Bài giảng hướng dẫn thực tập Khoan - khai thác - Đỗ Quang Khánh

Nội dung text: Bài giảng hướng dẫn thực tập Khoan - khai thác - Đỗ Quang Khánh

1. 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
2. MỤC LỤC BÀI GIẢNG STT NỘI DUNG Trang 1. Giới thiệu mơn học 1 2. Bài 1: Làm quen với thiết bị và dụng cụ khoan 14 3. Bài 2: Khoan khảo sát địa chất cơng trình 127 4. Bài 3: Khoan thăm dị và khai thác nước 189
3. BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC GIỚI THIỆU MƠN HỌC CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH ThS. HỒNG TRỌNG QUANG ThS. BÙI TỬ AN Bộ mơn : Khoan và Khai thác Tel : 84-8-8654086
4. Mục lục ‰ Mục tiêu mơn học ‰ Nội dung mơn học ‰ Nội qui và kỹ thuật an tồn cơ bản ‰ Giới thiệu cơng tác khoan – khai thác (video) ‰ Hình thức đánh giá ‰ Tài liệu tham khảo Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2 BM. KHOAN & KHAI THÁC
5. MỤC TIÊU MƠN HỌC ‰ Giúp cho sinh viên cĩ điều kiện tiếp xúc và làm quen với nghề nghiệp. ‰ Tạo điều kiện cho sinh viên được quan sát, thực hành một số cơng việc khoan địa chất cơng 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 3 BM. KHOAN & KHAI THÁC
6. NỘI DUNG MƠN 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 4 BM. KHOAN & KHAI THÁC
7. NỘI DUNG MƠN HỌC Bài 2: KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG 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 5 BM. KHOAN & KHAI THÁC
8. NỘI DUNG MƠN HỌC Bài 3: KHOAN THĂM DỊ 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. Cơng nghệ khoan 2.4. Tính tốn sơ bộ về ống lọc 2.5. Khơi 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 6 BM. KHOAN & KHAI THÁC
9. NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN 1. Những qui định chung • Đội nĩn, mang giày bảo hộ, mang găng tay khi khoan. • Khơng làm việc khi cĩ giơng, mưa to hoặc bảo • Cĩ biển cảnh báo thi cơng • Chú ý đến cơng tác bảo vệ mơi trường ƒ Khơng vứt rác phế thải ƒ Khơng để dung dịch khoan tràn ra ngồi ƒ San lấp và phục hồi mặt bằng khi di dời Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 7 BM. KHOAN & KHAI THÁC
10. NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN 2. An tồn khi lắp đặt các thiết bị • Chuẩn bị nền và khu vực khoan. • Khơng 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 8 BM. KHOAN & KHAI THÁC
11. NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN • Khơng 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 9 BM. KHOAN & KHAI THÁC
12. NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN 3. Một số điều nghiêm cấm • Thay đổi chuyển động khi máy chưa dừng hẳn. • Dùng roto để mở hoặc vặn choịng khoan và bộ khoan cụ. • Khố chặt các tay điều khiển của máy khoan, máy bơm, máy phát lực. • Dùng ống cơng cĩ vết nứt, vỡ, vết hàn ngang hoặc dài quá 2 m để cơng khi tháo cần khoan, vặn ống chống. • Sử dụng ống cơng để mở hoặc tháo dụng cụ khoan mà đoạn ống lồng vào khố dưới 0,2m Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 10 BM. KHOAN & KHAI THÁC
13. NỘI QUI VÀ KỸ THUẬT AN TỒN CƠ BẢN 4. Một số chú ý • Khi cĩ việc cần leo lên tháp khoan, cần đảm bảo: ƒ Dụng cụ, đồ đạc nặng phải đưa lên bằng tời ƒ Cho phép mang theo người những dụng cụ gọn nhẹ (kìm, mỏ lết, tuốt nơ vít, ) nhưng khơng được ầm tay mà phải bỏ vào túi xách cĩ quai đeo. ƒ Mang thắt lưng khi làm việc trên cao • Khi cĩ sự cố hoặc do nguyên nhân nào đĩ mà phải dừng khoan thì phải kéo bộ khoan cụ đến vị trí an tồn trong lỗ khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 11 BM. KHOAN & KHAI THÁC
14. HÌNH THỨC ĐÁNH GIÁ - Nộp báo cáo thực tập: 50% - Thi vấn đáp hoặc viết: 50% Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 12 BM. KHOAN & KHAI THÁC
15. TÀI LIỆU THAM KHẢO - Kỹ thuật khoan địa chất, NXB Cơng nhân kỹ thuật, Hà Nội, 1980. - Cơng nghệ và kỹ thuật khoan thăm dị (tiếng Nga), NXB Matxcơva, 1983. - Kỹ thuật thăm dị và khai thác dầu khí (Video), 2001. - Hướng dẫn Thực hành khoan – khai thác (Video), 2004. - - Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 13 BM. KHOAN & KHAI THÁC
16. BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 1: LÀM QUEN VỚI THIẾT BỊ & DỤNG CỤ KHOAN CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH ThS. HỒNG TRỌNG QUANG ThS. BÙI TỬ AN Bộ mơn : Khoan và Khai thác Tel : 84-8-8654086
17. 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 15 BM. KHOAN & KHAI THÁC
18. I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Nội dung: ™ Tìm hiểu cơng dụng, cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và cách sử dụng: ƒ Thiết bị khoan ƒ Dụng cụ khoan ƒ Các dụng cụ trong bộ kéo thả ƒ Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần ™ Tìm hiểu sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ phục vụ cơng tác: ƒ Khoan khảo sát địa chất cơng trình ƒ Khoan khai thác nước ngầm Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 16 BM. KHOAN & KHAI THÁC
19. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Yêu cầu thực tập: ™ Theo cơng tác thực tập tại xưởng và cơng trường, yêu cầu sinh viên ƒ Nhận dạng, mơ tả cấu tạo, cơng dụng, đặc tính kỹ thuật và cách sử dụng các thiết bị và dụng cụ khoan. ƒ Tham gia vào việc vận hành và sử dụng các thiết bị và dụng cụ khoan. ƒ Mơ tả cấu tạo, cơng 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 cơng tác khoan - khai thác tại xưởng và ngồi hiện trường. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 17 BM. KHOAN & KHAI THÁC
20. 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 18 BM. KHOAN & KHAI THÁC
21. 2.1. Thiết bị khoan 1. Máy khoan 2. Máy bơm dung dịch 3. Tháp khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 19 BM. KHOAN & KHAI THÁC
22. 1. MÁY KHOAN ‰ Bộ máy khoan trong khoan xoay lấy mẫu gồm cĩ: máy khoan, động cơ kéo (điện hoặc diesel), máy bơm dung dịch và tháp khoan. ‰ Các dụng cụ chính của máy khoan gồm cĩ: ™ Cơn ma sát để đĩng 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 rịng rọc được dùng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 20 BM. KHOAN & KHAI THÁC
23. MÁY KHOAN ‰ Bộ phận điều chỉnh áp lực lên đáy lỗ khoan tùy thuộc vào hệ thống điều chỉnh áp lực, cĩ thể phân loại ra các máy khoan như sau: 1. Máy khoan cĩ hệ thống điều chỉnh áp lực bằng tay địn bẩy 2. Máy khoan cĩ hệ thống điều chỉnh áp lực bằng thủy lực 3. Máy khoan cĩ hệ thống điều chỉnh áp lực bằng vít vi sai 4. Máy khoan cĩ hệ thống điều chỉnh áp lực bằng địn bẩy vit vi sai 5. Điều chỉnh áp lực bằng cần chủ đạo và bộ phanh tời (khoan rơto) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 21 BM. KHOAN & KHAI THÁC
24. MÁY KHOAN ‰ Loại 1÷ 4 thì sự truyền chuyển động quay cho cần khoan được truyền qua trục chính. Các máy cĩ thể khoan đứng và khoan nghiêng. ‰ Loại 5 khơng cĩ trục chính mà dùng cần chủ đạo kiểu lục lăng hay vuơng 4 cạnh để quay cột cần khoan. Máy khoan rơto chỉ để khoan các lỗ khoan thẳng đứng ở các đất đácứng trung bình và mềm (cấp I ÷ VII). Trong đất đámềm bở rời khoan rơto rất cĩ lợi về tốc độ khoan thương mại so với khoan điều áp thủy lực và vít vi sai vì khơng cần phải tháo mở mâm cặp. Để rút ngắn thời gian di chuyển từ nơi này sang nơi khác người ta thiết kế đặt máy khoan lên rơ mĩc hoặc xe ơtơ tự hành, chủ yếu áp dụng cho phương phàp khoan rơto. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 22 BM. KHOAN & KHAI THÁC
25. MÁY KHOAN ‰ Hiện nay các kiểu máy khoan từ 1÷ 4 được dùng chủ yếu cho khoan khảo sát địa chất cơng trình và khoan thăm dị khống 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 mơ của máy cĩ thể khác nhau, cĩ thể giới thiệu các máy khoan họЗИфcủa Liên Xơ 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). Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 23 BM. KHOAN & KHAI THÁC
26. MÁY KHOAN ‰ 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 thơng qua hệ thống mâm cặp và trục Spindel chủ yếu dùng cho thăm dị khốn sản cứng và loại nhỏ dùng cho khoan khảo sát địa chất cơng trình. Hình 1.1a Các loại máy khoan hoạt động theo nguyên lý thủy lực Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 24 BM. KHOAN & KHAI THÁC
27. Hình 1.1b. Thiết bị khoan tự hành YΓb - 50M 1. Khung máy 8. Tời 2. Động cơ diesel 48 HP 9. Tháp dạng cột 3. Xylanh thuỷ lực nâng 10. Đầu quay và hạ tháp 11. Đèn pha 4. Cơ cấu đập 12. Khung bảo vệ 5. Hộp số truyền động 13. Lưỡi khoan guồng 6. Bộ phanh xoắn 7. Điều khiển 14. Xylanh thuỷ lực Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 25 BM. KHOAN & KHAI THÁC
28. MÁY KHOAN Hình 1.2. Giới thiệu về thiết bị khoan thăm dị và khai thác nước YPb-3AM (kiểu điện áp lên đáy bằng hệ thơng cần khoan và thanh hãm, truyền chuyển động quay thơng qua bàn roto) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 26 BM. KHOAN & KHAI THÁC
29. 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: ƒ Khơng đĩng ly hợp của máy bơm nước rửa và bơm dầu khi chưa ngắt cơn diezel. ƒ Muốn đĩng ly hợp cho tời và cho đầu quay làm việc phải ngắt ly hợp nước của máy khoan. ƒ Khi nâng hạ bộ dụng cụ khoan cĩ trọng lượng lớn hơn 500kg cấm khơng 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 27 BM. KHOAN & KHAI THÁC
30. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ƒ Khơng 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 trường hợp cụ thể. 1. Chuẩn bị cho máy khoan làm việc ™ Trước khi cho máy khoan chạy phải quan sát tình hình chạy của máy diesel hoặc động cơ kéo xem cĩ dấu hiệu gì nghi là hỏng hĩc khơng. Sau đĩtiến hành kiểm tra ™ Kiểm tra các mối nối giữa các cơ cấu và các chi tiết, sự bắt chặt chúng với khung máy và giữa giá để máy với mĩng máy. Trường hợp cần thiết, phải xiết chặt các bulơng lại. ™ Kiểm tra độ căng của các dây đai, xích truyền,đĩng mở 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. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 28 BM. KHOAN & KHAI THÁC
31. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Tra dầu mỡ vào các bộ phận chi tiết theo sơ đồ hướng dẫn của từng máy. ™ Kiểm tra dầu bơi trơn của hộp số, đầu quay, dầu áp lực trong thùng chứa, tiến hành kiểm tra lưới lọc của giĩ hút, tiến hành kiểm tra mối nối của các ống dẫn dầu nếu thấy cần thiết. ™ Mắc cáp vào trong tời, chú ý chiều dài cáp phải đảm bảo khi đặt Elevatơ hay rịng rọc động xuống sàn tháp, thì trong tời phải cịn ít nhất 3 vịng cáp. ™ Kiểm tra khả năng dễ quay của các trục truyền động của máy, bằng cách quay trục Spinden bằng tay, khi đã đặt các tay điều khiển về vị trí truyền lực với tốc độ quay khác nhau. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 29 BM. KHOAN & KHAI THÁC
32. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Đặt các tay điều khiển về vị trí trung gian hoặc vị trí ngắt truyền động. ™ Kiểm tra chiều quay của động cơ điện, trường hợp khơng đúng phải đấu lại đầu dây điện. 2. Cho máy chạy ™ Nếu máy phát lực là động cơ đốt trong thì đầu tiên là phải khởi động máy phát lực, chờ cho đồng hồ nhiệt báo 70o mới đĩng cơn 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 đĩng 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 cĩ thể bắt đầu khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 30 BM. KHOAN & KHAI THÁC
33. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Nếu máy phát lực là động cơ điện ( trường hợp máy khoan và máy bơm cĩ 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 sĩc máy trong thời gian làm việc ™ Mục đích là phát hiện các hỏng hĩc của máy. ™ Luơn kiểm tra độ căng của các đai truyền lực, khơng được quá căng hay quá chùng. ™ Luơn chú ý đến nhiệt độ của dầu bơi trơn ở hộp số, hệ thống thủy lực các chi tiết, các ổ bi, kiểm tra bằng cách đặt tay vào các chỗ nghi ngờ, nhiệt độ cho phép là nhiệt độ tay cĩ thể chịu được. ™ Khơng đổ dầu mỡ, dung dịch nhầy vào các má phanh của tời, các đĩa ma sát của ly hợp ma sát. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 31 BM. KHOAN & KHAI THÁC
34. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Khơng để giá trượt của máy khoan bẩn. ™ Khi máy làm việc, các bàn kẹp chân máy phải được bắt chặt, khơng để máy rung, lắc gây ra hư hỏng. ™ Luơn theo dõi chỉ số áp suất trên đồng hồ của máy bơm, trên đồng hồ của máy khoan, khơng 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 Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 32 BM. KHOAN & KHAI THÁC
35. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Ngắt ly hợp ma sát của máy bơm dung dịch ™ Ngắt ly hợp ma sát của diezel ™ Dừng diezel hoặc động cơ cĩ điện ™ Làm vệ sinh và tra dầu mỡ cho các cơ cấu của máy 5. Chuẩn bị cho hệ thống thủy lực làm việc ™ Kiểm tra các đầu nối của hệ thống ống dẫn dầu, đặc biệt chú ý các mối nối ởống hút, khơng khí lọt vào thì máy bơm sẽ khơng 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. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 33 BM. KHOAN & KHAI THÁC
36. Thao tác vận hành máy khoan truyền áp bằng thủy lực ™ Bơm đầy dầu vào các xilanh đầu máy và hệ thống ống dẫn bằng cách hạ hai pittong xuống vị trí thấp nhất, để tay van phân phối về vị trí “spinden đi lên”, vặn van lưu lượng để nâng pittơng lên vị trí cao nhất, sau đĩgạt tay van phân phối về vị trí “Spinden đi xuống”, điều chỉnh van lưu lượng để bơm dầu vào phần trên xilanh, đẩy pittơng đi xuống vị trí thấp nhất. ™ Làm như vậy từ 3 – 5 lần để nén hết bọt khí ra khỏi hệ thống thủy lực. ™ Sau khi bơm đầy dầu vào các xilanh và đường ống dẫn, cần đổ thêm dầu vào thùng chứa cho đủ. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 34 BM. KHOAN & KHAI THÁC
37. 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 35 BM. KHOAN & KHAI THÁC
38. Đặc tính kỹ thuật ‰ Đây là máy khoan đặt trên xe tải tự hành, sử dụng phương pháp khoan roto và dùng cần chủ đạo. ‰ Máy khoan này khơng cĩ trục spinđen lên xuống trong qúa trình khoan mà thay vào đĩ là 1 bàn rơto cĩ lỗ định hình quay tại chổ để truyền lực quay cho bộ khoan cụ thơng qua cần chủ đạo. ‰ Cần chủ đạo trong quá trình quay cĩ thể trượt dọc trong lỗ rơto. Nhờ cấu tạo như vậy nên máy khoan này cĩ thể khoan liên tục từ 5-6m (bằng chiều dài cần chủ đạo) mới phải dừng lại để tiếp cần, khơng dừng lại để xiết chấu mâm cặp và nâng trục chính như các khoan cĩ trục spinden, do đĩ năng suất của máy khoan này rất cao trong đất đámềm. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 36 BM. KHOAN & KHAI THÁC
39. Đặc tính kỹ thuật ‰ Bộ máy khoan kiểu này được thiết kế theo kiểu tự hành, tồn bộ các thiết bị tới, bàn rơto, hộp tốc độ, tháp khoan, máy phát lực hoặc máy phát điện (8,5kw) để cung cấp điện cho động cơ máy trộn dung dịch và hệ thống chiếu sáng, đều được đặt gọn trên xe ơtơ. Do vậy nĩ cĩ tính cơ động cao. ‰ Máy khoan này được dùng để khoan các giếng thủy văn, địa chất cơng trình với chiều sâu lớn nhất là 300m hoặc 500m tùy theo đường kính mở lỗ. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 37 BM. KHOAN & KHAI THÁC
40. Máy khoan thăm dị và khai thác nước YPb – 3AM HÌNH 1.3: THIẾT BỊ KHOAN YPb-3AM 1. ơtơ MA3-500A 11.Ly hợp 2. Động cơ diesel 12.Thùng dầu thủy 3. Thùng nhiên lực liệu 13. Tay điều khiển 4. Ben thủy lực 14. Tời nâng hạ tháp 15. Hộp số 5. Tháp khoan 16. Bảng điện 6. Rịng rọc động 17. Máy phát điện 7. Mĩc 18.Bộ truyền dẫn 8. Roto máy phát điện 9. Kích 19.Khung 10.Máy bơm khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 38 BM. KHOAN & KHAI THÁC
41. 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 cĩ 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 nhĩm hai bánh răng Z2, Z3 lắp then hoa với trục nhờ hai tay gạt thơng ra ngồi vỏ hộp để thay đổi sự ăn khớp với các trục bánh răng II. ™ Trên trục II cĩ các bánh răng trụ Z4, Z5, Z6 và bánh răng cơn Z7 lắp cố định với trục; vấu ly hợp 5 lắp then hoa với trục; trục truyền động cho bàn roto qua trục 6 lắp quay trơn bằng ổ bi với trục. ™ Trên trục III cĩ các bánh răng Z8 và Z9 lắp cố định, bánh răng Z8 luơn luơn ăn khớp với bánh răng Z4 của trục II và bánh răng Z9 cĩ khả năng ăn khớp với bánh răng Z1. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 39 BM. KHOAN & KHAI THÁC
42. Các cơ cấu chính ™ Việc thay đổi tốc độ diễn ra như sau: ƒ Số 1: Gạt cho bánh răng Z1 ăn nkhơ1p với bánh răng Z4. ƒ Số 2: Gạt cho bánh răng Z3 ăn khớp với Z6. ƒ Số 3: Gạt cho bánh răng Z2 ăn khớp với Z5. ƒ Đổi chiều quay: Gạt bánh răng Z1 cho ăn khớp với Z9. 2. Bàn rơto: 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 gồm trục tời, tang tời, ổ bi, bộ ly hợp ma sát (moayơ, đĩa chủ động, địn bẩy ép, đai ốc, vịng ép, chốt hãm), lị xo, đĩa bị động, cơn đội. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 40 BM. KHOAN & KHAI THÁC
43. Các cơ cấu chính ™ Nguyên lý truyền động: Khi con đội chuyển động sang phải, cánh tay địn bên trái của địn bẩy bị nâng lên làm cho cánh tay địn bên phải tỳ mạnh vào đĩa ma sát chủ động, ép tồn bị các đĩa của ly hợp thành một khối, lực được chuyển từ trục tời sang tang tời, đồng thời lúc này lị xo bị ép. Khi con đội chuyển sang trái, cánh tay địn bên trái của địn bẩy hạ xuống, cánh tay địn bên phải nâng lên, lị xo sẽ đẩy cho các đĩa ly hợp tách rời sau ra, lực sẽ bị ngắt, trục tời cùng các đĩa chủ đạotiếp tục quay cịn đĩa bị động và tăng tời cùng các đĩa chủ đạo tiếp tục quay cịn đĩa bị động và tang tời thì khơng quay. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 41 BM. KHOAN & KHAI THÁC
44. Các cơ cấu chính 4. Hệ thống thủy lực ™ Trên máy khoan YPb – 3AM cĩ trang bị một hệ thống thủy lực với nhiệm vụ dừng, hạ thấp và kích nhổống chống hoặc cứu sự cố. ™ Nguyên lý làm việc như sau: Khi dựng tháp thì dùng van điều tiết và van lưu lượng để mở cho dầu vào kích dựng tháp, van điều chỉnh lưu lượng xả dầu về thùng qua đĩ để điều chỉnh tốc độ dựng tháp, khi hạ thấp van lưu lượng mở hồn tồn 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 tồn cĩ tác dụng khống chế áp lực làm việc của hệ thống thủy lực. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 42 BM. KHOAN & KHAI THÁC
45. 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 ơ tơ phải được chèn chặt. Khơng được phép dịch chuyển trong quá trình khoan. 2. Chuẩn bị dựng tháp ™ Tháo mĩc giằng, nối hai nửa của tầng trên lại với nhau. ™ Lắp sàn thợ phụ, thang, lan can bảo vệ. ™ Tháo khối rịng rọc động từ giá giữ xe, đặt nĩ xuống ngang cạnh bàn rơto. ™ Bơm mở vào ổ của rịng rọc định tháp, rịng rọc động. ™ Kiểm tra lại các mối nối tháp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 43 BM. KHOAN & KHAI THÁC
46. Qui trình sử dụng và vận hành 3. Dựng tháp ™ Kiểm tra lượng dầu áp lực trong thùng, nếu thiếu phải đổ thêm vào (dầu trước khi đổ vào thùng phải được lọc sạch) ™ Khởi động máy phát lực. ™ Mở hịan tồn van thủy lực điều tiết và van lưu lượng. ™ Nới vít hãm trục điều khiển li hợp máy bơm dầu, ngắt ly hợp diezel, đĩng ly hợp máy bơm dầu, vặn chắc vít hãm trục điều khiển ly hợp máy bơm dầu vào. ™ Vặn đĩng dần van lưu lượng vào, tăng dần áp lực dầu trong hệ thống đến (45 - 60 at) lúc này tháp sẽ bắt đầu được dựng lên. Nếu áp suất đạt đến 60 at mà tháp vẫn chưa dựng được, thì phải nới van lưu lượng xả hết dầu về thùng, tìm nguyên nhân rồi mới tiếp tục dựng lại. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 44 BM. KHOAN & KHAI THÁC
47. Qui trình sử dụng và vận hành ™ Khi hai chân tháp đã chạm đất, mở hồn tồn van lưu lượng, đĩng chặt van điều tiết. Cho máy bơm dầu ngừng làm việc. ™ Bắt chặt thân tháp vào sàn xe, văn các kích chịu lực xuống vị trí làm việc, kéo cần chủ đạo lên, kéo căng các dây chằng và điều chỉnh cho cần chủ đạo phù hợp với lỗ rơto. 4. Hạ tháp được tiến hành như sau: ™ Kiểm tra lại mức dầu áp lực trong thùng. ™ Hạ cần chủ đạo xuống mặt đất. ™ Tháo xirêga ra khỏi xanhich, nới phanh tời, đặt hệ thống rịng rọc động lên tang tời ™ Tháo các dây chằng tháp, tháo mĩc giữ chân tháp ở sàn xe. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 45 BM. KHOAN & KHAI THÁC
48. Qui trình sử dụng và vận hành ™ Cho máy phát lực làm việc, mở van điều tiết và van lưu lượng cho máy bơm dầu làm việc. ™ Đĩng dần van lưu lượng, nâng áp suất dầu của hệ thống thủy lực lên (20 - 25at) giữ như thế trong vịng 2 phút. ™ Mở hồn tồn van lưu lượng, đĩng chặt van điều tiết, sau đĩnới van điều tiết ra khoảng 1 vịng 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. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 46 BM. KHOAN & KHAI THÁC
49. MÁY BƠM DUNG DỊCH Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 47 BM. KHOAN & KHAI THÁC
50. Khái niệm ‰ Dịng dung dịch làm sạch mùn khoan ở đây là dung dịch tuần hồn liên tục trong lỗ khoan, nhằm thực hiệc các chức năng sau: ™ Làm mát và bơi trơn dụng cụ ™ Tách và mang mùn khoan ra khỏi đáy lỗ khoan. ™ Ổn định thành giếng khoan ™ Truyền dẫn thơng tin từ đáy lên miệng giếng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 48 BM. KHOAN & KHAI THÁC
51. Khái niệm ‰ Trong khoan địa chất người ta dùng máy bơm chuyên dùng thường là bơm pittơng, vì máy bơm này cĩ khả năng bơm được dung dịch, nĩ cĩ sức đẩy lớn thắng được sức cản trong lịng cột cần khoan, cĩ thể bơm dung dịch nước và cát nhưng tuổi thọ vẫn cao. ‰ Một ưu điểm nổi bật của máy bơm pittơng là hầu như lưu lượng bơm khơng đổi khi áp suất bơm tăng trong chừng mực cho phép. ‰ Ngược lại ở bơm ly tâm, lưu lượng bơm giảm liên tục và cĩ khả năng bằng khơng khi áp suất bơm tăng (điều đĩ khơng cho phép sử dụng bơm ly tâm trong tác khoan). Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 49 BM. KHOAN & KHAI THÁC
52. 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 ơ xa nhích Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 50 BM. KHOAN & KHAI THÁC
53. Cơng dụng yêu cầu đối với máy bơm Piston 1. Cơng dụng: Trong bộ thiết bị khoan, máy bơm là thiết bị quan trọng để đảm bảo việc vận chuyển mùn khoan ra khỏi lỗ khoan, đưa dung dịch xuống đáy, nếu máy bơm cĩ áp suất nén đủ lớn tránh được sự lắng mùn khoan hoặc sập lở thành và sẽ hạn chế được kẹt bộ khoan cụ, gĩp phần nâng cao năng suất khoan. 2. Yêu cầu: Dung dịch trong khoan thường chứa một hàm lượng các chất gây ăn mịn. các chi tiết của máy bơm hoặc là phải cĩ tỷ trọng và độ nhớt lớn, do đĩ yêu cầu máy bơm phải cĩ các tính chất sau: ™ Cĩ khả năng bơm được dung dịch cĩ độ nhớt cao tỷ trọng lớn như dung dịch nặng hoặc dung dịch ximăng. ™ Các chi tiết như xilanh, pittơng và các van phải cĩ khả năng chống ăn mịn và mài mịn cao. Khi hư hỏng dễ thay thế. ™ Cĩ khả năng cung cấp đầy đủ áp suất lưu lượng của dung dịch, duy trì dịng tuần hồn bình thường và liên tục để tránh lắng đọng mùn khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 51 BM. KHOAN & KHAI THÁC
54. Phương pháp sử dụng máy bơm ‰ Phân loại máy bơm pitton ™ Tuỳ theo tác dụng của một hành trình cĩ thể phân ra bơm tác dụng đơn và tác dụng kép. ƒ Tác dụng đơn là với một hành trình kép (đi và về) của pitton thì chí cĩ mơt lần hút và một lần đẩy. ƒ Tác dụng kép là với một hành trình kép đi và về của pitton sẽ cĩ 2 lần hút và 2 lần đẩy. ™ Tùy theo số xy lanh của bơm người ta cĩ thể cĩ các bơm 1, 2, 3, 4 xylanh ™ Hiện nay phổ biền nhất là bơm pitton tác dụng kép 2 hoặc 3 xy lanh Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 52 BM. KHOAN & KHAI THÁC
55. Phương pháp sử dụng máy bơm ‰ Chuẩn bị cho máy làm việc 1. Kiểm tra van 1 chiều, lưới lọc của giỏ hút (Krepin), chỗ nối của giỏ hút và ống hút. 2. Kiểm tra kỹống hút, ống đẩy, xem cĩ bị thủng, hẹp, tắc, rị rỉ tại các đầu nối khơng, kiểm tra các mối nối cơ khí các máy bơm. 3. Kiểm tra hệ thống các van. 4. Kiểm tra dầu bơi trơn, bơm mỡ vào các vú mỡởly 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. Khơng để bất cứ vật gì trên chúng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 53 BM. KHOAN & KHAI THÁC
56. 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 của máy bơm đã quay thì nhẹ nhàng đĩng ly hợp của máy bơm. Cần chú ý khơng để bánh đai truyền lực quay khơng 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 khơng cĩ. 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 54 BM. KHOAN & KHAI THÁC
57. Phương pháp sử dụng máy bơm 6. Quay thử bằng tay xem cĩ vấn đề gì khơng. 7. Mồi đầy nước vào phần hút qua van đẩy. Vặn van ba ngã cho nước xả hồn tồn. Phân loại mày bơm pitton ‰ Chăm sĩc máy bơm trong quá trình làm việc 1. Để đảm bảo máy bơm làm việc lâu dài, khơng bị hỏng vặt, tạo điều kiện tăng năng suất khoan và tránh sự cố kẹt, cần phải chú ý kiểm tra chăm sĩc 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, khơng được để máy bơm làm việc vượt quá áp suất tối đa và vượt qúa số vịng quay quy định. 3. Theo dõi mức dầu bơi trơn trong cácte, sau thời gian làm việc 600 giờ phải thay dầu mới. Theo dõi các ổ bi khơng để chúng làm việc quá nĩng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 55 BM. KHOAN & KHAI THÁC
58. Phương pháp sử dụng máy bơm 4. Kiểm tra van an tồn, van máy bơm. Kiểm tra giỏ hút, khơng để tắc. 5. Khơng để nước phụt ra ở cần pittơng. Khơng để dầu mỡ dính vào dây đai và bánh đai. Khơng 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 phịng ngừa tắc nước, bể nước. ‰ Dừng máy 1. Khi dừng máy cần phải giảm tải bằng cách xả hồn tồn dung dịch, sau đĩngắt van ly hợp ở hộp phân lực nếu cĩ. Khơng nên ngắt lâu dài ly hợp ma sát. 2. Khi ngừng làm việc lâu dài cần phải rửa sạch bên trong cũng như bên ngồi máy, sau đĩ bơm mỡ bảo quản các chi tiết của cơ cấu thủy lực như van, xilanh, cần pittơng và các bộ phận khác. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 56 BM. KHOAN & KHAI THÁC
59. 3. Tháp khoan ‰ Tháp khoan là một bộ phận của cụm thiết bị khoan, nĩ là một cơng trình gồm tháp khoan và nhà khoan. Tháp khoan dùng để kéo thả cần khoan, ống chống và dựng cần khoan. Nhà khoan để đặt thiết bị khoan và che mứa nắng cho cơng nhân khi làm việc. ‰ Tùy theo hình dáng cĩ thể gặp các loại tháp như sau: 1. Tháp 3 chân: Dùng chủ yếu cho khoan tay và khoan khảo sát địa chất cơng trình. 2. Tháp 4 chân: Thường dùng cho khoan khống sản cứng, khoan dầu khí và giếng khoan sâu trên đất liền, sử dụng các giàn khoan cố định. 3. Tháp chữ A: Sử dụng cho các giếng khoan sâu như khoan dầu khí. 4. Tháp dạng cột: Thường dùng cho các giàn khoan tự hành để khoan thăm dị và khai thác nước, khoan thăm dị về bản đồ, địa chất, cĩ chiều sâu dưới 500M. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 57 BM. KHOAN & KHAI THÁC
60. Tháp khoan Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 58 BM. KHOAN & KHAI THÁC
61. Chiều cao tháp ‰ Tùy theo chiều dài cần dựng mà chọn chiều cao tháp. Chiều dài cần dựng được chọn theo chiều sâu giếng khoan. Chiều cao tháp khi khoan giếng thẳng đứng được xác định như sau: H = h1+h2+h3+h4 (m) H: chiều cao của tháp h1: chiều dài cần dựng h2: chiều dài bộ rịng rọc động (rịng rọc động, mĩc treo, chụp nâng cần) h3: chiều cao nhơ lên của ống định hướng hoặc của máy tháo mở cần. h4: khoảng cách nhỏ nhất cho phép giữa trục rịng rọc động và rịng rọc tĩnh khi nâng để tháo cần khỏi vinca. ‰ Chọn thiết kế H cịn cĩ khi phải tuân theo chiều dài ống chống hoặc bộống mẩu và bộ cần dự định sử dụng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 59 BM. KHOAN & KHAI THÁC
62. Hệ rịng rọc ‰ Cấu tạo rịng rọc ™ Khối rịng rọc tĩnh: Gồm các rịng rọc đặt treo cố định trên tháp ™ Khối rịng rọc động: Gồm các rịng rọc chuyển động lên xuống trong quá trình làm việc, chúng được treo bởi các nhánh cáp, và đồng thời cũng là nơi mĩc nối với tải trọng cần phải nâng. ™ Dây cáp: được mắc từ tời luồn qua các rịng rọc tĩnh và rịng rọc động, kể cả phần cáp động cĩ chiều dài thay đổi trong quá trình kéo thả bộ khoan cụ. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 60 BM. KHOAN & KHAI THÁC
63. Hệ rịng rọc Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 61 BM. KHOAN & KHAI THÁC
64. Hệ rịng rọc Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 62 BM. KHOAN & KHAI THÁC
65. Hệ rịng rọc ‰ Xác định tải trọng lên tháp ™ Tuỳ theo cấu tạo của hệ thống rịng rọc mà tải trọng tác dụng lên tháp được xác định như sau: ƒ Mắc rịng rọc theo kiểu khơng cĩ rịng rọc động: QT = 2Qm (kg) QT: tải trọng lên tháp (kg), Qm: tải trọng trên mốc (kg) ƒ Mắc rịng rọc đầu cuối cáp buộc vào đỉnh tháp hay khối rịng rọc động Q Q = Q + m T m m .η trong đĩ: η: Hiệu suất của hệ thống rịng rọc ƒ Mắc rịng rọc cĩ đầu cáp chết buộc xuống sàn 2 .Q Q = Q + m T m m .η Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 63 BM. KHOAN & KHAI THÁC
66. Sơ đồ một số hệ thống rịng rọc Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 64 BM. KHOAN & KHAI THÁC
67. Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực ‰ Xác định lực căng của cáp ™ Thơng thường người ta sử dụng hệ thống rịng rọc kiểu 1×2, 2×3 thì lực căng trên mỗi nhánh cáp là: Q P = m m .η ™ Theo kiểu 1×2 thì cĩ số nhánh cáp động m=2 thì Q P = m (kg) (với η = 1) 2 ‰ Các bước tiến hành để điều chỉnh áp lực ™ Khi khoan các lỗ khoan bằng máy khoan họ ÇΦ hay YPb −3AM sử dụng đầu quay rơto với cần chủ động. Việc điều chỉnh áp lực lên choịng ở đáy sẽ được tiến hành bằng tời thơng qua hệ thống rịng rọc. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 65 BM. KHOAN & KHAI THÁC
68. Xác định lực căng của cáp và điều chỉnh áp lực ‰ Các bước tiến hành như sau: 1. Cân Bộ khoan cụ: Thả tồn bộ dụng cụ vào lỗ khoan, cần chủ đạo đã được luồn qua lỗ roto hoặc đầu quay, dùng tời treo tồn bộ dụng cụ cách đáy 0,5m. Cho đầu roto quay, đồng thời bơm dung dịch vào lỗ khoan với các trị số như khi khoan. Đọc trị số đối diện với kim trên mặt kế được trị số P, đem với số nhành cáp động, sẽ nhận được trị số trọng lượng bộ dụng cụ khoan treo trên mốc. Cụ thể trong trường hợp này trọng lượng bộ dụng cụ khoan Qm = 2P 2. Điều chỉnh áp lực khi khoan trong trường hợp tiến hành khoan theo chế độ giảm tải. 3. Nếu gọi áp lực lên đáy lỗ khoan là C, thì tời nâng bớt lên một lực là P = Qm – C trên mĩc treo. Muốn vậy sau khi cân xong người ta thả tồn bộ dụng cụ lên đáy lỗ khoan, sau đĩ dùng tay tời bớt tải sao sao kim áp kế chỉ vào trị số là cĩ thể bắt đầu khoan được. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 66 BM. KHOAN & KHAI THÁC
69. 2.2. Dụng cụ khoan 1. Giới thiệu chung 2. Bộống mẫu khoan 3. Lưỡi khoan và choịng 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 67 BM. KHOAN & KHAI THÁC
70. 1. Giới thiệu chung ‰ Bộ dụng cụ khoan hồn chỉnh nhất để thể hiện ở hình bên. ‰ Các dụng cụ kéo thả và tháo lắp ™ 1- lưỡi khoan, 2- ống mẫu, 3- Pêrêkhơt 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- khố bản lề cho cần, 14- khơmút bản lề cho cần, 15- vinca đỡ cần, 16- vinca tháo cần, 17- kiềm cặp lưỡi khoan, 18- khố bản lề cho ống mẫu, ống chống, ™ 19- ống nén từ máy bơm lên, 20- khơmút bắt chặt ống nén với vịi dẫn của đầu xanhích Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 68 BM. KHOAN & KHAI THÁC
71. Giới thiệu chung ‰ Thơng thường tùy theo mục đích của cơng tác khoan hay phương pháp khoan sử dụng mà người ta cĩ thay đổi từng dụng cụ trong bộ khoan cụ đầy đủ: ™ Với phương pháp khoan roto phá tồn đáy người ta thay lưỡi khoan 1 bằng chịng 3 chĩp xoay hoặc choịng 3 cánh, khơng sử dụng ống mẩu 2 và ống slam 4, đầu nối 3. Trong khoan dầu khí bắt buộc phải sử dụng cần định tâm. ™ Khoan khảo sát địa chất cơng trình: nếu lấy mẫu lõi sử dụng lưỡi khoan 1, nếu lấy mẩu nguyên dạng thay 1 bằng bộống mẩu nguyên dạng; bỏống slam 4, thay đầu nối 3 bằng pêrêkhốt phay, bỏ cần nặng và cần định tâm. ™ Khoan khống sản cứng: Sử dụng bộ dụng cụ hồn chỉnh như hình vẽ, nếu khi khoan bi thay lưỡi khoan hợp kim cứng 1 bằng lưỡi khoan bi, nếu khoan lấy mẩu bở rời cĩ thể thay ống mẩu 2 bằng các loại ống mẩu nồng đơi chuyên dụng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 69 BM. KHOAN & KHAI THÁC
72. 2. Bộống mẫu khoan ™ Bộống mẫu bao gồm: lưỡi khoan, ống bẻ mẫu, ống mẫu và Pêrêkhốt ™ Bộống mẫu cĩ nhiệm vụ chứa mẫu đất đá ở đáy lỗ khoan, bảo vệ mẫu và định huớng cho lỗ khoan. ™ Trong khoan hợp kim cứng, bộống mẫu gồm: lưỡi khoan, ống bẻ mẩu, lị xo bẻ mẫu, ống mẫu. ™ Trong khoan bi bộống mầu gồm: lưỡi khoan bi, ống mẫu, pêrêkhốt Slam, ống đựng mùn khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 70 BM. KHOAN & KHAI THÁC
73. Ống mẫu 1. Cơng dụng: ống mẫu là chi tiết nối giữa lưỡi khoan và pêrêkhốt nĩ cĩ tác dụng để đĩn chứa mẫu và định hướng cho lỗ khoan trong quá trình khoan. 2. Cấu tạo: ống mẫu làm bằng thép, cĩ dạng hình trụ với chiều dài thơng thường l = 1,5, 3, 4,5 và 6m. Hai đầu ống mẫu được tiện ren thang, bước ren 4mm đoạn tiện ren 40mm để nối với lưỡi khoan và pêrêkhốt. Trường hợp cần tăng khả năng định hướng của ống mẫu thì các ống mẫu được nối lại với nhau để tăng chiều dài. l d D D d a Ống mẫu Đầu nối ống mẫu (nhíp pen) Ống mẫu thành dày Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 71 BM. KHOAN & KHAI THÁC
74. 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 khơng méo, thành ống khơng dày mỏng khác nhau quá giới hạn cho phép. ™ Độ cong của ống mẫu khơng được vượt quá giới hạn sau: ƒ Các ống cĩ đường kính từ 34 ÷ 89mm được phép cong 1mm/1m chiều dài. ƒ Các ống cĩ đường kính từ 108 ÷ 146mm được phép cong 1mm/1m chiều dài. ƒ Các ống cĩ đường kính từ 168 ÷ 219mm được phép cong 1,3mm/1m chiều dài. ƒ Các nhippen được phép cong tới 1,5mm/1m chiều dài Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 72 BM. KHOAN & KHAI THÁC
75. Ống mẫu ‰ Ren của ống mẫu và nhippen phải nhẵn, khơng được sứt hoặc cĩ những biến dạng khác. Khi lắp vào lưới khoan hay pêrêkhốt, lúc đầu cĩ thể vặn bằng tay nhẹ dàng nhưng khơng cĩ độ rơ, sau đĩphải dùng khĩa vặn để siết chặt. ‰ Trong quá trình khoan, thấy mặt ngồi của ống chỗ cắt ren bị mịn nhiều thì phải kiểm tra để loại bỏ hoặc cắt ren lại. ‰ Khi khoan bi bằng ống mẫu thành mỏng, sau hai hiệp khoan phải đổi đầu ống ngược lại. ‰ Kinh nghiệm cho thấy ống mẫu thành dầy được sử dụng rộng rãi. ‰ Khi di chuyển, khơng được quăng, quật để đảm bảo ống mẫu khơng bị méo cong. Các ống mẫu phải để nơi khơ ráo cĩ bơi mỡ vào ren và lắp vịng để bảo vệ ren. ‰ Trường hợp muốn tăng chiều dài ống mẫu để chống khả năng cong lệch lỗ khoan cĩ thể nối các ống mẫu với nhau bằng nhíppen, nhưng phải chú ý sự đồng trục của chúng chống sự rung đảo khi khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 73 BM. KHOAN & KHAI THÁC
76. 3. Lưỡi khoan và choịng khoan Các lưỡi khoan phá Các lọai chịong khoan ba chĩp xoay Choịng khoan lấy mẫu Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 74 BM. KHOAN & KHAI THÁC
77. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu ‰ Lưỡi khoan hợp kim: dùng để khoan đất đámềm, cứng trung bình và cứng (cấp I đến VII theo độ khoan). ‰ Lưỡi khoan bi: dùng để khoan các loại đất đátừ trung bình đến kiên cố (cấp V đến X theo độ khoan). 1. Lưỡi khoan hợp kim ™ Những hạt cắt hợp kim cứng đem gắn vào lưỡi khoan cĩ dạng hình khối chữ nhật, hình thoi, hình tám mặt, hình thoi vát đầu, hình kim và hình tấm các hạt cắt được chia làm hai nhĩm: ƒ Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan bình thường. ƒ Hạt cắt hợp kim cứng để gắn vào lưỡi khoan tự mài. ™ Tùy theo tính chất của đất đá khoan qua mà người ta chọn hạt cắt, số lượng hạt cắt và cách bố trí chúng trên vành lưỡi khoan cho phù hợp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 75 BM. KHOAN & KHAI THÁC
78. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu 2. Lưõi khoan bi ™ Là 1 ống thép hình trụ rỗng, cĩ 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 gĩc 70÷750, chiều rộng bằng 1/5÷1/6 chu vi, chiều dài 150÷180mm. Rãnh này cĩ tác dụng để thĩat dung dịch và dẫn bi từ trên xuống bề mặt làm việc của lưỡi khoan trong quá trình khoan. Mặt cắt b- Dạng tổng quát của vành lưỡi khoan có thể a- Vành lưỡi xẻ các rãnh thoát nước Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 76 BM. KHOAN & KHAI THÁC
79. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu 3. Lưỡi khoan kim cương ‰ Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ một lớp ƒ Dùng để khoan trong các lọai đất đácĩ độ mài mịn nhỏ, khơng nức nẻ, đồng nhất độ cứng trung bình (Cấp VII – IX). ƒ Các hạt kim cương cĩ độ hạt từ 20 ÷ 50 hạt/cara được phân bố thành một lớp trên bề mặt làm việc của đầu mút. Cĩ 2 đến 6 rảnh thốt nước. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 77 BM. KHOAN & KHAI THÁC
80. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu ™ Sự phá hủy đất đádo tác dụng cắt gọt của các hạt cấu thành một lớp trên đầu mút của lưỡi khoan nên các hạt bị mất dần làm giảm tốc độ khoan. ™ Tuy nhiên nĩ cũng cĩ những ưu điểm sau: ƒ Gần 50% kim cương cĩ thể được lấy ra để dùng lại ƒ Các lưỡi khoan ít bị mịn theo đường kính ngịai đường, kính trong. ƒ Ngồi ra nĩ cũng cĩ nhược điểm rất lớn là các hạt dễ bị vỡ ra dưới ảnh hưởng của những va động mạnh khi khoan trong tầng đất đárắn chắc, nứt nẻ cấu trúc khơng đồng nhất. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 78 BM. KHOAN & KHAI THÁC
81. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu ‰ Lưỡi khoan kim cương hạt nhỏ nhiều lớp ™ Dùng để khoan trong đất đácĩ độ cứng cấp IX đến XI, cĩ độ mài mịn, nứt nẻ khơng đồng nhất và phân bố thành các lớp song song. ™ Ưu điểm ƒ Tỏa nhiệt tốt, vì cho phép khoan với tốc độ vịng quay lớn để tăng tốc độ cơ học khoan. ƒ Tăng thời gian làm việc của lưỡi khoan. ™ Nhược điểm ƒ Khối lượng của kim cương trong một lớp giảm nên dễ dàng bị quá tải làm hỏng lưỡi khoan, tăng mức độ hao mịn kim cương. ƒ Sự bong ra của các hạt kim cương khơng cịn khả năng làm việc, sẽ làm hỏng lớp kim cương và ảnh hưởng tới những hạt kim cương cịn lại. ƒ Thực tế cho thấy sử dụng lưỡi khoan kim cương lọai này khơng kinh tế. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 79 BM. KHOAN & KHAI THÁC
82. A. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay - lấy mẫu ‰ Lưỡi khoan kim cương thấm nhiễm ™ Dùng để khoan trong đất đánứt nẻ, khơng đồng nhất, cĩ độ mài mịn cao và kiên cố cấp IX đến XII theo độ khoan. Ơ lưỡi khoan này các hạt kim cương với cở hạt từ 120 ÷ 200 hạt/cara được phân bố điều đặn trong khối hợp kim, các hạt kim cương phụ bên sường cĩ kích thước lớn (độ hạt từ 30 ÷ 60 hạt/cara). Phá hủy đất đá theo nguyên tắc tự mài và cắt gọt. Đây là loại lưỡi khoan sử dụng rất kinh tế và cĩ những ưu nhược điểm sau: ™ Ưu điểm ƒ Tải trọng nén lên hạt cắt ổn định trong suốt quá trình khoan, nên bảo đảm hạt kim cương khơng bị qúa tải với tốc độ khoan ổn định. ƒ Điều kiện nhiệt tốt, lưỡi khoan ít bị hỏng và cho khoan với sộ vịng quay lớn (800 ÷ 1000 vịng/phút). Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 80 BM. KHOAN & KHAI THÁC
83. B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá tồn đáy 1. Các kiểu choịng làm việc theo nguyên lý cắt ‰ Choịng lưới cắt loại PX (choịng đuơi cá): ™ trong choịng cĩ 02 rãnh thốt nước và được đắp 2 đến 3 lớp hợp kim cương cĩ độ dày từ 0,5 đến 1mm. ™ Đường kính của choịng này là 92, 111,131, 181, 195, 284mm. Choịng được sử dụng trong tầng đất đámềm bở cấp I đến III. Luỡi khoan phá Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 81 BM. KHOAN & KHAI THÁC
84. B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá tồn đáy ‰ Choịng nhọn Vơrơnốp ™ Thân choịng là một phơi chưa xẻ rãnh của lưỡi khoan bi, đầu trên được tiện ren, thang ngồi để nối với ống định hướng, đầu dưới được xẻ 4 rãnh lệch nhau 900. ™ Một tấm thép nguyên đặt vào 2 rãnh, hai nửa tấm thép khác đặt vào 2 rãnh cịn lại và chúng được hàn liền với thân choịng, cịn ở dưới thì hàn nối với nhau. ™ Các gờ của các tấm thép nhơ ra khỏi mặt ngồi của thân choịng 10mm và tấm thép cũng nhơ cao hơn hai nửa tấm thép về phía dưới 10mm. Điều này tạo điều kiện để dung dịch khoan lưu thơng dễ dàng và làm sạch mùn khoan dưới đáy lỗ khoan. ™ Loại choịng Vorơnốp cĩ thể khoan trong tầng đất đátừ mềm đến trung bình cứng (cấp III ÷IV) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 82 BM. KHOAN & KHAI THÁC
85. B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá tồn đáy 2. Các kiểu choịng làm việc theo nguyên lý đập cắt ™ Choịng làm việc theo nguyên lý đập cắt là các loại choịng chĩp xoay sử dụng trong cơng tác khoan phá mẫu rất đa dạng. ™ Choịng chớp xoay cĩ thể là 1 chĩp xoay, 2 chĩp xoay, 3 chĩp hay 4 chĩp xoay phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá, phạm vi sử dụng, chức năng của từng loại choịng mà chúng cĩ cấu tạo khác nhau về số chĩp xoay, hình dáng, số lượng, cách sắp xếp và độ cao của các răng choịng trên chĩp xoay. ™ Trong khoan phá mẫu, thường sử dụng những loại choịng chĩp xoay chủ yếu như: ƒ Loại M: Để khoan đất đámềm, bở rời ƒ Loại C: Để khoan trong các tầng đất đádẻo, mềm cĩ xen kẻ các lớp cĩ độ cứng trung bình Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 83 BM. KHOAN & KHAI THÁC
86. B. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay phá tồn đáy ƒ Loại T: Đất đáchặt, dẻo, cứng và rắn chắc cĩ độ mài mịn nho ƒ Lọai K: Để khoan các đất đárắn chắc cĩ tính mài mịn cao như: đásừng, đolomit, thạch anh ƒ Loại OK: Để khoan trong các đất đá kiên cố, mài mịn rất cao. ‰ Sự phá hủy đất đá ở đáy lỗ khoan bằng choịng chĩp xoay là một quá trình phức tạp, ta chỉ xét sơ lược sự phá hủy đất đá ở đáy theo tác dụng đập. Nguyên lý làm việc của nĩ tại đáy lỗ khoan các chĩp xoay thực hiện cùng một lúc hai chuyển động: Quay xung quanh trục của choịng và xung quang trục của chĩp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 84 BM. KHOAN & KHAI THÁC
87. C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay ‰ Tùy theo phương pháp khoan tay xoay hay đập mà dụng cụ khoan cĩ cấu tạo và đặc điểm khác biệt nhau: ™ Trong khoan tay xoay gồm hai loại, lưỡi khoan thìa và lưỡi khoan xoắn ƒ Lưỡi khoan thìa: dùng để khoan trong đất đámềm, bở. ƒ Lưỡi khoan xoắn: dùng để khoan đất đámềm dẻo như thạch cao. ™ Trong khoan tay đập, cĩ nhiều loại dùng khác nhau. ƒ Choịng hai cánh: Khoan trong đất đá trung bình và cứng, loại choịng này cĩ hai cánh, lưỡi choịng mở rộng về hai bên sườn vì vậy nĩ cĩ khả năng mở rộng thành lổ khoan tốt. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 85 BM. KHOAN & KHAI THÁC
88. C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay Khoan tay Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 86 BM. KHOAN & KHAI THÁC
89. C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay ƒ Chịong chữ thập: Khoan trong đất đácứng, nứt nẻ, khơng đồng nhất hoặc để phá những tầng đágặp phải khi khoan. ƒ Choịng lệch tâm: Cĩ tác dụng mở rộng thành lỗ khoan và để khoan khi phải tiến hành vừa khoan vừa chống ống. ƒ Choịng pích: Dùng để khoan khi cần đánh dạt những tảng đá hay cuội vào thành lỗ khoan trong đất đá mềm. ‰ Chú ý: Rãnh nước rửa ta thấy trong các lọai choịng cĩ hai tác dụng chính sau: ™ Tăng lực động của bộ dụng cụ khoan xuống đáy lỗ khoan và khi bơm nước vào trong cột cần khoan sẽ giảm được lực đẩy thủy lực đối với bộ dụng cụ khoan; ™ Tăng khả năng tạo cho các hạt mùn khoan lơ lững dưới đáy lỗ khoan do tác động lên xuống của dịng nước rửa trong lịng cột cần khoan khi kéo lên đập xuống. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 87 BM. KHOAN & KHAI THÁC
90. C. Lưỡi khoan dùng cho khoan xoay & xoay đập tay Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 88 BM. KHOAN & KHAI THÁC
91. D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp ‰ Choịng dẹt: dùng để khoan đất đámềm, gĩc sắc ban đầu của choịng từ 70-90o ‰ Choịng hai cách: dùng để khoan trong đất đádinh kết và đất đácĩ độ cứng trung bình. Do cấu tạo phần giữa thân choịng cĩ dạng hình nêm, hai bên rìa tạo thành hai gờ nên choịng cĩ khả năng mở thành lỗ khoan tốt, gĩc sắc ban đầu của choong khoan từ 80o -100o. ‰ Choịng mĩng ngựa và choịng chữ thập: dùng để khoan đất đácứng rắn, nứt nẻ, những tầng đátảng lẫn cuội, sỏi. ‰ Choịng pích: Được sử dụng khi gặp đátảng trong lỗ khoan hoặc để đánh dạt những tảng đá vào thành lỗ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 89 BM. KHOAN & KHAI THÁC
92. D. Lưỡi khoan dùng cho khoan đập cáp Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 90 BM. KHOAN & KHAI THÁC
93. 4. Các đầu nối chuyển tiếp ‰ Đầu nối chuyển tiếp Perêkhơt 1. Cơng dụng: Pêrêkhốt là chi tiết nối ống mẫu với cần khoan, nối ống mẫu, cần khoan với ống slam khi sử dụng ống slam, nối cột cần khoan vối ống chống khi phải dùng ống chống trong lỗ khoan. 2. Cấu tạo: Cĩ 3 loại chính: pêrêkhốt phay, pêrêkhốt slam, pêrêkhốt nịng đơi a. Pêrêkhốt phay đầu dưới tiện ren thang ngồi để nối với ống mẫu tương ứng, đầu trên mặt trong phần vát cơn được tiện ren tam giác để nối với giamốc cột cần khoan. • Mặt ngồi được tiện cơn và phay các lưới cắt nhằm việc kéo bộ dụng cụ khoan lên dễ dàng, hoặc gặp trường hợp bị vướng đá rơi hay sập lỡ, bao bùn vẫn cĩ thể vừa quay bộ khoan cụ cho các lưỡi cắt của pêrêkhốt phá các nút vướng, vừa kéo bộ dụng cụ lên. • Đường kính ngồi của pêrêkhốt phải bằng đường kính ngồi của ống mẫu và ống chống tương ứng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 91 BM. KHOAN & KHAI THÁC
94. 4. Các đầu nối chuyển tiếp b. Pêrêkhốt slam: dùng để nối cần khoan ống mẫu và ống slam lại với nhau. Phần mặt ngồi 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 cơn được tiện ren tam giác để nối với giá mốc cần. c. Pêrêkhốt nịng đơi: Dùng cho ống mẫu nịng đơi. 90o Rãnh ghi kí hiệu β B 40o Pêrêkhốt phay, slam Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 92 BM. KHOAN & KHAI THÁC
95. 5. Ống slam ‰ Cơng dụng ™ Dùng để đựng các hạt mùn khoan nặng và vụn bi mà dùng dung dịch khơng 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 cĩ dạng hình trụ rỗng, đầu trên vát đi 1 gĩc 300 và uốn cong vào phía trục. ™ Chiều dài: tùy thuộc lượng mùn khoan sinh ra trong 1 hiệp khoan, nhưng khơng nhỏ hơn 1,5m ™ Đường kính ngồi băng đường kính ngồi của Pêrêkhốt và ống mẫu tương ứng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 93 BM. KHOAN & KHAI THÁC
96. 5. Ống slam ‰ Phương pháp sử dụng ™ Khi lắp vào ống mẫu, cần siết 45o chặt và đảm bảo sự đồng trục. ™ Sau khi lấy bộống mẫu lên ở cuối hiệp khoan, mùn khoan Do L được lấy ra bằng cách treo ngược bộống mẫu rồi dùng vịi nước cho bơm ngược vào hoặc vừa đập vừa xoay nhưng tránh làm mĩp méo ống. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 94 BM. KHOAN & KHAI THÁC
97. 6. Cần khoan ‰ Dựa vào cách nối các cần lẻ với nhau thành cột cần khoan, người ta chia ra làm hai loại cần: Cần khoan nối bằng múpta – damốc và cần khoan nối bằng nhippen. ‰ Cần khoan nối bằng múpta – damốc ™ Được sử dụng chủ yếu trong phương pháp khoan hợp kim và khoan bi. ™ Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ, hai đầu cần, phía ngồi được tiện ren tam giác trên đoạn vát cơn 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 (gồm 2, 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 95 BM. KHOAN & KHAI THÁC
98. 6. Cần khoan ™ Mupta: là chi tiết để nối các cần lẻ thành cột cần dựng, hai đầu được tiện ren tam giác, cĩ độ cơn và bước ren tương ứng với cần khoan. ™ Bộ damốc: dùng để nối các cần dựng thành cột cần khoan cĩ cấu tạo gồm cĩ damốc dương và damốc âm. Damốc dương được nối vào đầu dưới, damốc âm được nối vào đầu trên của cột cần khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 96 BM. KHOAN & KHAI THÁC
99. 6. Cần khoan ‰ Cần khoan nối bằng nhippen ™ Phạm vi sử dụng: Thường dùng để khoan những lỗ khoan nơng, các lỗ khoan đường kính nhỏ. ™ Cấu tạo: Là một ống thép hình trụ được chế tạo theo ba cỡ đường kính ngồi: 33,5; 42 và 50mm, gồm cĩ hai loại. ™ Loại A cĩ một rãnh khấc để nối các đoạn cần lẻ thành cần dựng. ™ Loại B cĩ hai rãnh khấc dùng để nối các cần dựng thành cột cần khoan với nhippen loại A. Nhippen loại B cĩ 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. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 97 BM. KHOAN & KHAI THÁC
100. Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan 1. Cần khoan nối bằng mupta – damốc ‰ Ưu điểm ™ Đường kính ngồi của đầu nối mupta-damốc lớn hơn. Đường kính ngồi của cần khoan, vì vậy mối nối phải đảm bảo chắc, kín, giảm được độ mịn của cột cần khoan. ™ Do tiết diện lỗ bên trong cần lớn nên tổn thất thủy lực ít. ™ Tháo ráp nhanh, quá trình nâng, hạ bộ dụng cụ chỉ sử dụng ren của damốc nên bảo vệ được ren của cần. ™ Cho phép sử dụng elevatrơ bán tự động trong quá trình nâng hạ bộ dụng cụ. ‰ Nhược điểm ™ Vì đường kính ngồi của mupta-damốc và cần khoan chênh lệch nhau nên tạo ra các gờ, do đĩ khi kéo, tháo bộ dụng cụ cĩ thể gây ra hiện tượng vướng mắc vào miệng hoặc chân ống chống. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 98 BM. KHOAN & KHAI THÁC
101. Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan ™ Sự lưu thơng dung dịch ở khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan bị cản trở, khơng thích hợp khi phải khoan các lỗ cĩ đường kính nhỏ. 2. Cần khoan nối bằng nhippen ‰ Ưu điểm ™ Đường kính ngồi khơng thay đổi trên tồn bộ cột cần khoan, nên cho phép khoan với số vịng quay lớn và cĩ thể dùng lưỡi khoan cĩ đường kính ngồi gần bằng đường kính cần khoan. ™ Khoảng hở giữa cột cần khoan và thành lỗ khoan. Cĩ thể giảm xuống nhỏ nhất. Do đĩgiảm được ứng suất uốn và sử dụng của cột cần trong khi khoan. ™ Khi cần thiết, cĩ thể kéo cột cần khoan qua lỗ trục Spinden của đầu máy một đoạn dài. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 99 BM. KHOAN & KHAI THÁC
102. Ưu nhược điểm của hai loại cần khoan ‰ Nhược điểm ™ Tiết diện bên trong của các đầu nối nhỏ hơn nhiều so với tiết diện trong của cần, nên tổn thất thủy lực của dịng nước rữa lớn. ™ Các mối nối khơng đảm bảo độ cứng vững vi chiều dài đoạn ống nối cắt ren mỏng. ™ Ren nối của cần là ren thang, nên khơng bảo đảm được độ kín khít tuyệt đối, thời gian thao lắp lâu. ™ Cần chĩng bị mịn do va chạm trực tiếp với thành lỗ khoan, đặc biệt khi khoan những lỗ khoan xiên. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 100 BM. KHOAN & KHAI THÁC
103. 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 ngồi cần phải nhẵn: khơng rạn nứt và rỉ sét. ™ Cần khơng được cong quá 1mm/1m. ™ Độ mịn của cần khoan phải trong giới hạn cho phép. ™ Mupta, damốc khơng được mịn quá 3,5mm so với đường kính ngồi. ™ Trong quá trình khoan phải phân nhĩm cần ra để sử dụng, số cần trong một nhĩm yêu cầu chất lượng phải như nhau, cần càng tốt thì sử dụng ở chiều sâu càng lớn của lỗ khoan. ™ Mỗi cần dựng nên lắp từ 2 đến 3 vịng cao su bảo vệ. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 101 BM. KHOAN & KHAI THÁC
104. Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan ™ Để giảm độ rung cần khoan nên bơi mỡ chống rung. ™ Nếu cĩ thể nên sử dụng cần nặng thay thế cần thường ở phần sát lỗ khoan. ™ Các ren nối của damốc phải đảm bảo tốt. Nếu vặn cịn từ 1,2 đến 2 ren để chặt là ren đĩ quá mịn, Các damốc đĩ phải loại bỏ. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 102 BM. KHOAN & KHAI THÁC
105. Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan 2. Bão dưỡng cần khoan ™ Để tăng khả năng, thời hạn làm việc của cột cần khoan phải chú ý bảo dưỡng, cụ thể là: ™ Khi di chuyển khơng được quăng, quật làm cong cần khan và hỏng ren. ™ Các cần khoan chưa dùng phải bơi mỡ vào ren nối, các đầu ren phải được lắp vịng bảo vệ ren. ™ Khơng được để lẫn lộn các cần khoan cĩ chất lượng khác nhau. ™ Khi cần bảo quản lâu dài, phải tháo cần ra khỏi cần dựng, sắp xếp chúng trên đàkê cĩ 3 đàtrở lên. Để cần khoan khơng bị võng sinh ra cong cần. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 103 BM. KHOAN & KHAI THÁC
106. 7. Cần nặng ‰ Sử dụng cần nặng để tạo ra áp lực cần thiết lên đáy lỗ khoan và tăng độ cứng vững của phần cuối cốt cần khoan, giảm khả năng làm cong cần khoan, giảm độ mịn của cột cần khoan. ‰ Kinh nghiệm cho thấy đa số các trường hợp gãy cần đều nằm ở gần đoạn ống mẫu. ‰ Phần cột cần khoan hay bị gãy sẽ được thay bằng cần nặng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 104 BM. KHOAN & KHAI THÁC
107. Cần nặng ‰ Do đặc điểm cấu tạo của cần nặng, cách nối các cần với nhau cĩ thể thực hiện theo hai cách: bằng damốc hoặc nối trực tiếp với cần, giữa cần nặng và cần thường được nối với nhau bằng damốc chuyển tiếp. ‰ Khi sử dụng cần nặng cần chú ý tới những yêu cầu cơ bản sau: ™ Cột cần nặng được nối ngay vào phần cuối cột cần khoan và phải kiểm tra thật kỹ khi lắp ghép vì đây là đoạn dễ đứt gãy. ™ Đường kính cần nặng phải phù hợp với đường kính lỗ khoan (thường chọn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp đường kính) Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 105 BM. KHOAN & KHAI THÁC
108. Cần nặng ‰ Chiều dài cột cần nặng được tính theo cơng thức K .C L = ( m ) q trong đĩ: L: Chiều dài cột cân nặng, (m) C: Tải trọng chiều trục yêu cầu lên đáy lỗ khoan, (kg) K: Hệ số, thường lấy từ 1,25 đến 1,5 Q: Trọng lượng 1m cần nặng Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 106 BM. KHOAN & KHAI THÁC
109. 2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả 1. Đầu xa nhích 2. Quang treo 3. Xirêga 4. Mĩc treo giảm xĩc Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 107 BM. KHOAN & KHAI THÁC
110. 1. Đầu xa nhích 1. Cơng dụng ™ Đầu xanhích là 1 chi tiết dùng để nối giữa bộ phận quay (cột cần khoan) với bộ khơng quay (ống dẫn dung dịch từ máy bơm lên). ™ Ngồi ra cịn là nơi để thả hạt chèn khi bẻ mẫu, hoặc tiếp bi vào lỗ khoan bi. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 108 BM. KHOAN & KHAI THÁC
111. Đầu xa nhích 2. Cấu tạo ‰ Trong khoan xoay sử dụng phổ biến hai loại xanhích khơng cĩ quang treo (đơn giản) và cĩ quang treo. a. Loại xanhích đơn giản: ƒ Thường được dùng cho các lỗ khoan nơng, chiều sâu dưới 300m. Vỏ của xanhích được nối với cột cần khoan nên các chi tiết nối hoặc lắp chặt với vỏ đều quay trong khi khoan, riêng ty xanhích nối với đầu nối ba ngả rồi với nối với ống dẫn nước là các chi tiết khơng quay. ƒ Để làm kín giữa phần quay và khơng quay của đầu xanhích cĩ bố trí các vịng đệm kín và chúng được siết chặt lại bằng vịng êcu hãm. Phốt đệm kín cĩ tác dụng chắn giữ dầu bơi trơn trong các ổ bi của đầu xanhích. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 109 BM. KHOAN & KHAI THÁC
112. Đầu xa nhích b. Loại xanhích cĩ quang treo: ƒ Thường dùng khi khoan các lỗ khoan sâu, ngồi nhiệm vụ làm chi tiết nối giữa bộ phận quay và khơng quay, loại cĩ quang treo được mĩc với mĩc của rịng rọc động để tời điều chỉnh áp lực chiều trục và dao động của bộ dụng cụ khoan lên xuống khi cần thiết. ƒ Tùy theo phạm vi sử dụng mà loại Xanhích cĩ quang treo được chọn với các tải trọng nâng của quang treo là 2,5; 5; 10 và 25 tấn. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 110 BM. KHOAN & KHAI THÁC
113. Đầu xa nhích 3. Cách sử dụng ™ Chọn loại phù hợp với tải trọng nâng cho phép và chiều sâu của lỗ khoan. ™ Thường xuyên phải chăm sĩc để thay dầu, bơm mỡ đúng định kỳ theo dõi các bộ phận làm kín chống rị rĩ. Trường hợp các vịng đệm kín, ty xanhích quá mịn phải thay mới để bảo đảm độ kín chắc. ™ Đề phịng trong quá trình làm việc đầu xanhích cĩ thể bị tuột ra. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 111 BM. KHOAN & KHAI THÁC
114. Xa nhích cĩ quang treo 1-Đầu nối; 2-Trục Spinden; 3- Vịng phớt chắn dầu; 4-Nắp dưới; 5-Ổ bi đíp; 6-Ổ bi chặn; 7-Vỏ; 8-Ổ bi đỡ; 9-Nắp an tồn; 10-Quang treo; 11-Vịng 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 112 BM. KHOAN & KHAI THÁC
115. 2. Elevatơ ‰ Elêvatơ dùng để mĩc 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 chĩng. Vịng chốt của elêvatơ cĩ chốt giữ cĩ thể trượt lên, trượt xuống theo thân của nĩ. ‰ Do đĩ khi mĩc elêvatơ vào cột cần khoan phải nâng nĩ lên trên cùng để “mở cửa” cho cột cần bắt vào, cịn khi đã mĩc xong phải bật vịng chốt xuống, xoay cho chốt vào vị trí rãnh khĩa giữ khơng cho cột cần khoan tuột ra trong quá trình kéo thả. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 113 BM. KHOAN & KHAI THÁC
116. Elevatơ ‰ Khi sử dụng elêvatơ, cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng, kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phù hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngồi của elêvatơ ghi ký 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 114 BM. KHOAN & KHAI THÁC
117. 3. Quang treo ‰ Dùng để mĩc vào dưới xanhích đơn giản khi khoan, hoặc mĩc vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ khoan nơng. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 115 BM. KHOAN & KHAI THÁC
118. 4. Xirêga ‰ Dùng để nối giữa rịng rọc động với tải trọng nâng thơng qua elêvatơ hoặc quang treo. Các xirêga ( quai treo nâng) thường cĩ sức nâng 4, 5,10 tấn. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 116 BM. KHOAN & KHAI THÁC
119. 5. Mĩc treo giảm xĩc ‰ Mĩc treo giảm xĩc là chi tiết nối giữa rịng rọc động với xanhích. ‰ Cĩ quang treo khi khoan, hoặc giữa rịng rọc động với elêvatơ khi nâng, hạ bộ dụng cụ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 117 BM. KHOAN & KHAI THÁC
120. Mĩc treo giảm xĩc ‰ Tác dụng của mốc treo giảm xĩc; ™ Giảm chấn động trong quá trình nâng bộ dụng cụ khoan ra khỏi lỗ khoan ™ Đảm bảo cho mẫu khơng bị tụt ra khỏi ống mẫu ™ Mặt khác nhờ cĩ cơ cấu lị xo và bạc quay nên mĩc treo giảm xĩc loại trừ được khả năng xoắn cáp trong quá trình kéo thả dụng cụ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 118 BM. KHOAN & KHAI THÁC
121. 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 119 BM. KHOAN & KHAI THÁC
122. 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 120 BM. KHOAN & KHAI THÁC
123. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 2. Khĩa bản lề 2 cột: Dùng để thả hoặc lắp cần khoan. Kích thước của khĩa cũng được chế tạo phù hợp với đường kính của cần khoan. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 121 BM. KHOAN & KHAI THÁC
124. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 3. Khĩa gọng ơ: • Để trực tiếp vào rãnh khấc của nhippen hoặc damốc rồi vặn chặt lại bằng cách đập mạnh vài cái sau khi đã dùng khĩa bản lề vặn, hoặc trước khi tháo cần khoan bằng khĩa bản lề, phải dùng khĩa này để “cơng” đầu nối ra trước. • Kích thước của khĩa được chế tạo phù hợp với kích thước của từng loại nhippen hay damốc nối cột cần. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 122 BM. KHOAN & KHAI THÁC
125. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 4. Khơmút kẹp cần: Dùng để giữ, treo cột cần, hay khi cứu sự cố cĩ 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. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 123 BM. KHOAN & KHAI THÁC
126. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan ‰ Dụng cụ để tháo lấp ống mẫu, ống chống Pêrêkhốt, ống đựng mùn khoan ™ Khĩa bản lề: khĩa này cĩ thể lắp ở bất cứ vị trí nào trên thân ống. Mỗi loại khĩa dùng để tháo lắp được cho hai loại ống chống, ống đựng mùn khoan, perekhốt, ống mẫu cĩ đường kính tương ứng nối tiếp nhau. Khi tháo lắp bao giờ cũng phải dùng 2 khĩa, một giữ và một để vặn. ™ Khơmút kẹp ống: khơ mút kẹp ống dùng để kẹp chặt theo cột ống chống trên miệng lỗ khoan, đơi khi cũng dùng trong cơng tác kéo hoặc thả cột ống. Kích thước của khơmút phụ thuộc vào đường kính ống chống. ™ Khĩa xích: loại khĩa này cĩ khả năng dùng treo bất cứ cần ống nào cũng được. Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 124 BM. KHOAN & KHAI THÁC
127. 2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác ‰ Gồm cĩ các loại ta rơ để câu ống và cần khoan rơi trong giếng: ™ Loại khơng cĩ chuơng gọi là met trích ™ Loại cĩ chuơng cịn gọi là ta rơ chuơng hay colocon. ™ Ngồi ra tồn bộ các ta rơ cịn phân loại ra ta rơ trái (cĩ răng trái) và ta rơ phải (cĩ răng phải). ™ Các kích thước của ta rơ được cho trong sổ tay của tổ trưởng khoan. ‰ Ngồi các ta rơ cịn cĩ các dụng cụ cứu sự cố khác như: búa rung, tạ đập, kích thủy lực, kích cơ khí Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 125 BM. KHOAN & KHAI THÁC
128. III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC ‰ Điều kiện thực tập ƒ Trang thiết bị hiện cĩ tại xưởng thí nghiệm khoan – khai thác. ƒ Máy khoan tay và máy khoan XJ tại xưởng ƒ Hiện trường tại các cơng trình khoan – khai thác ƒ Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Cách thức tổ chức ƒ Tổ chức theo nhĩm tại xưởng ƒ Tổ chức theo nhĩm tại hiện trường Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 126 BM. KHOAN & KHAI THÁC
129. BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH ThS. HỒNG TRỌNG QUANG ThS. BÙI TỬ AN Bộ mơn : Khoan và Khai thác Tel : 84-8-8654086
130. 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 128 BM. KHOAN & KHAI THÁC
131. I. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Nội dung: ™ Tổ chức đội khoan khảo sát địa chất cơng trình. ™ Cơng tác chuẩn bị. ™ Thực hiện quy trình thi cơng 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 129 BM. KHOAN & KHAI THÁC
132. 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 cơng trình ). ™ Ghi chép về tổ chức đội khoan. ™ Tham gia thực hiện cơng tác chuẩn bị trước khi khoan: (Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng tháp ). ™ Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan khảo sát địa chất cơng trình. ™ Tham gia vận hành và thao tác khoan khảo sát ĐCCT. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 130 BM. KHOAN & KHAI THÁC
133. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về quy trình lấy mẫu, mơ tả và đánh giá chất lượng mẫu. ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về cơng tác bảo quản và ghi nhãn mẫu. ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về cơng tác thí nghiệm tại hiện trường thực tập. ™ Vẽ, mơ tả cột địa tầng tại vị trí thực tập khoan khảo sát ĐCCT. ™ Tham gia cơng tác lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 131 BM. KHOAN & KHAI THÁC
134. 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 132 BM. KHOAN & KHAI THÁC
135. 2.1 Giới thiệu ‰ Cĩ nhiều phương pháp khảo sát địa chất cơng trình và cĩ thể là tổ hợp các phương pháp được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật. ‰ Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải được nghiên cứu, xem xét của cán bộ khảo sát địa chất cơng trình. Các phương pháp này cĩ thể là xem các điểm lộ, các hố thử nơng, sâu, các giếng khoan, các lị dọc vỉa . ‰ Trong phạm vi tài liệu này sẽ quan tâm đến phương pháp khoan khảo sát địa chất cơng trình bao gồm các kiểu khoan tay, khoan đập cáp nhẹ, khoan guồng xoắn và khoan xoay máy. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 133 BM. KHOAN & KHAI THÁC
136. 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 134 BM. KHOAN & KHAI THÁC
137. 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 cĩ đường kính từ 75-132mm gồm cĩ các kiểu lưỡi khoan: xoắn ruột gà, lưỡi khoan thìa, lưỡi khoan hợp kim, choịng đập, ống múc mùn khoan và các ống mẫu theo các quy phạm khác nhau. • Ví dụống mẫu thành mỏng Φ75 theo quy phạm ASTM, ống mẫu đường kính Φ110 gồm hai mảnh tháo rời theo quy phạm Liên xơ cũ. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 135 BM. KHOAN & KHAI THÁC
138. Khoan tay ƒ Khoan xoay tay cĩ thể kết hợp với khoan đập tay khi phải khoan qua khối đất cứng như sạn laterite, đá lăn . . . khi đĩphải dùng hệ địn bẩy vuơng gĩc với cần khoan. Kéo cần khoan bằng tay và thả với bộ dụng cụ rơi tự do bằng sợi dây mềm. ƒ Trong khoan xoay tay, khi cần tăng tải trọng lên đáy người ta cĩ thể gia tải lên đầu cần bằng các vật liệu như đáhoặc gang, thép . . . ƒ Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay cĩ thể đạt được chiều sâu tới 30m đối với đất đácấp I-II, đất cấp III cĩ thể đạt được chiều sâu từ 15-20m. ƒ Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng hoặc bằng gỗ, nếu trường hợp khoan độ sâu dưới 6m cĩ thể khơng cần dùng tháp. Khoan tay rất thuận lợi trong vùng chật hẹp, lầy lội, khĩ thi cơng. Tuy nhiên nĩ cĩ nhiều hạn chế về phạm vi sử dụng. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 136 BM. KHOAN & KHAI THÁC
139. 2. Khoan đập cáp nhẹ ‰ Khoan đập cáp nhẹ là một biến tướng của các phương pháp khoan giếng tiêu chuẩn, nĩi chung, sử dụng một giàn khoan di động được thiết kế riêng cho cơng tác khảo sát đất nền. ‰ Đối với hầu hết cơng tác khảo sát, đĩ là giàn khoan cĩ tời với sức nâng từ 1 đến 2 tấn, được vận hành bằng động cơ diezen và tháp khoan cĩ chiều cao khoảng 6m. ‰ Với nhiều loại giàn khoan, các chân tháp gấp lại được tạo nên một rơmoĩc đơn giản, cĩ thể kéo đi bằng một xe nhẹ. Mũi khoan cắt sét được dùng trong lỗ khoan khơ. ‰ Ống khoan chỉ được sử dụng khi nước ở đáy lỗ khoan đủ ngập phần dưới của ống. Do đĩcần đổ thêm nước vào lỗ khoan khi khoan qua lớp đất khơ khơng dính nếu dùng ống khoan. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 137 BM. KHOAN & KHAI THÁC
140. Khoan đập cáp nhẹ ‰ Các phương pháp nêu trên cĩ thể khơng phù hợp với các đối tượng khảo sát địa kỹ thuật địi hỏi lỗ khoan phải được khoan trong điều kiện khơ, hoặc với mực nước trong hố khoan được giữởmực nước dưới đất tự nhiên. ‰ Trong những trường hợp đĩ, cần chấp nhận một pượng pháp khoan kém hiệu quả hơn với bộ khoan đập cáp. ‰ Chẳng hạn, khi khoan qua sét quánh dưới nước cĩ thể phải sử dụng choịng khoan và ống khoan hay là chấp nhận một phương pháp khác như khoan cơ khí. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 138 BM. KHOAN & KHAI THÁC
141. Khoan đập cáp nhẹ ‰ Khoan đập cáp nhẹ thích hợp với đất đáyếu. ‰ Kích thước ống chống lỗ khoan và mũi khoan thường là 150mm, 200mm, 250mm và 300mm, khoan được tới độ sâu lớn nhất chừng 60m trong địa tầng thích hợp. ‰ Bộ khoan này cĩ thể cĩ một cơ cấu thủy lực để điều khiển một bộ gá khi cần khoan xoay dùng cho việc lấy lõi đá. ‰ Mũi khoan đập nhờ cáp tời để thực hiện động tác đập và gồm cĩ choịng cắt sét dùng cho đất dính, mũi khoan thìa hoặc ống đĩng dùng cho đất khơng dính, choịng để đập vỡ đávànhững lớp cứng. ‰ Choịng cắt và ống múc lấy lên vật liệu đã bị phá huỷ nĩi chung là đủ đại diện, cho phép nhận biết địa tầng. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 139 BM. KHOAN & KHAI THÁC
142. Khoan đập cáp nhẹ ‰ Hiện nay ở nước ta cịn cĩ một số trường hợp cải tiến khoan đập cáp nhẹ trên thành một giàn khoan cơ động và gọn nhẹ hơn. ‰ Sợi cáp đập được chuyển đổi thành một sợi chắc mềm, phanh hãm và thả bộ dụng cụ qua một cơ cấu tang tời phụ. ‰ Bộ dụng cụ được nâng lên khỏi đáy giếng khoảng từ 15-25mm tùy theo độ cứng của đất và tần số đập thay đổi 60-80 lần/phút. ‰ Mỗi lần đập cần khoan được xoay đi một gĩc từ 100 -150 nhờ xoay tay kha mút kẹp cần. Làm sạch mùn khoan trên đáy bằng bơm dung dịch kiểu piston tác dụng kép. ‰ Phương pháp này cĩ thể khoan tới độ sâu 50m trong đất đácấp III và năng suất khoan đạt 2-3m/giờ trong đất đá này. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 140 BM. KHOAN & KHAI THÁC
143. 3. Khoan guồng xoắn ‰ Khoan guồng xoắn thường sử dụng lưỡi khoan cánh xoắn liên tục cĩ chuơi rỗng (lưỡi khoan ruột gà). Chúng thích hợp để khoan xoắn vào đất dính. ‰ Khi khoan, đoạn chuơi rỗng được nút lại tại đầu dưới. Nút này cĩ thể tháo ra để hạống lấy mẫu xuống qua lịng chuơi và ấn vào đất bên dưới mũi khoan. ‰ Việc sử dụng lưỡi khoan cĩ chuơi rỗng trong đất khơng dính thường gặp khĩ khăn là làm thế nào ngăn cản vật liệu chui vào đoạn chuơi rỗng khi tháo nút ra. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 141 BM. KHOAN & KHAI THÁC
144. Khoan guồng xoắn ‰ Khi gặp đá, nĩ cĩ thể trở thành khoan lấy lõi cũng nhờ đoạn chuơi rỗng đĩ. Thơng thường, lưỡi khoan xoắn cĩ chuơi rỗng đường kính khoảng 75mm và 125mm sẽ tạo ra lỗ khoan đường kính chừng 150mm và 250mm tương ứng, tới độ sâu 30m đến 50m. ‰ Khoan cánh xoắn liên tục (khoan xoắn) địi hỏi năng lượng cơ học và trọng lượng khá lớn, do đĩ thường được đặt trên một xe tải nặng. ‰ Những mảnh vụn khoan được đưa lên mặt đất nhờ cánh xoắn của lưỡi khoan, chỉ cho một hướng dẫn rất sơ bộ về độ sâu và đặc tính của địa tầng. ‰ Cĩ thể giám định chính xác từng khoảng địa tầng khơng liên tục từ các mẫu khoan lấy được qua thân rỗng của lưỡi khoan. ‰ Ở địa tầng tự chống đỡ được, cĩ thể dùng cần đặc và mũi khoan thích hợp. Mũi khoan được kéo lên mặt đất mỗi khi cần moi đất đára. Cĩ thể tiến hành lấy mẫu đĩng và thí nghiệm trong lỗ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 142 BM. KHOAN & KHAI THÁC
145. 4. Khoan xoay máy ‰ Các máy khoan xoay sử dụng trong khoan khảo sát cơng 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 cụở phương pháp khoan xoay này giống các phương pháp khoan xoay thăm dị khống sản cứng và khoan thăm dị-khai thác nước nhưng kích thước và qui mơ nhỏ hơn. ‰ Một điều đặc biệt nữa là các thiết bị khoan khảo sát địa chất cơng trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp, trục spindel. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 143 BM. KHOAN & KHAI THÁC
146. 4. Khoan xoay máy ‰ Các thiết bị loại này thường gặp ở Việt nam là XJ-100 (Trung quốc), ZuΦ 75, 150 (Liên xơ), CANO (Japan), Longer (USA) . . ‰ Lưỡi khoan trong phương pháp khoan xoay máy sử dụng giống như khoan thăm dị khống sản. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 144 BM. KHOAN & KHAI THÁC
147. Khoan xoay máy ‰ Trong đất đámềm, bở rời sử dụng các loại choịng để phá tồn đáy như các choịng 2 cánh kiểu đuơi cá, choịng 2 cánh cĩ gắn hợp kim chống mài mịn. ‰ Dung dịch khoan được sử dụng là dung dịch nước thiên nhiên trộn với đất sét khi khoan qua các địa tầng cịn gọi là dung dịch sét tự nhiên. Nĩ ít làm biến đổi tính chất của mẫu đất và các địa tầng khoan. ‰ Những trường hợp đặc biệt khi khoan qua các địa tầng bở rời, cát chảy cĩ thể cho phép khoan xoay bằng dung dịch sét nhân tạo để khống chế sập lỡ thành lỗ khoan, nhưng sử dụng dung dịch lỗng cĩ độ nhớt và tỷ trọng càng nhỏ càng tốt. ‰ Khi cần đĩng mẫu nguyên dạng cũng dùng các bộống mẫu theo quy phạm sẽ trình bày ở các phần dưới. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 145 BM. KHOAN & KHAI THÁC
148. 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 thiết bị đào ‰ Ống lấy mẫu hở ‰ Ống lấy mẫu thành mỏng ‰ Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm ‰ Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ‰ Mẫu lõi khoan xoay Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 146 BM. KHOAN & KHAI THÁC
149. Các nguyên tắc chung ‰ Việc chọn kĩ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào chất lượng mẫu yêu cầu và đặc điểm của đất, đặt biệt là mức độ đất bị phá hoại do quá trình lấy mẫu. ‰ Cần nhớ rằng tính chất của đất nguyên trạng tại hiện trường thường bị chi phối bởi sự hiện diện bởi những chổ yếu và những gián đoạn. ‰ Do đĩcĩthể cĩ những mẫu tốt nhưng khơng đại diện cho đất nguyên trạng. Trong việc chọn phương pháp lấy mẫu phải xác định rõ đĩlà 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 147 BM. KHOAN & KHAI THÁC
150. Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu a. Lấy mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào trong quá trình khoan b. Lấy mẫu đĩng, trong đĩmột ống hoặc ống mẫu tách đơi cĩ mép cắt sắt ở mút dưới được ấn vào đất bằng lực ép tĩnh hoặc bằng va đập động. c. Lấy mẫu xoay – trong đĩ ống với bộ phận cắt ở mút dưới sẽ xoay vào đất, do đĩtạo ra mẫu lõi. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 148 BM. KHOAN & KHAI THÁC
151. Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu ‰ Các mẫu lấy được bằng kĩ thuật b, c thường là đủ nguyện vẹn để cĩ thể xem xét kiến trúc của đất nền bên trong mẫu. ‰ Chất lượng của những mẫu như vậy cĩ thể thay đổi nhiều, tùy theo kĩ thuật và những điều kiện đất và thường cho thấy một mức độ phá hoại nhất định. ‰ Các mẫu nguyên vẹn bằng kĩ thuật b, c thường được lấy theo hướng thẳng đứng, nhưng cĩ thể lấy theo hướng đặc biệt để khảo sát những đặc điểm riêng. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 149 BM. KHOAN & KHAI THÁC
152. Chất lượng mẫu ‰ Quy trình lấy mẫu phải được lựa chọn trên cơ sở chất lượng mẫu được yêu cầu và sẽ được đánh giá phần lớn theo mức độ thích hợp của mẫu cho các thí nghiệm trong phịng tương ứng. ‰ Một phân loại mẫu đất đề xuất ở Đức đã cung cấp một cơ sở hữu ích cho phân loại các mẫu theo chất lượng. Chất lượng Các tính chất cĩ thể xác định được đủ độ tin cậy Phân loại, độ ẩm, dung trọng, độ bền, biến dạng và Loại 1 các đặc trưng cố kết Loại 2 Phân loại, độ ẩm, dung trọng Loại 3 Phân loại, độ ẩm Loại 4 Phân loại Loại 5 Khơng (trừ thứ tự các tầng) Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 150 BM. KHOAN & KHAI THÁC
153. Chất lượng mẫu ‰ Những thí nghiệm phân loại trong phịng chỉ phù hợp với đất cịn phân loại chất lượng cĩ thể áp dụng cho các mẫu đá khi xét về các tính chất khác. ‰ Trong một số trường hợp dù sử dụng phương pháp nào để lấy mẫu cũng chỉ cĩ thể lấy được mẫu bị phá hoại ít nhiều. Tức là tốt nhất chỉ là loại 2. ‰ Kết quả thí nghiệm về độ bền và tính nén lún tiến hành trên những mẫu đĩphải được xử lí thận trọng. Các mẫu thuộc các loại 3, 4 và 5 nĩi chung được coi như “mẫu phá hoại”. ‰ Điều này cần xem xét tiếp trong việc lựa chọn các qui trình để lấy mẫu loại 1 là kích thước của mẫu. Điều này được xác định phần lớn bởi kiến trúc của đất đámà đối với riêng đất, thường hay gọi là “kết cấu”. ‰ Khi đất cĩ những gián đoạn định hướng bất kỳ, chẳng hạn như trong đất là sét thì đường kính mẫu hoặc bề rộng mẫu càng lớn so với khoảng cách giữa các gián đoạn càng tốt. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 151 BM. KHOAN & KHAI THÁC
154. Chất lượng mẫu ‰ Nĩi cách khác khi đất đáchứa những gián đoạn cĩ định hướng rõ rệt, chẳng hạn như các nứt nẽ trong đá, cĩ thể cần lấy các mẫu cĩ định hướng đặc biệt. ‰ Đối với đất mịn đồng nhất và đẳng hướng, cĩ thể sử dụng mẫu cĩ đường kính nhỏ tới 35mm. Tuy nhiên thường thì các mẫu đường kính 100mm hay được sử dụng hơn, ví kết quả thí nghiệm trong phịng lúc đĩcĩthể đại diện cho khối đất. Trong những trường hợp đặc biệt, các mẫu cĩ đường kinh 150mm và 200mm cũng được sử dụng. ‰ BS 1377 và BS 1924 đưa ra những chi tiết chính xác về khối lượng mẫu cho mỗi mẫu thí nghiệm. Khi biết số lượng áng chừng các thí nghiệm, thật dể ước lượng tổng lượng đất cần lấy. ‰ Khi chưa biết chương trình thí nghiệm trong phịng, 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 thước mẫu cần thiết được nêu ở BS 812: phần 1. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 152 BM. KHOAN & KHAI THÁC
155. Chất lượng mẫu ‰ Bảng 1: Khối lượng mẫu đất cần thiết cho một số thí nghiệm trong phịng Khối lượng mẫu Mục đích của mẫu Loại đất cần thiết Giám định đất kể cả các giới Sét, bụi, cát 1kg hạn Atterberg; phân tích rây; Sỏi nhỏ và vừa 5kg các thí nghiệm độ ẩm và hàm lượng sunfat Sỏi to 30kg Thí nghiệm đầm chặt Tất cả các loại đất 25kg đến 60kg Nghiên cứu tồn diện vật Sét, bụi, cát 100kg liệu xây dựng, kể cả gia cố Sỏi nhỏ và vừa 130kg đất Sỏi to 160kg Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 153 BM. KHOAN & KHAI THÁC
156. 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 cĩ nguy cơ là các mẫu cĩ thể khơng đại diện thực sự cho loại trầm tích. ‰ Đặc biệt là trường hợp đất khơng dính, chứa những hạt mịn cĩ khuynh hướng bị nước rửa làm trơi mất khỏi dụng cụ. Điều này cĩ thể khắc phục được một phần bằng cách đặt tồn 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 nĩi chung cĩ thể mong đợi từ một số phương pháp khoan: ™ Các mẫu phá hoại từ các lỗ khoan thơ dùng thiết bị đập cáp hoặc bằng mũi khoan xoay. ™ Các mẫu phá hoại lấy được từ lỗ khoan dùng thiết bị đập cáp hoặc bằng mũi xoay trong điều kiện cĩ nước. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 154 BM. KHOAN & KHAI THÁC
157. Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào ™ Các mẫu phá hoại trong đất khơng dính từ một lỗ khoan bất kì, bằng phương pháp khoan mà trong đĩvật liệu vụn (mùn khoan) do khoan được bơm rửa ra ngồi lỗ khoan, chẳng hạn như khoan xoay, khoan rửa. ‰ Khối lượng mẫu cần thiết cho các mục đích được xác định bởi đặc điểm của đất và các thí nghiệm phải làm Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 155 BM. KHOAN & KHAI THÁC
158. Ống lấy mẫu hở ‰ Dụng cụ lấy mẫu ống hở gồm chủ yếu một ống hở tại một đầu và đầu kia lắp các phương tiện để gá cần khoan. Một van chống hồi lưu cho phép thốt khơng khí hoặc nước khi mẫu lọt vào trong ống và giúp cho việc giữ mẫu khi nâng dụng cụ lên khỏi đất. ‰ Hình 2.1 giới thiệu những chi tiết cơ bản của dụng cụ lấy mẫu thích hợp cho sử dụng chung – gồm một ống mẫu đơn và một đế cắt đơn giản. Việc sử dụng ổ cắm (khớp nối) và bộ phận giữ mẫu được đề cập ở phần sau. Một loại ống mẫu khác thì cĩ kèm theo một ống lĩt bên trong tháo lắp được. ‰ Yêu cầu cơ bản của một dụng cụ lấy mẫu là khi được ấn vào đất, nĩ nhào nặn và phá hoại đất càng ít càng tốt. ‰ Mức độ phá hoại được kiểm sốt bởi ba đặc điểm của thiết kế:để cắt, ma sát thành bên trong và van chống hồi lưu (van một chiều). Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 156 BM. KHOAN & KHAI THÁC
159. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 157 BM. KHOAN & KHAI THÁC
160. Ống lấy mẫu hở ‰ Quy trình lấy mẫu theo những bước sau: 1. Trước khi lấy mẫu, đáy lỗ khoan hoặc bề mặt hố đào mặt lị phải được dọn thật sạch vật liệu đã trở nên kém chặt hay bị phá hoại. 2. Một phần hoặc tồn bộ vật liệu bị tơi xốp hoặc bị phá hoại sẽ đi vào khoảng khơng ở bên trên của ống đĩng mẫu. 3. Ở dưới mực nước ngầm thì một số loại đất bị phân phiến, phân bốở dưới lỗ khoan hoặc hố đào cĩ thể bị phá hoại, nếu áp lực nước tự nhiên trong đất phân phiến vượt quá áp lực của nước trong lỗ khoan hoặc hố đào. 4. Để ngăn ngừa hiệu ứng này, cần phải giữ mực nước trong lỗ khoan cao hơn mực nước dưới đất tương ứng tại vị trí của mẫu. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 158 BM. KHOAN & KHAI THÁC
161. Ống lấy mẫu hở 5. Ống mẫu cĩ thể được đĩng vào trong đất bằng phương thúc động – dùng quả tạ rơi hoặc búa trượt, hoặc bằng lực ép tĩnh liên tục – dùng kích thủy lực, khối rịng rọc và dây. 6. Một số bằng chứng đã cơng bố cho thấy các quy trình đĩng động hay tĩnh sẽ gây ra phá hoại mẫu ít hơn; và đối với phần lớn điều kiện đất cĩ lẽ khơng cĩ sự khác nhau đáng kể. Lực đĩng cho mỗi mẫu cĩ thể được ghi lại để làm chứng chỉ về độ sệt của đất. 7. Khoảng tiến sâu của dụng cụ khi đĩng phải được kiểm sốt và ghi lại, vì tiến xa thì đất sẽ bị nén trong ống mẫu. Một dụng cụ lấy mẫu khoảng khơng “đĩng quá” – xem hình, cho phép ống mẫu đựng đầy mà khơng nguy cơ làm hư hỏng mẫu. 8. Sau khi đĩng phải kéo đều ống mẫu lên. Ghi chiều dài của mẫu đã lấy được, so sánh với chiều dài của mẫu trong dụng cụ và lượng chênh lệch phát hiện. Chẳng hạn nếu chiều dài của mẫu nhỏ hơn so với chiều dài đã đĩng, thì mẫu đã bị nén ít nhiều hoặc dụng cụ lấy mẫu đã để cho mẫu trượt ra ngồi khi dụng cụ được kéo lên. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 159 BM. KHOAN & KHAI THÁC
162. Ống lấy mẫu thành mỏng ‰ Các ống mẫu thành mỏng được sử dụng cho các loại đất đặc biệt nhạy với sự phá hoại do lấy mẫu; nĩ gồm một ống thép thành mỏng và ở phía dưới được tiện thành lưỡi cắt với khoảng hở trong nhỏ. ‰ Tỉ số diện tích khoảng 10%. Những ống mẫu như vậy chỉ thích hợp từ đất mịn cho đến độ sệt quánh và khơng cĩ các hạt lớn. Chúng thường cho mẫu loại 1 trong tất cả các đất dính mịn, kể cả sét nhảy, miễn là đất khơng bị phá hoại do việc khoan lỗ. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 160 BM. KHOAN & KHAI THÁC
163. Ống lấy mẫu thành mỏng ‰ Thường nhận được càc mẫu cĩ đường kính giữa 75mm và 100mm; các mẫu cĩ đường kính tới 250mm được lấy cho các mục đích riêng. ‰ Cần nhận xét rằng sẽ xảy ra sự phá hoại ở đáy lỗ khoan trong đất yếu, dưới một độ sâu nào đĩ, do sự giải phĩng ứng suất. Vì vậy người ta thích lấy mẫu pittơng thâm nhập thật sâu xuống bên dưới đáy lỗ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 161 BM. KHOAN & KHAI THÁC
164. Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm ‰ Dùng cho mục đích chung. Ống mẫu hở đường kính 100mm là dụng cụ lấy mẫu hay dùng với khoan đập cáp và cĩ thể dùng trong các loại đất dính, trong đáyếu. Chẳng hạn như đáphấn và đá macnơ Keuper đã bị phong hĩa. ‰ Trong đất dính hạt mịn, khơng nhạy cĩ độ sệt quánh hoặc thấp hơn, thiết bị cĩ thể cung cấp được mẫu loại 1, hoặc cĩ nhiều khả năng hơn – mẫu loại 2. ‰ Trong sét chảy, cĩ thể lấy được mẫu loại 2. ‰ Trong vật liệu dịn hoặc nứt nẻ dày, như mốt số đáyếu và sét cứng, cũng như vật liệu đáthìống mẫu lấy được mẫu loại 3; vì việc lấy mẫu gây ra phá hoại trong những vật liệu này, nên chất lượng mẫu sẽ giảm từ loại 3 đến loại 4, nếu cĩ đổ nước vào lỗ khoan. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 162 BM. KHOAN & KHAI THÁC
165. Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm ‰ Thiết bị lấy mẫu minh họa gồm cĩ một ống mẫu, dài khoảng 450mm, với một mũi cắt vát vào bằng ren và một đầu đĩng. Tỉ số diện tích khoảng 30%. Các ống mẫu cĩ thể nối với nhau bằng các vịng nối để tạo nên một dụng cụ lấy mẫu dài hơn. ‰ Hai ống mẫu tiêu chuẩn sẽ tạo nên một ống mẫu khoảng 1m, thường được sử dụng để lấy mẫu sét yếu; tuy nhiên sự tăng chiều dài cĩ thể gây ra phá hoại mẫu ít nhiều. ‰ Trong những đất cĩ lực dính thấp như bụi hoặc cát mịn lẫn bụi, mẫu cĩ thể bị rơi ra khi kéo dụng cụ từ đất lên. Việc thu mẫu cĩ thể được cải thiện bằng cách thêm vào một lượng chi tiết giữ lõi giữ mép cắt và ống mẫu như nêu ở hình 2.1. Khi dùng chi tiết giữ lõi, chất lượng mẫu khơng tốt hơn loại 3. ‰ Các ống mẫu nhỏ hơn (khoảng 50mm hoặc 75mm) cĩ thể được dùng, nếu việc sử dung ống mẫu 100mm gặp trở ngại, hoặc do kích thước lỗ khoan. Các ống mẫu nhỏ hơn cũng được thiết kế tương tự, ngoại trừ chân cắt khơng tháo ra được. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 163 BM. KHOAN & KHAI THÁC
166. Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ‰ Ống mẫu tách được dùng trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và được mơ tả trong thí nghiệm 19 của BS 1377. ‰ Lấy mẫu đường kính 35mm và cĩ tỉ số diện tích khoảng 100%. ‰ Được sử dụng để lấy các mẫu nhỏ, nhất là dưới những điều kiện cản trở việc sử dụng ống mẫu 100mm phổ thơng và cho phép lấy được các mẫu loại 3 hhoặc loại 4. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 164 BM. KHOAN & KHAI THÁC
167. Mẫu lõi khoan xoay ‰ Các mẫu cĩ được bằng cách khoan lấy lõi theo quy trình nêu trên. Chất lượng mẫu cĩ thể biến đổi đáng kể theo các đặc trưng của đất nền và kiểu thiết bị lấy lõi đã dùng. Kích thước ống lõi và kích thước lõi được liệt kê thành bảng. ‰ Trong hầu hết các đá, lõi thích hợp sẽ nhận được bằng cách dùng ống lõi kép cĩ khớp khuyên, với lõi cĩ kích thước khơng nhỏ hơn khoảng 70mm đướng kính. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 165 BM. KHOAN & KHAI THÁC
168. Mẫu lõi khoan xoay ‰ Việc giảm cỡ lõi tới 55mm đường kính, cĩ thể thích hợp trong đá nguyên trạng và sự tăng lõi tới khoảng từ 100mm và 150mm đường kính, bao giờ cùng mang lại kết quả tốt hơn trong đáyếu, bị phong hĩa hoặc nứt nẻ. ‰ Trong đáyếu, phong hĩa hoặc nứt nẻ lõi tốt nhất cĩ thể nhận được bằng cách dùng ống lõi ba, trong đĩ ống trong sẽ chứa một ống mẫu tháo lắp được hoặc ống lĩt. ‰ Ống lĩt cĩ thể làm bằng nhiều loại vật liệu. Các loại hình ống lĩt bao gồm: ống tách, ống kim loại khơng cĩ đường nối và ống lĩt bằng chất dẻo, cả cứng và mềm. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 166 BM. KHOAN & KHAI THÁC
169. 2.4 Bảo quản và ghi nhãn mẫu ‰ Khái quát ‰ Ghi nhãn ‰ Mẫu đất khơng 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 167 BM. KHOAN & KHAI THÁC
170. Khái quát ‰ Các mẫu đã tốn kém một số tiền đáng kể mới lấy dược nên phải xử lý thật thận trọng. Tính hữu ích của kết quả thí nghiệm trong phịng phụ thuộc vào chất lượng mẫu ở thời điểm thí nghiệm. ‰ Do vậy điều quan trọng là thiết lập một quy trình thuận tiện để bảo quản và ghi nhãn cho mẫu, cũng như để bảo quản vả chuyên chở sao cho chúng khơng bị hư hỏng và cĩ thể dể nhận biết, để lấy ra từ kho mẫu khi cần. ‰ Các mẫu phải được che chở khỏi sương giá làm hỏng chúng, khỏi bị nung nĩng và chịu biến thiên nhiệt độ quá mức – cĩ thể làm hỏng vật liệu bọc mẫu, đựng mẫu và làm hư hỏng thêm mẫu. ‰ Nhiệt độ nơi cất mẫu sẽ chịu ảnh hưởng của khí hậu, nhưng cĩ kiến nghị rằng mẫu phải được cất giữởnhiệt độ thấp nhất thực tế cĩ thể được, là trong khoảng 2oC đến 45oC. Dao động nhiệt độ trong kho khơng vượt quá 20oC. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 168 BM. KHOAN & KHAI THÁC
171. Ghi nhãn ‰ Tất cả các mẫu phải được ghi nhãn ngay sau khi lấy khỏi lỗ khoan hoặc hố đào. ‰ 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 thơng tin cần thiết về mẫu, và vần cĩ 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 khơng tẩy được và đủ bền khi ảnh hưởng của mơi trường và vận chuyển mẫu. ‰ Bản thân mẫu phải cĩ hơn 1 nhãn hoặc những phương tiện khác để xác định, sao cho cĩ thể nhận ra mẫu nếu 1 nhãn bị hỏng. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 169 BM. KHOAN & KHAI THÁC
172. Ghi nhãn ‰ Nhãn mẫu điển hình thích hợp cho những mẫu khơng định hướng được nêu ở hình sau. ‰ Các tờ được đánh số theo từng loạt và đĩng thành quyển cĩ 2 liên. ‰ Mỗi tờ cĩ một phần cĩ thể xé được theo một đường đục lỗ và được dùng làm nhãn, phần cịn lại củng xé ra được, mang số loạt của nhãn và cĩ thể được đính vào như một phương tiện riêng để nhận biết. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 170 BM. KHOAN & KHAI THÁC
173. Ghi nhãn GHI CHÉP MẪU No 1234 Vị trí ngày tháng năm . Lỗ khoan đường kính ngồi 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 171 BM. KHOAN & KHAI THÁC
174. Mẫu đất khơng nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá ‰ Những nơi cần cĩ mẫu thử nhỏ để thí nghiệm, hoặc nơi cần bảo quản mẫu một thời gian dài trong điều kiện tốt cần xử lí mẫu như sau: ™ Ngay sau khi lấy từ hố khoan hoặc hố đào, mẫu phải được để trong hộp khơng bị ăn mịn, bền, cĩ khối lượng ít nhất 0,5kg, trong đĩmẫu chốn gần hết chỉ cịn khoảng trống tối thiểu chứa khơng khí. ™ Hộp đựng phải cĩ nắp đĩng kín hoặc gắn kín, sao cho độ ẩm tự nhiên của mẫu vẫn giữ được hoặc đến khi thí nghiệm trong phịng. ™ Đối với mẫu đácĩmột cách thay thế là bọc mẫu trong một lớp sáp. Loại parafin vi tinh thể hay được dùng, vì nĩ ít bị khơ ngĩt và nứt. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 172 BM. KHOAN & KHAI THÁC
175. Mẫu đất khơng nguyên trạng và mẫu thử nhỏ từ đá ™ Các mẫu khơng nguyên dạng lớn hơn, cần cho một số thí nghiệm trong phịng thì cĩ kệ đựng trong các hộp hoặc túi chất đẽo chắc chắn. ™ Hộp đựng mẫu được đánh số và tờ phiếu mẫu nhỏ xé ra hoặc nhãn mẫu phải được cho ngay vào hộp, ngay dưới nắp. Một nhãn giống hệt phải được dán cẩn thận bên ngồi hộp dưới lớp bọc cách nước (sáp hoặc chất dẻo). ™ Các hộp đựng phải được đĩng gĩi cẩn thận để đề phịng hư hỏng trong quá trình chuyên chở. ™ Trong khoảng thời gian mẫu để ở hiện trường hoạc trên đường vận chuyển đến kho, chúng phải được cách li chống sương và chống bị nung nĩng quá mức. ™ Đối với mẫu đánhỏ, số hiệu mẫu phải ghi bằng sơn ngay trên bề mặt mẫu hoặc gắn một nhãn. Sau đĩmẫu phải được bọc trong vài tờ giấy và đựng trong một hịm gỗ. Nên đặt trong giấy bọc một nhãn. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 173 BM. KHOAN & KHAI THÁC
176. Mẫu lấy bằng ống ‰ Những khiến nghị sau đây cĩ thể áp dụng cho tất cả các mẫu lấy bằng ống trừ những loại được lấy bằng ống thành dày. ‰ Những điều cần thận trọng về giữ và bảo quản mẫu phải được tuân thủ như những yêu cầu tối thiểu đồi với các mẫu được lấy bằng các phương pháp thơng thường. ‰ Trong những trường hợp đặt biệt cĩ thể cần phải cĩ biện pháp phịng ngừa tỉ mỉ hơn. ‰ Đối với những mẫu được giữ trong ống hoặc ống lĩt 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 174 BM. KHOAN & KHAI THÁC
177. Mẫu lấy bằng ống ‰ Sau đĩphải bọc vài lớp sáp nĩng chảy, tốt nhất là sáp vi tinh, đặt ở mỗi đầu một mút dày khoảng 25mm. Sáp nung chảy càng nguội càng tốt. Điều chủ yếu là thành ống phải sạch và khơng dính đất. ‰ Nếu mẫu rất xốp, nên đặt trước một tờ giấy sáp lên các đầu mẫu. Mọi khoảng trống cịn lại giữa đầu mút ống, hoặc ống lĩt và sáp phải được nhét chặt bằng vật liệu ít bị nén lún hơn mẫu và khơng cĩ khả năng hút nước từ mẫu; rồi đậy một tám nắp kín khít hoặc vặn chặt mũ cĩ ren tại mỗi đầu ống đựng hoặc ống lĩt. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 175 BM. KHOAN & KHAI THÁC
178. Mẫu lấy bằng ống ‰ Đối với những mẫu khác phải tuân theo quy trình sau: các mẫu khơng được giữ trong ống – phải được bọc tồn bộ bằng một số lớp parafin nĩng chảy, tốt nhất là loại sáp vi tinh, ngay sau khi gỡ khỏi dụng cụ lấy mẫu; rồi sau đĩphải 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 nĩ bằng giấy sáp trước khi dùng sáp chảy. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 176 BM. KHOAN & KHAI THÁC
179. Lấy lõi khoan xoay và bảo quản ‰ Sau khi ống đựng lõi mẫu kéo lên mặt đất phải cố gắng giữ gìn lõi. Đảm bảo sao cho chất lượng lõi được giữ càng gần giống trạng thái tự nhiên càng tốt, cho đến khi mẫu được đi lưu kho chính thức. ‰ Ngoại trừ những trường hợp đá nguyên khối và tương đối bền chắc, cịn thì lõi hầu như khơng thể tránh khỏi bị phá hoại khi được tháo ra từống mẫu đã giữởvị trí thẳng đứng, rồi đem đặt vào hộp. ‰ Ống mẫu phải được giữởvị trí nằm ngang rồi đùn lõi ra, vào một khay, theo cách nào để nĩ vẫn tiếp tục cĩ chỗ tựa. Khi đẩy lõi ra tốt nhất là theo cùng hướng như khi nĩ đã chui vào ống. ‰ Thiết bị đẩy lõi ra nên là kiểu pittơng, tốt nhất là kiểu vận hành bằng cơ khí, bởi vì kiểu đẩy bằng áp lực nước cĩ thể làm cho nước tiếp xúc với lõi và làm hỏng nĩ do ứng suất đột biến. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 177 BM. KHOAN & KHAI THÁC
180. Lấy lõi khoan xoay và bảo quản ‰ Cần nhận xét rằng trong những đáyếu, bị phong hĩa hoặc nứt nẻ, việc đẩy lõi ra cĩ thể dẫn tới phá vỡ lõi dù cĩ làm cẩn thận đi chăng nữa. ‰ Khi lấy lõi ra khỏi ống và sắp xếp vào hộp, phải thận trọng đặc biệt là phải đảm bảo cho mẫu khơng bị đảo lộn đầu này thành đầu kia, mà nằm đúng như trong vị trí đầu tiên. ‰ Các độ sâu từ dưới mặt đất phải được ghi bằng dấu khơng tẩy xĩa được, trên các tấm ngăn nhỏ cĩ kích thước bằng đường kính lõi, và được xen vào giữa các đoạn lõi lấy từ các hiệp liên tiếp. ‰ Ở chổ khơng lấy được lõi hoặc đã lấy đi các mẫu thử nhỏ từ lõi để dùng cho mục đích khác thì phải được chỉ rõ bằng những khối gián cách cĩ chiều dài thích hợp. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 178 BM. KHOAN & KHAI THÁC
181. 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 179 BM. KHOAN & KHAI THÁC
182. 1. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test) ‰ Chủ yếu áp dụng để xác định sức chống cắt của các đất loại sét mềm cĩ độ sệt khơng ổn định (bùn, than bùn, sét mềm ) và đất loại cát hạt mịn bão hịa nước, kết cấu xốp, bằng cách đo moment xoắn tối đa cần thiết để làm xoay một dụng cụ 4 cánh được ấn ngập trong đất. ‰ Trình tự tiến hành ™ Đưa dụng cụ cắt tới điểm cần thí nghiệm trong hố khoan, cách cắt được ấn xuống khoảng 0,5m. Cho cần chuyển động quay với tốc độ 0,1 °/s. Đo moment xoắn. Khi cánh cắt quay được tiến hành quan trắc số đọc gĩc quay của cánh và moment xoắn. Đầu tiên giá trị moment xoắn tăng lên, cứ qua 1 - 2° ta tiến hành quan trắc. ™ Giá trị moment xoắn đạt giá trị cực đại ứng với lúc đất ở thế nằm tự nhiên. Sau khi đất bị cắt theo mặt trục thì moment xoắn giảm xuống. Điều này tương ứng với giá trị cực tiểu của sức chống cắt. Tiếp tục quay cho đến khi số đọc moment xoắn ấn định. Ghi kết quả quan trắc và biểu diễn dưới dạng đồ thị. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 180 BM. KHOAN & KHAI THÁC
183. Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test) ‰ Ứng dụng ™ Nĩ cho một khái niệm chính xác về lực dính khơng thốt nước ở áp lực tự nhiên của các loại đất sét mềm cần thiết trong việc tính tốn ổn định bờ dốc và đất đắp trên nền chịu lún. ™ Tuy nhiên, nếu các lớp đất khơng đồng nhất chỉ cần chứa một lớp mỏng cát hoặc bụi chặt thì moment xoắn khơng chính xác. ™ Ngồi ra sự hiện diện của rễ cây trong các lớp đất hữu cơ, hoặc các mảnh vụn cũng cĩ thể dẫn tới sự sai lệch kết quả. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 181 BM. KHOAN & KHAI THÁC
184. 2. Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test) ‰ Là một phương pháp được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên tồn thế giới để xác định các tính chất cơ lý của đất đá. ‰ Thí nghiệm SPT đã được tiêu chuẩn hĩa bởi ASTM (D1586) "American Society for Testing and Materials". 1. Ống mẫu chuẩn. 2. Búa: trọng lượng búa là 63,5 1 ± 1 kg 3. Cần dẫn búa: được sử dụng để định hướng cho búa khi nâng lên và hạ xuống. Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 182 BM. KHOAN & KHAI THÁC
185. Thí nghiệm SPT ‰ Tiến hành thí nghiệm: ™ Thí nghiệm SPT thường được tiến hành trong hố khoan ngay sau khi thực hiện các thao tác lấy mẫu hoặc làm sạch lỗ khoan. ‰ 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 đĩng được sau khi xuyên ngập mỗi hiệp 15cm. ™ Số búa của hai hiệp sau được gọi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn hoặc "N- value". Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 183 BM. KHOAN & KHAI THÁC