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 76 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 77 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

3. Lưỡi khoan kim cương

􀂉 Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ một

lá»›p

􀂃 Dùng để khoan trong các lọai

đất đá có độ mài mòn nhỏ,

không nức nẻ, đồng nhất độ

cứng 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 78 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

􀂙 Sự phá hủy đất đá do tác dụng cắt gọt của các hạtcấu

thành một lớp trên đầu mút của lưỡi khoan nên các hạt bị

mất 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 dùnglại

􀂃 Các lưỡi khoan ít bị mòn theo đường kínhngòai

đường, kính trong.

􀂃 Ngoài ra nó cũng có nhược điểm rất lớn làcác hạt dễ

bị 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 79 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

􀂉 Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ nhiều lớp

􀂙 Dùng để khoan trong đất đá có độ cứng cấp IX đếnXI, 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 độvòng quay lớn để

tăng tốc độ cơ học khoan.

􀂃 Tăng thời gian làm việc của lưỡi khoan.

􀂙 Nhược điểm

􀂃 Khối lượng của kim cương trong một lớp giảmnên dễ dàng

bị quá tải làm hỏng lưỡi khoan, tăng mức độ hao mòn kim

cÆ°Æ¡ng.

􀂃 Sự bong ra của các hạt kim cương không cònkhả 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 80 BM. KHOAN& KHAI THÁC

A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu

􀂉 Lưỡi khoan kim cương thấm nhiễm

􀂙 Dùng để khoan trong đất đá nứt nẻ, không đồngnhất, có độ mài

mòn cao và kiên cố cấp IX đến XII theo độ khoan. Ơ lưỡikhoan

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).Phá

hủy đất đá theo nguyên tắc tự mài và cắt gọt. Đây là loạilưỡi

khoan sử dụng rất kinh tế và có những ưu nhược điểm sau:

􀂙 Ưu điểm

􀂃 Tải trọng nén lên hạt cắt ổn định trong suốtquá trình khoan,

nên bảo đảm hạt kim cương không bị qúa tải với tốc độ

khoan ổn định.

􀂃 Điều kiện nhiệt tốt, lưỡi khoan ít bị hỏng và cho khoan với sộ

vòng quay lớn (800 ÷ 1000 vòng/phút).

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 81 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 đắp2 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 bở

cấp I đến III.

Luỡi khoan phá

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 82 BM. KHOAN& KHAI THÁC

B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy

􀂉 Choòng nhọn Vôrônốp

􀂙 Thân choòng là một phôi chưa xẻ rãnh của lưỡikhoan 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 tấmthép

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 củathân

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 đấtđá từ

mềm đến trung bình cứng (cấp III ÷IV)

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 83 BM. KHOAN& KHAI THÁC

B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy

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

􀂙 Choòng làm việc theo nguyên lý đập cắt là cácloại

choòng chóp xoay sử dụng trong công tác khoan phá mẫu

rất đa dạng.

􀂙 Choòng chớp xoay có thể là 1 chóp xoay, 2 chópxoay, 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 có

xen kẻ các lớp có độ cứng trung bình

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 84 BM. KHOAN& KHAI THÁC

B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá toàn đáy

􀂃 Loại T: Đất đá chặt, dẻo, cứng và rắn chắccó độ mài

mòn nho

􀂃 Lọai K: Để khoan các đất đá rắn chắc có tínhmài 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 choòngchóp xoay là

một quá trình phức tạp, ta chỉ xét sơ lược sự phá hủy đấtđá ở

đáy theo tác dụng đập. Nguyên lý làm việc của nó tại đáy lỗ

khoan các chóp xoay thực hiện cùng một lúc hai chuyển động:

Quay xung quanh trục của choòng và xung quang trục của

chóp

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 85 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

􀂉 Tùy theo phương pháp khoan tay xoay hay đập màdụng cụ

khoan có cấu tạo và đặc điểm khác biệt nhau:

􀂙 Trong khoan tay xoay gồm hai loại, lưỡi khoanthìa và lưỡi

khoan xoắn

􀂃 Lưỡi khoan thìa: dùng để khoan trong đất đámềm,

bở.

􀂃 Lưỡi khoan xoắn: dùng để khoan đất đá mềm dẻo như

thạch cao.

􀂙 Trong khoan tay đập, có nhiều loại dùng khácnhau.

􀂃 Choòng hai cánh: Khoan trong đất đá trungbình và

cứng, loại choòng này có hai cánh, lưỡi choòng mở

rộng vềhai bên sườn vì vậy nó có khả năng mở rộng

thành lổ khoan tốt.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 86 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan tay

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 87 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

􀂃 Chòong chữ thập: Khoan trong đất đá cứng, nứtnẻ,

không đồng nhất hoặc để phá những tầng đá gặp phải

khi khoan.

􀂃 Choòng lệch tâm: Có tác dụng mở rộng thành lỗ

khoan và để khoan khi phải tiến hành vừa khoan vừa

chống ống.

􀂃 Choòng pích: Dùng để khoan khi cần đánh dạtnhững

tảng đá hay cuội vào thành lỗ khoan trong đất đá

mềm.

􀂉 Chú ý: Rãnh nước rửa ta thấy trong các lọaichoòng có hai

tác dụng chính sau:

􀂙 Tăng lực động của bộ dụng cụ khoan xuống đáy lỗkhoan

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 lữngdưới

đáy lỗ khoan do tác động lên xuống của dòng nước rửa

trong lòng cột cần khoan khi kéo lên đập xuống.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 88 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 89 BM. KHOAN& KHAI THÁC

D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp

􀂉 Choòng dẹt: dùng để khoan đất đá mềm, góc sắcban đầu của

choòng từ 70-90o

􀂉 Choòng hai cách: dùng để khoan trong đất đádinh 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 choòngcó

khả năng mở thành lỗ khoan tốt, góc sắc ban đầu của choong

khoan từ 80o -100o.

􀂉 Choòng móng ngựa và choòng chữ thập: dùng đểkhoan đất

đá cứng rắn, nứt nẻ, những tầng đá tảng lẫn cuội, sỏi.

􀂉 Choòng pích: Được sử dụng khi gặp đá tảng tronglỗ khoan

hoặc để đánh dạt những tảng đá vào thành lỗ khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 90 BM. KHOAN& KHAI THÁC

D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 91 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Các đầu nối chuyển tiếp

􀂉 Đầu nối chuyển tiếp Perêkhôt

1. Công dụng: Pêrêkhốt là chi tiết nối ống mẫu vớicần khoan, nối ống

mẫu, cần khoan với ống slam khi sử dụng ống slam, nối cộtcần

khoan vối ống chống khi phải dùng ống chống trong lỗkhoan.

2. Cấu tạo: Có 3 loại chính: pêrêkhốt phay, pêrêkhốtslam, pêrêkhốt

nòng đôi

a. Pêrêkhốt phay đầu dưới tiện ren thang ngoài để nối với ốngmẫu

tương ứng, đầu trên mặt trong phần vát côn được tiện rentam

giác để nối với giamốc cột cần khoan.

• Mặt ngoài được tiện côn và phay các lưới cắt nhằm việckéo

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 bộ

khoan 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 92 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Các đầu nối chuyển tiếp

b. Pêrêkhốt slam: dùng để nối cần khoan ống mẫu và ống

slam lại với nhau. Phần mặt ngoài tiện ren thang trái để

nối với ống slam nhằm chống hiện tượng ống slam tự

tháo 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 hieäu

90o

β

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 93 BM. KHOAN& KHAI THÁC

5. Ống slam

􀂉 Công dụng

􀂙 Dùng để đựng các hạt mùn khoan nặng và vụn bimà 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, đầutrên vát đi 1

góc 300 và uốn cong vào phía trục.

􀂙 Chiều dài: tùy thuộc lượng mùn khoan sinh ratrong 1 hiệp

khoan, nhưng không nhỏ hơn 1,5m

􀂙 Đường kính ngoài băng đường kính ngoài củaPêrêkhốt

và ống mẫu tương ứng.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 94 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 95 BM. KHOAN& KHAI THÁC

6. Cần khoan

􀂉 Dựa vào cách nối các cần lẻ với nhau thành cộtcần khoan,

người ta chia ra làm hai loại cần: Cần khoan nối bằngmúpta –

damốc và cần khoan nối bằng nhippen.

􀂉 Cần khoan nối bằng múpta – damốc

􀂙 Được sử dụng chủ yếu trong phương pháp khoan hợpkim

và khoan bi.

􀂙 Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ, hai đầucần, 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 và

50mm là 1,5; 3 và 4,5m, đường kính 63,5mm là 3; 4,5 và

6m.

􀂙 Các cần đơn được nối với nhau thành cần dựng (gồm2, 3

và 4 cần lẻ) bằng đầu nối mupta.

􀂙 Các cần dựng được nối với nhau bằng damốc.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 96 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Mupta: là chi tiết để nối các cần lẻ thành cộtcần

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 97 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Cần khoan nối bằng nhippen

􀂙 Phạm vi sử dụng: Thường dùng để khoan những lỗkhoan

nông, các lỗ khoan đường kính nhỏ.

􀂙 Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ được chế tạotheo 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 lẻthành cần

dá»±ng.

􀂙 Loại B có hai rãnh khấc dùng để nối các cần dựngthành

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 98 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan

1. Cần khoan nối bằng mupta – damốc

􀂉 Ưu điểm

􀂙 Đường kính ngoài của đầu nối mupta-damốc lớnhơn.

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 thấtthủy lực ít.

􀂙 Tháo ráp nhanh, quá trình nâng, hạ bộ dụng cụchỉ sử

dụng ren của damốc nên bảo vệ được ren của cần.

􀂙 Cho phép sử dụng elevatrơ bán tự động trong quátrình

nâng hạ bộ dụng cụ.

􀂉 Nhược điểm

􀂙 Vì đường kính ngoài của mupta-damốc và cầnkhoan

chênh lệch nhau nên tạo ra các gờ, do đó khi kéo, tháo bộ

dụng cụ có thể gây ra hiện tượng vướng mắc vào miệng

hoặc chân ống chống.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 99 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan

􀂙 Sự lưu thông dung dịch ở khoảng hở giữa cột cầnkhoan

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 cộtcần

khoan, nên cho phép khoan với số vòng quay lớn và có

thể dùng lưỡi khoan có đường kính ngoài gần bằng

đường kính cần khoan.

􀂙 Khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan.Có thể

giảm xuống nhỏ nhất. Do đó giảm được ứng suất uốn và

sử dụng của cột cần trong khi khoan.

􀂙 Khi cần thiết, có thể kéo cột cần khoan qua lỗtrục

Spinden của đầu máy một đoạn dài.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 100 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan

􀂉 Nhược điểm

􀂙 Tiết diện bên trong của các đầu nối nhỏ hơn nhiềuso 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 chiềudài

đoạn ống nối cắt ren mỏng.

􀂙 Ren nối của cần là ren thang, nên không bảo đảmđược

độ kín khít tuyệt đối, thời gian thao lắp lâu.

􀂙 Cần chóng bị mòn do va chạm trực tiếp với thànhlỗ

khoan, đặc biệt khi khoan những lỗ khoan xiên.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 101 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 nứtvà rỉ sét.

􀂙 Cần không được cong quá 1mm/1m.

􀂙 Độ mòn của cần khoan phải trong giới hạn chophép.

􀂙 Mupta, damốc không được mòn quá 3,5mm so với đường

kính ngoài.

􀂙 Trong quá trình khoan phải phân nhóm cần ra đểsử 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

lá»— khoan.

􀂙 Mỗi cần dựng nên lắp từ 2 đến 3 vòng cao su bảovệ.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 102 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan

􀂙 Để giảm độ rung cần khoan nên bôi mỡ chốngrung.

􀂙 Nếu có thể nên sử dụng cần nặng thay thế cầnthường ở

phần sát lỗ khoan.

􀂙 Các ren nối của damốc phải đảm bảo tốt. Nếu vặncòn từ

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

phải loại bỏ.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 103 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan

2. Bão dưỡng cần khoan

􀂙 Để tăng khả năng, thời hạn làm việc của cột cầnkhoan

phải chú ý bảo dưỡng, cụ thể là:

􀂙 Khi di chuyển không được quăng, quật làm cong cầnkhan

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 lượngkhác

nhau.

􀂙 Khi cần bảo quản lâu dài, phải tháo cần ra khỏicần dựng,

sắp xếp chúng trên đà kê có 3 đà trở lên. Để cần khoan

không bị võng sinh ra cong cần.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 104 BM. KHOAN& KHAI THÁC

7. Cần nặng

􀂉 Sử dụng cần nặng để tạo ra áp lực cần thiết lênđáy 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 cầnđều nằm

ở gần đoạn ống mẫu.

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 105 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Cần nặng

􀂉 Do đặc điểm cấu tạo của cần nặng, cách nối cáccần với nhau

có thể thực hiện theo hai cách: bằng damốc hoặc nối trựctiếp

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 cầucơ bản

sau:

􀂙 Cột cần nặng được nối ngay vào phần cuối cột cầnkhoan

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 kínhlỗ

khoan (thường chọn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp đường kính)

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 106 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Chiều dài cột cần nặng được tính theo công thức

trong đó:

L: Chiềudài 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

. (m )

q

L = KC

Cần nặng

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 107 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả

1. Đầu xa nhích

2. Quang treo

3. Xirêga

4. Móc treo giảm xóc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 108 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 109 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Cấu tạo

􀂉 Trong khoan xoay sử dụng phổ biến hai loạixanhích 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 tiếtnối hoặc lắp chặt với vỏ đềuquay trong khi khoan,

riêng ty xanhích nối với đầu nối ba ngả rồi với nối vớiống

dẫn nước là các chi tiết không quay.

􀂃 Để làm kín giữa phần quay và không quay củađầu 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 110 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 cóquang treo

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

10 và 25 tấn.

Đầu xa nhích

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 111 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Cách sử dụng

􀂙 Chọn loại phù hợp với tải trọng nâng cho phépvà chiều

sâu của lỗ khoan.

􀂙 Thường xuyên phải chăm sóc để thay dầu, bơm mỡđúng

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 xanhíchcó thể bị

tuá»™t ra.

Đầu xa nhích

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 112 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 113 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 cụ

khoan, 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 quá

trình kéo thả.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 114 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Elevatơ

􀂉 Khi sử dụng elêvatơ, cần chú ý tới quy định vềtải trọng nâng,

kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phù

hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của elêvatơ ghiký

hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu

nối nhippen đường kính 42mm.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 115 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Quang treo

􀂉 Dùng để móc vào dưới xanhích đơn giản khikhoan, hoặc móc

vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ

khoan nông.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 116 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Xirêga

􀂉 Dùng để nối giữa ròng rọc động với tải trọngnâng thông qua

elêvatơ hoặc quang treo. Các xirêga ( quai treo nâng) thường

có sức nâng 4, 5,10 tấn.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 117 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 118 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Móc treo giảm xóc

􀂉 Tác dụng của mốc treo giảm xóc;

􀂙 Giảm chấn động trong quá trình nâng bộ dụng cụkhoan 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 nênmóc treo

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

kéo thả dụng cụ khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 119 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 120 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 121 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 122 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống 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 lềvặn, 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 chế

tạo phù hợp với kích thước của

từng loại nhippen hay damốc

nối cột cần.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 123 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Khơmút kẹp cần: Dùng để giữ,

treo cột cần, hay khi cứu sự cố

có 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.

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 124 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Dụng cụ để tháo lấp ống mẫu, ống chốngPêrêkhốt, ống đựng

mùn khoan

􀂙 Khóa bản lề: khóa này có thể lắp ở bất cứ vịtrí 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 phảidùng 2

khóa, một giữ và một để vặn.

􀂙 Khơmút kẹp ống: khơ mút kẹp ống dùng để kẹp chặttheo cột

ống chống trên miệng lỗ khoan, đôi khi cũng dùng trongcông 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 treobất cứ cần ống

nào cũng được.

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 125 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác

􀂉 Gồm có các loại ta rô để câu ống và cần khoanrơi trong giếng:

􀂙 Loại không có chuông gọi là met trích

􀂙 Loại có chuông còn gọi là ta rô chuông haycolocon.

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

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

􀂙 Các kích thước của ta rô được cho trong sổ taycủa tổ

trưởng khoan.

􀂉 Ngoài các ta rô còn có các dụng cụ cứu sự cốkhác như: búa

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 126 BM. KHOAN& KHAI THÁC

III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC

􀂉 Điều kiện thực tập

􀂃 Trang thiết bị hiện có tại xưởng thí nghiệmkhoan – khai

thác.

􀂃 Máy khoan tay và máy khoan XJ tại xưởng

􀂃 Hiện trường tại các công trình khoan – khaithác

􀂃 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

CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH

ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG

ThS. BÙI TỬ AN

Bộ môn : Khoan và Khai thác

Tel : 84-8-8654086

BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC

BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT

ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

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

Mục lục

I. Nội dung và yêu cầu thực tập

II. Cơ sở lý thuyết

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

III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 129 BM. KHOAN& KHAI THÁC

I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

􀂉 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

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 130 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

􀂉 Yêu cầu thực tập:

􀂙 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 khikhoan:

(Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng

tháp... ).

􀂙 Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụngcụ khoan

khảo sát địa chất công trình.

􀂙 Tham gia vận hành và thao tác khoan khảo sátĐCCT.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 131 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

􀂙 Tham gia thực hiện và báo cáo về quy trình lấymẫu, mô tả

và đánh giá chất lượng mẫu.

􀂙 Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác bảoquản và

ghi nhãn mẫu.

􀂙 Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác thínghiệm tại

hiện trường thực tập.

􀂙 Vẽ, mô tả cột địa tầng tại vị trí thực tậpkhoan khảo sát

ĐCCT.

􀂙 Tham gia công tác lấp lỗ khoan và thu dọn hiệntrường.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 132 BM. KHOAN& KHAI THÁC

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

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

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 133 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.1 Giới thiệu

􀂉 Có nhiều phương pháp khảo sát địa chất côngtrình và có thể là tổ

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

thuật.

􀂉 Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải đượcnghiên cứu, xem

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

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

dọc vỉa .

􀂉 Trong phạm vi tài liệu này sẽ quan tâm đếnphương pháp khoan khảo

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

nhẹ, khoan guồng xoắn và khoan xoay máy.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 134 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.2 Các phương pháp khoan

1. KHOAN TAY

2. KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ

3. KHOAN GUỒNG XOẮN

4. KHOAN XOAY MÁY

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 135 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 136 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan tay

􀂃 Khoan xoay tay có thể kết hợp với khoan đập taykhi phải khoan qua

khối đất cứng như sạn laterite, đá lăn . . . khi đó phảidùng hệ đòn

bẩy vuông góc với cần khoan. Kéo cần khoan bằng tay và thảvới bộ

dụng cụ rơi tự do bằng sợi dây mềm.

􀂃 Trong khoan xoay tay, khi cần tăng tải trọnglên đáy người ta có thể

gia tải lên đầu cần bằng các vật liệu như đá hoặc gang,thép . . .

􀂃 Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay cóthể đạt được chiều sâu

tới 30m đối với đất đá cấp I-II, đất cấp III có thể đạt đượcchiều sâu

từ 15-20m.

􀂃 Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng hoặcbằng gỗ, nếu

trường hợp khoan độ sâu dưới 6m có thể không cần dùngtháp.

Khoan tay rất thuận lợi trong vùng chật hẹp, lầy lội, khóthi công. Tuy

nhiên nó có nhiều hạn chế về phạm vi sử dụng.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 137 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Khoan đập cáp nhẹ

􀂉 Khoan đập cáp nhẹ là một biến tướng của cácphương pháp khoan

giếng tiêu chuẩn, nói chung, sử dụng một giàn khoan di độngđược

thiết kế riêng cho công tác khảo sát đất nền.

􀂉 Đối với hầu hết công tác khảo sát, đó là giànkhoan có tời với sức

nâng từ 1 đến 2 tấn, được vận hành bằng động cơ diezen vàtháp

khoan có chiều cao khoảng 6m.

􀂉 Với nhiều loại giàn khoan, các chân tháp gấp lạiđược tạo nên một

rơmoóc đơn giản, có thể kéo đi bằng một xe nhẹ. Mũi khoancắt sét

được dùng trong lỗ khoan khô.

􀂉 Ống khoan chỉ được sử dụng khi nước ở đáy lỗkhoan đủ ngập phần

dưới của ống. Do đó cần đổ thêm nước vào lỗ khoan khikhoan qua

lớp đất khô không dính nếu dùng ống khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 138 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan đập cáp nhẹ

􀂉 Các phương pháp nêu trên có thể không phù hợp vớicác đối

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

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 pượngpháp

khoan kém hiệu quả hơn với bộ khoan đập cáp.

􀂉 Chẳng hạn, khi khoan qua sét quánh dưới nước cóthể phải

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

phương pháp khác như khoan cơ khí.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 139 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan đập cáp nhẹ

􀂉 Khoan đập cáp nhẹ thích hợp với đất đá yếu.

􀂉 Kích thước ống chống lỗ khoan và mũi khoan thườnglà 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 đểđiều khiển một bộ gá

khi cần khoan xoay dùng cho việc lấy lõi đá.

􀂉 Mũi khoan đập nhờ cáp tời để thực hiện động tácđập và gồm có

choòng cắt sét dùng cho đất dính, mũi khoan thìa hoặc ốngđóng

dùng cho đất không dính, choòng để đập vỡ đá và những lớpcứng.

􀂉 Choòng cắt và ống múc lấy lên vật liệu đã bịphá huỷ nói chung là đủ

đại diện, cho phép nhận biết địa tầng.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 140 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Hiện nay ở nước ta còn có một số trường hợp cảitiến khoan đập cáp

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

􀂉 Sợi cáp đập được chuyển đổi thành một sợi chắcmềm, phanh hãm

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

􀂉 Bộ dụng cụ được nâng lên khỏi đáy giếng khoảngtừ 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 từ100 -150 nhờ xoay

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

dịch kiểu piston tác dụng kép.

􀂉 Phương pháp này có thể khoan tới độ sâu 50mtrong đất đá cấp III và

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

Khoan đập cáp nhẹ

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 141 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 142 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan guồng xoắn

􀂉 Khi gặp đá, nó có thể trở thành khoan lấy lõicũng nhờ đoạn chuôi

rỗng đó. Thông thường, lưỡi khoan xoắn có chuôi rỗng đườngkính

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 hỏinăng lượng cơ học và

trọng lượng khá lớn, do đó thường được đặt trên một xe tảinặng.

􀂉 Những mảnh vụn khoan được đưa lên mặt đất nhờcánh xoắn của

lưỡi khoan, chỉ cho một hướng dẫn rất sơ bộ về độ sâu và đặctính

của địa tầng.

􀂉 Có thể giám định chính xác từng khoảng địa tầngkhông liên tục từ

các mẫu khoan lấy được qua thân rỗng của lưỡi khoan.

􀂉 Ở địa tầng tự chống đỡ được, có thể dùng cần đặcvà mũi khoan

thích hợp. Mũi khoan được kéo lên mặt đất mỗi khi cần moiđất đá ra.

Có thể tiến hành lấy mẫu đóng và thí nghiệm trong lỗkhoan.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 143 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Khoan xoay máy

􀂉 Các máy khoan xoay sử dụng trong khoan khảo sátcông trình

thường là cỡ nhỏ với sức nâng của tời từ 1-2 tấn, độ sâu lỗ

khoan tối đa là 100m.

􀂉 Về cơ bản, thiết bị và dụng cụ ở phương phápkhoan 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 khảosát địa chất

công trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp,trục

spindel.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 144 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Khoan xoay máy

􀂉 Các thiết bị loại này thường gặp ở Việt nam làXJ-100 (Trung

quốc), ZuΦ75, 150 (Liên xô), CANO (Japan), Longer (USA) . .

􀂉 Lưỡi khoan trong phương pháp khoan xoay máy sửdụng

giống như khoan thăm dò khoáng sản.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 145 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Trong đất đá mềm, bở rời sử dụng các loạichoòng để phá toàn đáy

như các choòng 2 cánh kiểu đuôi cá, choòng 2 cánh có gắn hợpkim

chống mài mòn.

􀂉 Dung dịch khoan được sử dụng là dung dịch nướcthiên nhiên trộn

với đất sét khi khoan qua các địa tầng còn gọi là dung dịchsét tự

nhiên. Nó ít làm biến đổi tính chất của mẫu đất và các địatầng khoan.

􀂉 Những trường hợp đặc biệt khi khoan qua các địatầng bở rời, cát

chảy có thể cho phép khoan xoay bằng dung dịch sét nhân tạođể

khống chế sập lỡ thành lỗ khoan, nhưng sử dụng dung dịchloãng có

độ nhớt và tỷ trọng càng nhỏ càng tốt.

􀂉 Khi cần đóng mẫu nguyên dạng cũng dùng các bộ ốngmẫu theo quy

phạm sẽ trình bày ở các phần dưới.

Khoan xoay máy

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 146 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.3 Lấy mẫu đất

􀂉 Các nguyên tắc chung

􀂉 Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu

􀂉 Chất lượng mẫu

􀂉 Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiếtbị 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

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 147 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Các nguyên tắc chung

􀂉 Việc chọn kĩ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào chấtlượng mẫu yêu cầu và

đặc điểm của đất, đặ_______________t biệt là mức độ đất bịphá hoại do quá trình lấy

mẫu.

􀂉 Cần nhớ rằng tính chất của đất nguyên trạng tạihiện trường thường

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

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 148 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu

a. Lấy mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đàotrong quá

trình khoan

b. Lấy mẫu đóng, trong đó một ống hoặc ống mẫu tách đôi cómép cắt

sắt ở mút dưới được ấn vào đất bằng lực ép tĩnh hoặc bằngva đập

Ä‘á»™ng.

c. Lấy mẫu xoay – trong đó ống với bộ phận cắt ở mút dướisẽ xoay

vào đất, do đó tạo ra mẫu lõi.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 149 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu

􀂉 Các mẫu lấy được bằng kĩ thuật b, c thường là đủnguyện vẹn

để có thể xem xét kiến trúc của đất nền bên trong mẫu.

􀂉 Chất lượng của những mẫu như vậy có thể thay đổinhiều, 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 đượclấy theo

hướng thẳng đứng, nhưng có thể lấy theo hướng đặc biệt để

khảo sát những đặc điểm riêng.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 150 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Chất lượng mẫu

􀂉 Quy trình lấy mẫu phải được lựa chọn trên cơ sởchất lượng

mẫu được yêu cầu và sẽ được đánh giá phần lớn theo mức độ

thích hợp của mẫu cho các thí nghiệm trong phòng tương ứng.

􀂉 Một phân loại mẫu đất đề xuất ở Đức đã cung cấpmột cơ sở

hữu ích cho phân loại các mẫu theo chất lượng.

Loại 5 Không (trừ thứ tự các tầng)

Loại 4 Phân loại

Loại 3 Phân loại, độ ẩm

Loại 2 Phân loại, độ ẩm, dung trọng

Phân loại, độ ẩm, dung trọng, độ bền, biến dạng và

Loại 1 các đặc trưng cố kết

Chất lượng Các tính chất có thể xác định được đủ độ tincậy

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 151 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Những thí nghiệm phân loại trong phòng chỉ phùhợp với đất còn phân

loại chất lượng có thể áp dụng cho các mẫu đá khi xét vềcác tính chất

khác.

􀂉 Trong một số trường hợp dù sử dụng phương phápnào để lấy mẫu

cũng chỉ có thể lấy được mẫu bị phá hoại ít nhiều. Tức làtốt nhất chỉ

là loại 2.

􀂉 Kết quả thí nghiệm về độ bền và tính nén lún tiếnhành trên những

mẫu đó phải được xử lí thận trọng. Các mẫu thuộc các loại3, 4 và 5

nói chung được coi như “mẫu phá hoại”.

􀂉 Điều này cần xem xét tiếp trong việc lựa chọncác qui trình để lấy mẫu

loại 1 là kích thước của mẫu. Điều này được xác định phầnlớn bởi

kiến trúc của đất đá mà đối với riêng đất, thường hay gọilà “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 sovới

khoảng cách giữa các gián đoạn càng tốt.

Chất lượng mẫu

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 152 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Nói cách khác khi đất đá chứa những gián đoạncó định hướng rõ rệt,

chẳng hạn như các nứt nẽ trong đá, có thể cần lấy các mẫucó định

hướng đặc biệt.

􀂉 Đối với đất mịn đồng nhất và đẳng hướng, có thểsử dụng mẫu có

đường kính nhỏ tới 35mm. Tuy nhiên thường thì các mẫu đườngkính

100mm hay được sử dụng hơn, ví kết quả thí nghiệm trongphòng lúc

đó có thể đại diện cho khối đất. Trong những trường hợp đặcbiệt,

các mẫu có đường kinh 150mm và 200mm cũng được sử dụng.

􀂉 BS 1377 và BS 1924 đưa ra những chi tiết chínhxác về khối lượng

mẫu cho mỗi mẫu thí nghiệm. Khi biết số lượng áng chừngcác thí

nghiệm, thật dể ước lượng tổng lượng đất cần lấy.

􀂉 Khi chưa biết chương trình thí nghiệm trongphòng, bảng 1 đưa ra chỉ

dẫn về tổng lượng đất phải lấy cho mỗi loạt thí nghiệm.Nơi cần

nghiên cứu vật liệu tại chỗ, những chi tiết về kích thướcmẫu cần thiết

được nêu ở BS 812: phần 1.

Chất lượng mẫu

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 153 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Bảng 1: Khối lượng mẫu đất cần thiết cho một sốthí 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 và

hàm lượng sunfat

Thí nghiệm đầm chặt

Nghiên cứu toàn diện vật

liệu xây dựng, kể cả gia cố

đất

Khối lượng mẫu

cần thiết

Mục đích của mẫu Loại đất

Chất lượng mẫu

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 154 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

􀂉 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 cácmẫu có

thể không đại diện thực sự cho loại trầm tích.

􀂉 Đặc biệt là trường hợp đất không dính, chứa nhữnghạt mịn có

khuynh hướng bị nước rửa làm trôi mất khỏi dụng cụ. Điềunày có thể

khắc 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 đợitừ một số phương

pháp khoan:

􀂙 Các mẫu phá hoại từ các lỗ khoan thô dùng thiếtbị đập cáp hoặc

bằng mũi khoan xoay.

􀂙 Các mẫu phá hoại lấy được từ lỗ khoan dùng thiếtbị đập cáp

hoặc bằng mũi xoay trong điều kiện có nước.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 155 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

􀂙 Các mẫu phá hoại trong đất không dính từ một lỗkhoan

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 đượcxác định bởi

đặc điểm của đất và các thí nghiệm phải làm

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 156 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống lấy mẫu hở

􀂉 Dụng cụ lấy mẫu ống hở gồm chủ yếu một ống hở tạimột đầu và đầu

kia lắp các phương tiện để gá cần khoan. Một van chống hồilưu cho

phép thoát không khí hoặc nước khi mẫu lọt vào trong ốngvà giúp

cho việc giữ mẫu khi nâng dụng cụ lên khỏi đất.

􀂉 Hình 2.1 giới thiệu những chi tiết cơ bản của dụngcụ lấy mẫu thích

hợp cho sử dụng chung – gồm một ống mẫu đơn và một đế cắtđơn

giản. Việc sử dụng ổ cắm (khớp nối) và bộ phận giữ mẫu đượcđề

cập ở phần sau. Một loại ống mẫu khác thì có kèm theo một ốnglót

bên trong tháo lắp được.

􀂉 Yêu cầu cơ bản của một dụng cụ lấy mẫu là khiđược ấn vào đất, nó

nhào nặn và phá hoại đất càng ít càng tốt.

􀂉 Mức độ phá hoại được kiểm soát bởi ba đặc điểmcủa thiết kế:để cắt,

ma sát thành bên trong và van chống hồi lưu (van một chiều).

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 157 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 158 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Quy trình lấy mẫu theo những bước sau:

1. Trước khi lấy mẫu, đáy lỗ khoan hoặc bề mặt hố đào mặtlò phải

được dọn thật sạch vật liệu đã trở nên kém chặt hay bị pháhoại.

2. Một phần hoặc toàn bộ vật liệu bị tơi xốp hoặc bị pháhoại 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 áplực

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 tronglỗ

khoan cao hơn mực nước dưới đất tương ứng tại vị trí của mẫu.

Ống lấy mẫu hở

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 159 BM. KHOAN& KHAI THÁC

5. Ống mẫu có thể được đóng vào trong đất bằng phương thúcđộng –

dùng quả tạ rơi hoặc búa trượt, hoặc bằng lực ép tĩnh liêntục – dùng

kích thủy lực, khối ròng rọc và dây.

6. Một số bằng chứng đã công bố cho thấy các quy trìnhđóng động hay

tĩnh sẽ gây ra phá hoại mẫu ít hơn; và đối với phần lớn điềukiện đất

có lẽ không có sự khác nhau đáng kể. Lực đóng cho mỗi mẫucó thể

được ghi lại để làm chứng chỉ về độ sệt của đất.

7. Khoảng tiến sâu của dụng cụ khi đóng phải được kiểmsoát và ghi

lại, vì tiến xa thì đất sẽ bị nén trong ống mẫu. Một dụngcụ lấy mẫu

khoảng không “đóng quá” – xem hình, cho phép ống mẫu đựngđầy

mà không nguy cơ làm hư hỏng mẫu.

8. Sau khi đóng phải kéo đều ống mẫu lên. Ghi chiều dài củamẫu đã

lấy được, so sánh với chiều dài của mẫu trong dụng cụ vàlượng

chênh lệch phát hiện. Chẳng hạn nếu chiều dài của mẫu nhỏhơn so

với chiều dài đã đóng, thì mẫu đã bị nén ít nhiều hoặc dụngcụ lấy

mẫu đã để cho mẫu trượt ra ngoài khi dụng cụ được kéo lên.

Ống lấy mẫu hở

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 160 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống lấy mẫu thành mỏng

􀂉 Các ống mẫu thành mỏng được sử dụng cho các loạiđất đặc biệt

nhạy với sự phá hoại do lấy mẫu; nó gồm một ống thép thànhmỏng

và ở phía dưới được tiện thành lưỡi cắt với khoảng hởtrong nhỏ.

􀂉 Tỉ số diện tích khoảng 10%. Những ống mẫu như vậychỉ 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 cảsét nhảy,

miễn là đất không bị phá hoại do việc khoan lỗ.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 161 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống lấy mẫu thành mỏng

􀂉 Thường nhận được càc mẫu có đường kính giữa 75mmvà

100mm; 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 lỗkhoan 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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 162 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm

􀂉 Dùng cho mục đích chung. Ống mẫu hở đường kính100mm là dụng

cụ lấy mẫu hay dùng với khoan đập cáp và có thể dùng trongcác loại

đất dính, trong đá yếu. Chẳng hạn như đá phấn và đá macnơKeuper

đã bị phong hóa.

􀂉 Trong đất dính hạt mịn, không nhạy có độ sệtquánh hoặc thấp hơn,

thiết bị có thể cung cấp được mẫu loại 1, hoặc có nhiều khảnăng

hơn – mẫu loại 2.

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

􀂉 Trong vật liệu dòn hoặc nứt nẻ dày, như mốt sốđá yếu và sét cứng,

cũng như vật liệu đá thì ống mẫu lấy được mẫu loại 3; vìviệc lấy mẫu

gây ra phá hoại trong những vật liệu này, nên chất lượng mẫusẽ

giảm từ loại 3 đến loại 4, nếu có đổ nước vào lỗ khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 163 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm

􀂉 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 diệntích

khoảng 30%. Các ống mẫu có thể nối với nhau bằng các vòngnối để

tạo nên một dụng cụ lấy mẫu dài hơn.

􀂉 Hai ống mẫu tiêu chuẩn sẽ tạo nên một ống mẫukhoảng 1m, thường

được sử dụng để lấy mẫu sét yếu; tuy nhiên sự tăng chiềudài có thể

gây ra phá hoại mẫu ít nhiều.

􀂉 Trong những đất có lực dính thấp như bụi hoặccát mịn lẫn bụi, mẫu

có thể bị rơi ra khi kéo dụng cụ từ đất lên. Việc thu mẫucó thể được

cải thiện bằng cách thêm vào một lượng chi tiết giữ lõi giữmép cắt và

ống mẫu như nêu ở hình 2.1. Khi dùng chi tiết giữ lõi, chấtlượng mẫu

không tốt hơn loại 3.

􀂉 Các ống mẫu nhỏ hơn (khoảng 50mm hoặc 75mm) cóthể được

dùng, nếu việc sử dung ống mẫu 100mm gặp trở ngại, hoặc dokích

thước lỗ khoan. Các ống mẫu nhỏ hơn cũng được thiết kếtương tự,

ngoại trừ chân cắt không tháo ra được.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 164 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

􀂉 Ống mẫu tách được dùng trong thí nghiệm xuyêntiêu chuẩn và được

mô tả trong thí nghiệm 19 của BS 1377.

􀂉 Lấy mẫu đường kính 35mm và có tỉ số diện tíchkhoảng 100%.

􀂉 Được sử dụng để lấy các mẫu nhỏ, nhất là dướinhững điều kiện cản

trở việc sử dụng ống mẫu 100mm phổ thông và cho phép lấyđược

các mẫu loại 3 hhoặc loại 4.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 165 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mẫu lõi khoan xoay

􀂉 Các mẫu có được bằng cách khoan lấy lõi theoquy 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. Kíchthước

ống lõi và kích thước lõi được liệt kê thành bảng.

􀂉 Trong hầu hết các đá, lõi thích hợp sẽ nhận đượcbằng cách

dùng ống lõi kép có khớp khuyên, với lõi có kích thướckhông

nhỏ hơn khoảng 70mm đướng kính.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 166 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mẫu lõi khoan xoay

􀂉 Việc giảm cỡ lõi tới 55mm đường kính, có thểthích 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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 167 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.4 Bảo quản và ghi nhãn mẫu

􀂉 Khái quát

􀂉 Ghi nhãn

􀂉 Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử

nhỏ từ đá

􀂉 Mẫu lấy bằng ống

􀂉 Lấy lõi khoan xoay và bảo quản

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 168 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khái quát

􀂉 Các mẫu đã tốn kém một số tiền đáng kể mới lấydược nên phải xử lý

thật thận trọng. Tính hữu ích của kết quả thí nghiệm trongphòng phụ

thuộc vào chất lượng mẫu ở thời điểm thí nghiệm.

􀂉 Do vậy điều quan trọng là thiết lập một quytrình thuận tiện để bảo

quản và ghi nhãn cho mẫu, cũng như để bảo quản vả chuyênchở

sao cho chúng không bị hư hỏng và có thể dể nhận biết, đểlấy ra từ

kho mẫu khi cần.

􀂉 Các mẫu phải được che chở khỏi sương giá làm hỏngchúng, khỏi bị

nung nóng và chịu biến thiên nhiệt độ quá mức – có thể làmhỏng vật

liệu bọc mẫu, đựng mẫu và làm hư hỏng thêm mẫu.

􀂉 Nhiệt độ nơi cất mẫu sẽ chịu ảnh hưởng của khíhậu, nhưng có kiến

nghị rằng mẫu phải được cất giữ ở nhiệt độ thấp nhất thựctế có thể

được, là trong khoảng 2oC đến 45oC. Dao động nhiệt độtrong kho

không vượt quá 20oC.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 169 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Tất cả các mẫu phải được ghi nhãn ngay sau khilấy khỏi lỗ

khoan hoặc hố đào.

Ghi nhãn

􀂉 Nếu chúng được bảo quản ở độ ẩm tự

nhiên, chúng cần đồng thời, được giữ

trong hộp kín khí, hoặc được bọc trong

sáp.

􀂉 Nhãn phải được nêu tất cả những thông tin cầnthiết 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 đủbền khi ảnh

hưởng của môi trường và vận chuyển mẫu.

􀂉 Bản thân mẫu phải có hơn 1 nhãn hoặc nhữngphương tiện khác để

xác định, sao cho có thể nhận ra mẫu nếu 1 nhãn bị hỏng.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 170 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Nhãn mẫu điển hình thích hợp cho những mẫukhông định

hướng được nêu ở hình sau.

􀂉 Các tờ được đánh số theo từng loạt và đóngthành quyển có 2

liên.

􀂉 Mỗi tờ có một phần có thể xé được theo một đườngđục lỗ và

được dùng làm nhãn, phần còn lại củng xé ra được, mang số

loạt của nhãn và có thể được đính vào như một phương tiện

riêng để nhận biết.

Ghi nhãn

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 171 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Ghi nhãn

GHI CHÉP MẪU

No 1234

Vị trí…………………………ngày………tháng……..năm……….

Lỗ khoan……………………..đường kính ngoài tại mặt đất

Vị trí lấy mẫu, từ No 1234

…………………………………………………………đến

………………………………………………………….dưới mặt đất

Hộp đựng số……………………………Kiểu loại mẫu

Nhận xét

No 1234

Kí tên

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 172 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá

􀂉 Những nơi cần có mẫu thử nhỏ để thí nghiệm, hoặcnơi cần bảo

quản mẫu một thời gian dài trong điều kiện tốt cần xử lí mẫunhư sau:

􀂙 Ngay sau khi lấy từ hố khoan hoặc hố đào, mẫuphải được để

trong hộp không bị ăn mòn, bền, có khối lượng ít nhất0,5kg,

trong đó mẫu choán gần hết chỉ còn khoảng trống tối thiểuchứa

không khí.

􀂙 Hộp đựng phải có nắp đóng kín

hoặc gắn kín, sao cho độ ẩm tự

nhiên 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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 173 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mẫu đất không nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá

􀂙 Các mẫu không nguyên dạng lớn hơn, cần cho mộtsố thí

nghiệm trong phòng thì có kệ đựng trong các hộp hoặc túichất

đẽo chắc chắn.

􀂙 Hộp đựng mẫu được đánh số và tờ phiếu mẫu nhỏxé 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 đềphòng hư

hỏng trong quá trình chuyên chở.

􀂙 Trong khoảng thời gian mẫu để ở hiện trường hoạctrên đường

vận chuyển đến kho, chúng phải được cách li chống sương và

chống bị nung nóng quá mức.

􀂙 Đối với mẫu đá nhỏ, số hiệu mẫu phải ghi bằngsơn ngay trên bề

mặt 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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 174 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Mẫu lấy bằng ống

􀂉 Những khiến nghị sau đây có thể áp dụng cho tấtcả các mẫu lấy

bằng ống trừ những loại được lấy bằng ống thành dày.

􀂉 Những điều cần thận trọng về giữ và bảo quản mẫuphải được tuân

thủ như những yêu cầu tối thiểu đồi với các mẫu được lấy bằngcác

phương pháp thông thường.

􀂉 Trong những trường hợp đặt biệt có thể cần phảicó biện pháp phòng

ngừa tỉ mỉ hơn.

􀂉 Đối với những mẫu được giữ

trong 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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 175 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Sau đó phải bọc vài lớp sáp nóng chảy, tốt nhấtlà sáp vi tinh, đặt ở

mỗi đầu một mút dày khoảng 25mm. Sáp nung chảy càng nguộicàng

tốt. Điều chủ yếu là thành ống phải sạch và không dính đất.

􀂉 Nếu mẫu rất xốp, nên đặt trước một tờ giấy sáplên các đầu mẫu. Mọi

khoảng trống còn lại giữa đầu mút ống, hoặc ống lót và sápphải

được nhét chặt bằng vật liệu ít bị nén lún hơn mẫu vàkhông có khả

năng hút nước từ mẫu; rồi đậy một tám nắp kín khít hoặc vặnchặt

mũ có ren tại mỗi đầu ống đựng hoặc ống lót.

Mẫu lấy bằng ống

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 176 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Đối với những mẫu khác phải tuân theo quy trìnhsau: 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.

Mẫu lấy bằng ống

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 177 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Lấy lõi khoan xoay và bảo quản

􀂉 Sau khi ống đựng lõi mẫu kéo lên mặt đất phải cốgắng giữ gìn lõi.

Đảm bảo sao cho chất lượng lõi được giữ càng gần giống trạngthái

tự nhiên càng tốt, cho đến khi mẫu được đi lưu kho chínhthức.

􀂉 Ngoại trừ những trường hợp đá nguyên khối vàtương đố_______________i bền chắc,

còn thì lõi hầu như không thể tránh khỏi bị phá hoại khiđược 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 rồiđùn lõi ra, vào một

khay, theo cách nào để nó vẫn tiếp tục có chỗ tựa. Khi đẩylõi ra tốt

nhất là theo cùng hướng như khi nó đã chui vào ống.

􀂉 Thiết bị đẩy lõi ra nên là kiểu pittông, tốt nhấtlà kiểu vận hành bằng

cơ khí, bởi vì kiểu đẩy bằng áp lực nước có thể làm cho nướctiếp

xúc với lõi và làm hỏng nó do ứng suất đột biến.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 178 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Lấy lõi khoan xoay và bảo quản

􀂉 Cần nhận xét rằng trong những đá yếu, bị phonghóa hoặc nứt nẻ,

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

nữa.

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

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

nằm đúng như trong vị trí đầu tiên.

􀂉 Các độ sâu từ dưới mặt đất phải được ghi bằng dấukhông tẩy xóa

được, trên các tấm ngăn nhỏ có kích thước bằng đường kínhlõi, 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 mẫuthử nhỏ từ lõi để

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

cách có chiều dài thích hợp.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 179 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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)

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 180 BM. KHOAN& KHAI THÁC

1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)

􀂉 Chủ yếu áp dụng để xác định sức chống cắt củacác đất loại sét mềm

có độ sệt không ổn định (bùn, than bùn, sét mềm...) và đấtloại cát hạt

mịn bão hòa nước, kết cấu xốp, bằng cách đo moment xoắn tốiđa

cần thiết để làm xoay một dụng cụ 4 cánh được ấn ngậptrong đất.

􀂉 Trình tự tiến hành

􀂙 Đưa dụng cụ cắt tới điểm cần thí nghiệm trong hốkhoan, 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 vớilúc đất ở thế nằm

tự nhiên. Sau khi đất bị cắt theo mặt trục thì moment xoắngiảm

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.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 181 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Ứng dụng

􀂙 Nó cho một khái niệm chính xác về lực dínhkhông thoát nước ở

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

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

􀂙 Tuy nhiên, nếu các lớp đất không đồng nhất chỉcần chứa một

lớp mỏng cát hoặc bụi chặt thì moment xoắn không chínhxác.

􀂙 Ngoài ra sự hiện diện của rễ cây trong các lớpđất hữu cơ, hoặc

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

Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test)

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 182 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test)

􀂉 Là một phương pháp được áp dụng rộng rãi ở nhiềunước 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 khinâng

lên và hạ xuống.

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 183 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Tiến hành thí nghiệm:

􀂙 Thí nghiệm SPT thường được tiến hành trong hốkhoan ngay

sau khi thực hiện các thao tác lấy mẫu hoặc làm sạch lỗkhoan.

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 là

sức kháng xuyên tiêu chuẩn hoặc "Nvalue".

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 184 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Thí nghiệm SPT sẽ được dừng lại khi một trongnhững 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 búaliên tục.

􀂙 Ống mẫu xuyên đủ 45 cm và không vi phạm mộttrong các điều

khoản trên.

Thí nghiệm SPT

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 185 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Các nhân tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thínghiệm SPT :

􀂙 Lỗ khoan chưa được làm sạch hoàn toàn, các mùnkhoan có thể

bị giữ trong ống mẫu và bị nén khi đóng mẫu làm tăng sốbúa.

􀂙 Không đặt mũi xuyên trên mẫu nguyên dạng.

􀂙 Kết cấu tự nhiên của đất đá đã bị phá hủy do áplực 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 dẫnbúa.

􀂙 Sử dụng các đầu mũi không đúng tiêu chuẩn.

􀂙 Sử dụng cần khoan nặng hơn tiêu chuẩn hoặc cầnkhoan quá

dài.

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

Thí nghiệm SPT

Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 186 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter)

􀂉 Trong thí nghiệm nén ngang một thiết bị thăm dòdược 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 ratheo

chiều ngang bằng không khí hoặc khí nén.

􀂉 Đo áp lực tác dụng và biến dạng tổng hợp, từ đócó thể biết

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 187 BM. KHOAN& KHAI THÁC

III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC

􀂉 Điều kiện thực tập:

􀂃 Máy khoan tay và máy khoan XJ

􀂃 Công trình khoan khảo sát địa chất công trình

􀂃 Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác

􀂉 Cách thức tổ chức: Tổ chức theo nhóm thực tậpkhoan

khảo sát ĐCCT ở:

􀂃 Mặt bằng khu C6 - Bách khoa TP.HCM

􀂃 Hoặc mặt bằng khu Linh trung - Đại học Quốcgia Tp.

HCM

􀂃 Hoặc hiện trường khoan khảo sát địa chấtcông trình

thực tếtại TP. HCM hay các tỉnh lân cận...

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

BÀI 3: KHOAN THĂM DÒ

KHAI THÁC NƯỚC

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 189 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG MÔN HỌC

Bài 3:

KHOAN THĂM DÒ KHAI THÁC NƯỚC

I. Nội dung và yêu cầu thực tập

II. Cơ sở lý thuyết

2.1. Phân loại giếng

2.2. Các phương pháp khoan

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

III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 190 BM. KHOAN& KHAI THÁC

I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

􀂉 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 sảnphẩm

􀂙 Các phương pháp bơm thí nghiệm và khai thác sảnphẩm

􀂙 Ghi chép số liệu tại hiện trường

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 191 BM. KHOAN& KHAI THÁC

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP

􀂉 Yêu cầu thực tập:

􀂙 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 thácnước

􀂙 Tham gia, tìm hiểu công tác chuẩn bị trước khikhoan

􀂙 Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụngcụ khoan thăm dò

khai thác nước

􀂙 Tham gia, tìm hiểu và báo cáo quy trình thicông giếng khoan

􀂙 Tham gia, tìm hiểu và báo cáo về các công tácbơm thí nghiệm

và khai thác sản phẩm

􀂙 Mô tả cột địa tầng và cấu trúc giếng khoan tạivị trí thực tập

khoan thăm dò khai thác nước.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 192 BM. KHOAN& KHAI THÁC

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 193 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.1. Phân loại giếng và các phương pháp 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 194 BM. KHOAN& KHAI THÁC

1. Phân loại giếng khoan

􀂉 Tùy theo mục đích sử dụng có thể phân thành cáckiểu giếng

khoan thăm dò khai thác nước như sau:

7 Tăng áp Bơm ép tạo kho chứa ngầm hoặc các dòng chảy ngầm

Dùng cho giai đoạn thăm dò và thăm dò- khai thác để

6 Quan trắc đánh giá chất lượng và trữ lượng nước

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

nÆ°á»›c

5

4 Khai thác Khai thác nước

Dùng cho việc thăm dò chi tiết và có thể chuyển sang

mục đích khai thác được

Thăm dò - khai

3 thác

2 Thăm dò Dùng cho mục đích thăm dò nước

Tìm kiếm-đo vẽ Tìm kiếm phục vụ cho công tác bản đồ tỉ lệnhỏ

1 bản đồ

TT KIỂU GIẾNG ỨNG DỤNG

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 195 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phân loại giếng khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 196 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Tuy có nhiều khả năng ứng dụng trong nền kinh tếQuốc 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 khoantheo đường kính

và theo độ sâu …

Phân loại giếng khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 197 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2. Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

􀂉 Bộ dụng cụ khoan tuần tự

từ 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)

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 198 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

􀂉 Rửa thuận: đây là một phương pháp rửa mùn khoanở 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 rửatừ hố

dung 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, hố

lắng mùn và tràn về hố chứa dung dịch.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 199 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

􀂉 Phương pháp khoan xoay có rửa thường được sử dụnghai

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 chủđạo

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 200 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Loại máy khoan khác là kiểu roto, loại nàykhông có mâm cặp

mà thay bằng bàn roto, cần chủ đạo quay nhờ bàn roto nàyvà

điều khiển áp lực lên đáy lỗ khoan nhờ bộ phanh tời, hệ thống

cáp và toàn bộ hệ cần.

Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 201 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Như vậy trong khoan địa chất thủy văn thìphương pháp khoan xoay

rửa thuận sử dụng các thiết bị khoan tĩnh tại và tự hànhcòn điều áp

lên đáy giếng bằng hai kiểu: thủy lực (mâm cặp - trụcspinden) và

phanh tời - hệ cột cần khoan (khoan roto).

Phương pháp khoan xoay - rửa thuận

􀂉 Phương pháp khoan roto sử dụng trong

khoan địa chất thủy văn phổ biến hơn vì có

tốc 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 202 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Khoan xoay thổi khí

􀂉 Phương pháp này chỉ ứng dụng trong những vùng đấtđá

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

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

các vùng mỏ khoáng sản cứng.

􀂉 Về cơ bản, đường đi của khí nén cũng tuần tựnhư 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 đểphù hợp

với phương pháp khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 203 BM. KHOAN& KHAI THÁC

4. Khoan xoay rửa nghịch

􀂉 Khoan rửa nghịch hoàn toàn có ưu điểm đặc biệtkhi khoan những

giếng nước có đường kính lớn hơn 350-400mm.

􀂉 Trong khoan rửa nghịch, bộ dụng cụ khoan hoàntoàn tương tự như

khoan rửa thuận nhưng thông thường cần khoan sử dụng kíchthước

lớn hơn, cụ thể đường kính thay đổi từ 114-219mm.

􀂉 Bơm dung dịch cũng sử dụng loại lưu lượng lớnhơn tùy thuộc vào

đường kính và độ sâu giếng khoan thi công.

􀂉 Nước rửa được bơm nhờ bơm dung dịch đi từ máybơm đến khoảng

không vành xuyến tới đáy giếng làm sạch mùn khoan và đáygiếng,

sau đó đi vào trong cột cần khoan và đi qua sàn rung tới hốchứa

dung dịch.

􀂉 Như vậy chu trình đi của nước rửa nghịch ngượcvới trong trường

hợp rửa thuận.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 204 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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).

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 205 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan đập cáp

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

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

đập của choòng lên đáy (hình vẽ).

􀂉 Sau mỗi cú đập thì choòng tự xoay đi một góc cốđịnh (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 docủa choòng từ

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

trong khoảng 0,8-1,2m).

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 206 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khoan đập cáp

􀂉 Tần số đập cũng quyết định đến tốc độ khoan, nếuđập 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 khoansẽ 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 trọnglượng

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

sạch đáy.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 207 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 lỗ

khoan.

2. Gia cố thành lỗ khoan thủy văn không

cho phép ít hơn hai cột ống chống, trừ

những 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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 208 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 209 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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. Đầutrên

đoạn cắt hoặc tháo của cột ống chống phải để lại cao hơn đế

của cột ống chống tiếp nó một đoạn lớn hơn 5m.

7. Cấu trúc của loại ống lọc sử dụng phải phù hợp với tínhchất

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...

Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 210 BM. KHOAN& KHAI THÁC

8. Đầu trên của đoạn ống nối phần chính ống lọc khi ống lọcđặt

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 tượngcát

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 nẻ

lớn thì không đòi hỏi phải có vòng đệm bịt kín.

10.Đường kính trong của ống khai thác phải lớn hơn đườngkính

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.

Một số yêu cầu đối với giếng khoan khai thác nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 211 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.3. Công nghệ khoan

􀂉 Khi khoan xoay rửa thuận hoặc nghịch thì tốc độcơ học khoan được

quyết định trực tiếp và gián tiếp bởi 3 thống số chế độkhoan như

sau:

1. Tải trọng lên đáy P: thường tính bằng tấn hoặckg, tải trọng lên đáy

phụ thuộc vào đường kính giếng, độ cứng của đất đá, loạichoòng,

độ cứng vững của cột cần khoan. Thường tải trọng này đượctính

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 hoặcmột

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 212 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Công nghệ khoan

􀂙 Khi tải trọng lên đáy tăng lên thì tốc độ cơ họckhoan tăng lên

nhưng phải đảm bảo điều kiện: P<[P], [P] là tải trọngcho 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 bằngvòng/phút,

cũng tùy thuộc vào loại đất đá, đường kính lưỡi khoan,phương pháp

khoan . . . có thể được tính toán theo công thức gần đúnghoặc tra

bảng.

3. Lưu lượng nước rửa Q: lưu lượng nước rửa trongkhoan rửa thuận

thường tính bằng lit/phút hoặ m3/h được tính toán theocông thức

sau:

􀂙 Q: Lưu lượng bơm (m3/h), F: Diện tích vànhkhăn giữa thành

giếngkhoan D(m) và đường kính ngoài cột cần khoan d(m),

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

4

Q = F.V= D2 − d 2 V ≈ D2 − d 2 V m3 h

Ï€

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 213 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Công nghệ khoan

􀂙 V: Tốc độ đi lên của dung dịch ờ khoảngkhông 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 phảinói 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)

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 214 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Có nhiều loại giếng khoan nước cho nên sẽ cónhiều 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 phảikhoan 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 cầnthăm dò, lỗ

khoan cần được bơm sạch đáy. Pha loãng bớt dung dịch, làmsạch

bớt mùn khoan.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 215 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Khi tuần hoàn dung

dịch khoảng một vài

giờ sẽ tiến hành đo

carota giếng khoan.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 216 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 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 bổ

túc 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 217 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Từ cột địa tầng này có thể tính được các thôngsố khác như hệ số

thấm, thành phần độ hạt, độ lỗ rỗng, độ mặn … của tầng chứavà địa

tầng cách ly.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 218 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Với các đề án quan trọng, cần phải thả ống chốngvà 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 219 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 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 thả

ống chống xuống giếng cũng tuần tự như vậy.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 220 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 221 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Quá trình kế tiếp có thể

dùng hai biện pháp: thả

ống dẫn khí và bộ ống

airlift xuống giếng để làm

sạch giếng (thả đồng tâm

hoặc song song).

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 222 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 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 vỡ

kết cấu vỏ sét ngăn các

không cho nước xâm

nhập vào giếng.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 223 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Sau khi bơm thổi rửa cho nước đạt được độtrong, 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 224 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Giếng quan trắc thường bố trí theo một dãy haiđến ba giếng

có đường kính nhỏ hơn và có thể thi công từ một đến badãy.

􀂉 Dựa vào việc bơm thí nghiệm này và kết hợp vớicác thông số

của giếng và tầng chứa có thể tính toán được các thông số

khác về địa chất thủy văn tầng chứa.

Công nghệ khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 225 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.4. Tính toán sơ bộ về ống lọc

􀂉 Ống lọc là một dụng cụ đặc biệt được đặt tronglỗ 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 giữcho thành lỗ

khoan không bị sập lở.

􀂉 Cơ cấu ống lọc gồm 3 phần: phần trên,

phần giữa là phần lọc nước, phần dưới là

ống lắng có hút. Ống lắng có tác dụng để

hứng 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 226 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Cơ cấu chung của ống lọc có vòng bít đệm kín đượcđặt 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 227 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Đường kính của ống lọc được xác định theo côngthức:

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: Chiềudài phần lọc nước của ống lọc (m)

K1: Hệ số lọc

1

117,58

I K

D= Q

Tính toán sơ bộ về ống lọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 228 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Khi chiều dầy tầng chứa nước nhỏ hơn 5m, chiềudài phần lọc

nước lấy bằng chiều dày tầng chứa nước.

􀂉 Khi chiều dày tầng chứa nước lớn hơn 5m, chiềudài phần lọc

nước của ống lọc được xác định theo :

trong đó

I: Chiềudài 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 đá

tầng chứa nước (bảng 3.1)

D

I α .Q

=

Tính toán sơ bộ về ống lọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 229 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Tính toán sơ bộ về ống lọc

􀂉 Đường kính cuối cùng của lỗ khoan phụ thuộc vàoloại và kích

thước của ống lọc. Các lỗ khoan dùng ống lọc đục lỗ hoặclưới

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.

Sỏi có hệ số K1 = 30÷70 30

Cát hạt thô có hệ số K1 = 15÷30 50

Cát hạt vừa có hệ số K1 = 1÷5 60

Cát hạt nhỏ có hệ số K1 = 2÷5 90

Đặc tính của đất đá tầng chứa nước Hệ số α

Bảng 3-1

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 230 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Cấu trúc lỗ khoan được xác định bởi kiểu, kíchthước và vị trí đặt thiết

bị bơm. Khi đặt bơm trong ống lọc, đường kính ống lọc (vàđường

kính kết thúc của lỗ khoan) sẽ phụ thuộc vào kích thước củabơm.

􀂉 Nếu cần đặt bơm có năng suất lớn thì người tađưa bơm lên trên ống

lọc, trong ống khai thác. Trường hợp này, đường kính ốngkhai thác

được xác định bởi kích thước của bơm.

􀂉 Để tạo điều kiện dễ dàng trong lắp ráp bơm, sửachữa và quan sát vị

trí mực thủy động trong lỗ khoan nên lấy khoảng hở giữathành ngoài

của bơm và đường kính trong của ống khai thác khoảng 50mm.

􀂉 Ống lọc được thả vào lỗ khoan có thể bằng cột cầnkhoan hoặc ống

cột chống.

􀂉 Khi dùng cột cần khoan để thả ống lọc thì lắpthêm khóa móc vào

cuối cột cần rồi lắp với với đầu đoạn ống nối trên ống lọc.

Tính toán sơ bộ về ống lọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 231 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Nếu thành lỗ khoan không ổn định, khi thả ống lọcvào lỗ khoan phải

dùng ống chống tạm thời để bảo vệ (cắm ống chống với tầngkhông

thấm nước phía dưới tầng chứa nước).

􀂉 Sau khi khoan thêm một đoạn để lắng cát bằngchiều dài phần ống

lắng thì thả ống lọc vào lỗ khoan. Ống chống tạm thời nàyđược nâng

lên một đoạn khỏi phần lọc của ống lọc hoặc rút hoàn toànra khỏi lỗ

khoan.

􀂉 Khi khai thác 2, 3 tầng chứa nước trong cùng mộtlỗ khoan, người ta

dùng nhiều ống lọc tương ứng với các tầng chứa nước. Giữacác

tầng không chứa nước được đặt ống liền để nối các ống lọcvới

nhau.

􀂉 Để tránh cát và các mảnh vụn đất đá rơi vào khoảnghở giữa ống lọc

và ống chống, hoặc thành lỗ khoan, người ta dùng các vòngbít đệm

kín để bịt các khoảng hở giữa đầu nối trên ống lọc và ốngchống. Cấu

tạo của các vòng này phụ thuộc vào vật liệu sản xuấtchúng, có thể

làm bằng gỗ, sợi gai, cao su, chì v.v...

Tính toán sơ bộ về ống lọc

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 232 BM. KHOAN& KHAI THÁC

2.5. Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

􀂉 Một trong những nhược điểm chủ yếu của phươngpháp

khoan xoay có rửa bằng dung dịch sét là sự tạo thành vỏsét

trên thành lỗ khoan và tầng đất đá chứa nước, hoặc khikhoan

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 phóngthích nước

của tầng đất đá chứa nước trong lỗ khoan.

􀂉 Khôi phục độ phóng thích nước nghĩa là phá vỡ lớpvỏ sét trên

thành lỗ khoan lấy sạch những hạt sét nhỏ ra khỏi tầng đấtđá

tơi bở, hoặc rắn chắc nứt nẻ để tăng lưu lượng nước chảyvào

lá»— khoan.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 233 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Muốn khôi phục độ phóng thích nước của tầng đấtđá chứa

nước có kết quả tốt cần phải :

􀂙 Trong quá trình khoan sử dụng dung dịch sét cóchất

lượng tốt về độ nhớt và độ thải nước).

􀂙 Khoan trong tầng đất đá chứa nước tiến hành thậtkhẩn

trương, tạo mọi điều kiện để đạt tốc độ cơ học khoan cao

nhất.

􀂙 Sau khi kết thúc công tác khoan, tiến hành đặt ốnglọc

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 lọcvà công

việc tiến hành liên tục

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 234 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Hiện nay có rất nhiều phương pháp khử sét (làmsạch vỏ sét) ở trên

thành lỗ khoan và làm sạch ống lọc. Trong phạm vi của giáotrình 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, dùngmáy 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, tadùng ống múc

múc dung dịch sét dưới lỗ khoan. Cứ múc như vậy cho tớikhi

xuất hiện nước của tầng chứa nước và mực nước thủy tính

của tầng chứa nước ổn định là được.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 235 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 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 lỗkhoan 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 theora 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 ngayđể

khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứa nước.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 236 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Trường hợp tầng đất đá chứa nước là các hạtnhỏ và vừa,

cần tiếnhành dùng ống múc múc đềuđặn 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 dânglên

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).

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 237 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Trong tầng đất đá chứa nước có áp suất yếuphương 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 khoanđược hạ tới

vùng ống lọc.

􀂃 Dung dịch sét quanh vùng ống lọc ở phíangoài sẽ chảy vào lỗ

khoan qua ống lọc và các lỗ nhỏ đặc biệt được đục ở ốnglắng

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 miệnglỗ

khoan.

􀂃 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 phụchoàn

toàn độ phóng thích nước của nó.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 238 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Cuối cùng, trước khi tiến hành bơm khai thác, đổ

xuống 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. Đế

của ống lắng cần dừng lại cách đáy khoảng 0,5

mét.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 239 BM. KHOAN& KHAI THÁC

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

􀂃 Quá trình khôi phục độ

phóng thích nước bằng

phương pháp nhờ máy bơm,

bơm nước rửa qua cột cần

khoan xuống đáy, qua đế

ống lắng dâng lên miệng lỗ

khoan 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 từ

tầng đất đá chứa nước.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 240 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Công tác rửa dừng lại khi thấy mất nước mạnhhoặc trong nước

rửa dâng lên miệng lỗ khoan thấy lẫn cát.

􀂃 Sau khi rửa xong, ống lọc được đặt vào vịtrí 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 saunày.

􀂃 Khoảng hở giữa đầu ống lọc và ống chống cầnphải làm đệm nút

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

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

phóng thích nước của tầng.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 241 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Khi cần khử sét trong tầng cát hạt vừa hoặcđặt ống lọc nhiều

tầng trong lỗ khoan, người ta rửa bằng nước lã bơm qua ốnglọc

đục lỗ.

􀂃 Ống đục lỗ có hai vòng lót kín bằng cao su ởhai đầu để làm nút.

Nó được thả vào lỗ khoan nhờ cột cần khoan và đặt trongống

lọc. Nhờ cần khoan mà có thể dịch chuyển lên trên hoặcxuống

dưới để rửa từng đoạn, khi nước rửa dâng lên mang theocát

chứng tỏ độ phóng thích nước đã được khôi phục.

􀂃 Trong đất đá có hạt nhỏ, mịn, đồng đều khử sét trên thành lỗ

khoan 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 lấyvụn

đất đá bị lắng xuống phần ống lắng, hoặc dùng bơm bơmthật

mạnh, lợi dụng dòng nước xói rửa sạch và mang lên miệnglỗ

khoan. Cuối cùng phần đế ống lắng cũng được trám xi măng.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 242 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂃 Để khôi phục độ phóng thích nước của tầng chứanước mà các

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

khoan đầy nước.

􀂃 Phương pháp này lợi dụng của các sóng va chạmtruyền đi theo

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

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.

Khôi phục độ nhả nước của tầng chứa nước

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 243 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 244 BM. KHOAN& KHAI THÁC

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 ở

trong 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 tầngkhoáng 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 tượngphức tạp

về địa chất như sập lở, mất nước, nước xâm nhập... mà

không cần phải chống ống.

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 245 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂙 Từ các tác dụng đó, ta thấy lỗ khoan có thể chỉcần 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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 246 BM. KHOAN& KHAI THÁC

􀂉 Hiện nay để trám lỗ khoan người ta thường dùnghai vật liệu

cơ bản là đất sét và xi măng:

1. Đất sét: cần sử dụng loại sét quánh, dẻo, không chứacác

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 để

quá hai tháng sau khi sản xuất.

Người ta dùng xi măng để trám dưới dạng dung dịch, với tỉ

lệ giữa nước và xi măng khô (theo trọng lượng) thường là

0,4 - 0,5.

Trám giếng khoan

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 247 BM. KHOAN& KHAI THÁC

3. Gel xi măng: là loại vật liệu trám trung gian giữa hailoại trên. Nó

là hỗn hợp của xi măng với dung dịch sét, tỉ lệ giữa chúngđược

xác định trong phòng thí nghiệm theo các điều kiện sử dụngcụ

thể. (thí dụ: để trám chống mất nước, có thể trộn 1 m3 dungdịch

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 dịchxi

măng là có tính linh động cao, nên dễ bơm và dễ xâm nhậpvào

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

Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 248 BM. KHOAN& KHAI THÁC

III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC

􀂉 Điều kiện thực tập

􀂃 Xe khoan thăm dò khai thác nước

􀂃 Công trình khoan thăm dò khai thác nước

􀂃 Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác

􀂉 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 côngtrình

thực tếtại TP. HCM hoặc các tỉnh thành lân cận ...