Khoan lõi giếng: công nghệ và sắc thái công việc
Một trong những phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất để hình thành các hoạt động khai thác mỏ là khoan lõi. Nó được sử dụng trong thăm dò khoáng sản và địa chất kỹ thuật.Ngoài ra, đây là cách dễ nhất và nhanh nhất để tiếp cận nguồn nước ngầm để tổ chức cấp nước.
Bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ về các chi tiết cụ thể của khoan lõi, các công cụ cần thiết để triển khai và các tính năng ứng dụng từ bài viết được đề xuất của chúng tôi.
Nội dung của bài viết:
Phạm vi ứng dụng khoan lõi
Khoan lõi là phương pháp giúp xác định độ sâu của mái và nền của các lớp đất với độ chính xác cao nhất, cũng như độ sâu của mực nước ngầm.
Công nghệ khoan lõi được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sau:
- Cung cấp nước trong lĩnh vực công nghiệp và tư nhân. Việc khoan giếng để cung cấp nước tư nhân, tổ chức lấy nước cho cả làng hoặc khu phố được thực hiện hiệu quả bằng phương pháp khoan lõi do mũi khoan dễ dàng xuyên tới độ sâu lớn. Công cụ cốt lõi có khả năng nâng hầu hết mọi loại đá bị phá hủy ngoại trừ đất bão hòa nước và đất rời, không dính (cát, sỏi, sỏi);
- Thăm dò địa chất trong ngành khai thác mỏ. Khi đá đi qua, hiệu ứng điểm trên mặt đất xảy ra dọc theo bán kính quay. Nói cách khác, với một viên đạn có cấu trúc gợi nhớ đến một đường ống, một khối đá rắn chắc sẽ được khoan ra mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc và tình trạng của chúng.
- Sự thi công. Tiến hành nghiên cứu địa kỹ thuật để nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất và tình trạng của đá. Công nghệ cốt lõi giúp xác định chính xác nước ngầm và lấy mẫu nước để nghiên cứu mức độ tác động của chúng đối với bê tông.
Trong quá trình khoan lõi, lõi được rút ra - một cột đất hoặc các lớp đất liền kề. Lõi được đặc trưng bởi cấu trúc tự nhiên vững chắc, đảm bảo phân tích toàn diện về đá được nghiên cứu. Khoan bằng ống lõi cho phép bạn xác định độ sâu của đá cho mục đích nghiên cứu với độ chính xác cao nhất.
Việc sử dụng máy khoan lõi trong xây dựng tạo điều kiện thuận lợi và tăng tốc đáng kể các quy trình. Cọc có thể dễ dàng được đóng vào lỗ đã được chuẩn bị bằng máy khoan lõi hoặc lắp kết cấu bê tông cốt thép làm sẵn. Khoan lõi cho phép bạn tạo các lỗ hình trụ trong kết cấu gạch và bê tông.
Công nghệ và thiết bị làm việc
Có hai phương pháp sử dụng máy khoan lõi được biết đến: làm việc với nguồn cung cấp chất lỏng đến lỗ đáy hoặc làm việc khô, nghĩa là không có dung dịch khoan.
Khoan không sử dụng dung dịch khoan được sử dụng nếu đất không dính được bão hòa độ ẩm tự nhiên với số lượng đủ để xuyên qua và khai thác. Nước cũng không được cung cấp cho trục đào khi di chuyển qua các loại đất thịt/sét pha dẻo lỏng, dẻo mềm và chịu lửa, đất sét pha cứng và dẻo.
Chất lỏng phải được sử dụng khi khoan đá nhiều đá và đá bán đá.Trong trường hợp không có nước, quá trình đào sâu diễn ra chậm hơn nhiều. Ngoài ra, khả năng mũi khoan bị hỏng sớm tăng lên đáng kể, và do đó việc khoan khô được coi là đắt hơn.
Khi khoan bằng dung dịch khoan, tốc độ đào sâu tăng lên đáng kể. Thông thường, phương pháp này được sử dụng khi khoan giếng có độ sâu đáng kể. Điều này cho phép công việc được hoàn thành trong thời gian ngắn nhất có thể với nguy cơ hư hỏng mão răng ở mức tối thiểu.
Nước dưới áp suất cao cũng được cung cấp xuống đáy trong quá trình phát triển giếng trên đất rời, không dính, nếu việc lấy mẫu lõi không phải là vấn đề. Trong trường hợp này, mặt chỉ cần được rửa sạch bằng một dòng nước, giải phóng trục mỏ khỏi đất bị phá hủy.
Nguyên lý của kỹ thuật cốt lõi
Bộ phận chính trong khoan lõi là bộ phận cắt phá hủy được lắp đặt trên đế ống lõi. Họ gọi nó là vương miện. Để đào đá, người ta sử dụng các vương miện đặc biệt được trang bị máy cắt kim cương.
Chính mũi khoan kim cương đảm bảo cho mũi khoan đi qua hầu như không bị cản trở đến độ sâu lớn khi dẫn nước hoạt động vào đá vôi. Đó là, khi phát triển các giếng chôn trong đá gốc, trong các vết nứt, do quá trình ngưng tụ hàng thế kỷ, trữ lượng nước ngầm tinh khiết nhất đã được hình thành.
Đá được cắt bằng cách sử dụng một mũi khoan quay ở tốc độ cao. Tốc độ quay của máy khoan có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào mật độ của đất đang được phát triển. Vương miện chỉ cắt đất dọc theo mép của một loại hình trụ, phần trung tâm của nó được ép vào ống lõi.
Để rút lõi, mũi khoan được nâng lên bề mặt. Đất bị nó thu giữ theo đúng nghĩa đen sẽ bị thổi ra khỏi máy khoan lõi bởi một luồng không khí cung cấp cho phần trên của đường ống. Quá trình thổi được tăng tốc bằng cách chạm vào đạn bằng búa tạ.
Khi đi qua đá cứng, mũi khoan lõi có năng suất cao hơn mũi khoan ma trận và mũi lăn. Điều này là do tốc độ quay cao của máy khoan, giúp giảm nỗ lực phát triển cần thiết.
Ngoài ra, các mũi khoan sẽ phá hủy hoàn toàn tảng đá, đá này sẽ cần phải được “múc ra” bằng máy bảo vệ hoặc phải cung cấp nước có áp lực để rửa mặt. Trên thực tế, bạn sẽ phải trải qua cùng một phần hai lần, thậm chí ba lần: đầu tiên phá hủy nó, sau đó xóa nó. Công nghệ cốt lõi cho phép bạn đi qua và xóa khuôn mặt chỉ trong một lần.
Máy công cụ và giàn khoan
Việc lựa chọn máy hoặc giàn khoan được xác định bởi mục đích của giếng và đường kính của nó. Sự phổ biến của phương pháp khoan lõi quyết định việc sản xuất giàn khoan và máy móc trên toàn thế giới. Máy kéo hạng nặng, xe tải và các loại xe địa hình phù hợp với các giàn khoan thăm dò.
Thông thường, thiết bị khoan được gắn trên những chiếc xe cổ điển của các thương hiệu MAZ, KAMAZ và Ural. Tuy nhiên, có những lựa chọn lắp đặt cho thiết bị nhẹ hơn, được sử dụng để khoan giếng nước trong xây dựng tư nhân.
Tại khoan quay bằng tay Ống lõi được thay thế bằng ống lõi lịch sử của nó - kính. Đạn này là phiên bản rút gọn của ống lõi có cạnh nhọn ở đế. Kính được vặn xuống đất bằng tay hoặc sử dụng máy khoan động cơ và mọi thứ được đóng gói vào đó sẽ được đưa lên bề mặt.
Thiết bị khoan và bố trí giếng
Khi thực hiện khoan lõi, bạn cần thiết bị cho phép bạn làm việc ở độ sâu, phát triển và khai thác nhiều loại đá. Trong quá trình làm việc, phải đảm bảo định kỳ nâng vật liệu bị đạn phá hủy lên bề mặt.
Bộ dụng cụ khoan tiêu chuẩn
Để thực hiện công việc chất lượng, bạn cần:
- Vỏ lõi. Chúng được sử dụng cho cả khoan ngang và đào dọc. Sử dụng ống lõi tiêu chuẩn, có thể khoan ở góc tới 45 độ. Máy khoan lõi thành mỏng có thể được sử dụng riêng cho việc khoan ngang không rãnh khi đặt thông tin liên lạc.
- Vương miện. Đây là một công cụ phá đá được lắp vào ống lõi để tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt lõi trong đá. Mũi đồng thau được sử dụng để khoan đất dính và không dính trầm tích. Mũi cacbua với máy cắt kim cương được sản xuất để khoan đá và tạo lỗ trên bê tông, nhựa đường và tường gạch.
- Ống vỏ thép. Cần thiết cho việc bao bọc hố đào - tạo thành giếng, được thực hiện đồng thời với việc đào sâu. Đường kính của chúng bằng đường kính của giếng. Vỏ lấy nước được lựa chọn trước, tập trung vào đường kính của ống lõi và máy bơm dự định sử dụng trong giếng.
- Thanh tạ. Đây là những ống hẹp xoắn lại với nhau. Được sử dụng để kéo dài chuỗi khoan. Nói một cách đơn giản, chúng được vặn xen kẽ vào đầu ống lõi để chuyển động quay có thể được truyền tới nó ở độ sâu lớn hơn chiều cao của đạn. Chiều cao ống lõi + chiều cao dây khoan = độ sâu đào.
- Người dịch. Cần thiết để đảm bảo việc nối các kết nối ren có đường kính khác nhau có trên thanh khoan, máy quay, phớt xả và các thành phần khác.
- Xả phích cắm và con dấu. Với sự giúp đỡ của họ, có thể nâng đất bị phá hủy lên bề mặt nếu không cần phải lấy toàn bộ lõi. Trong trường hợp này, nước được cung cấp lên mặt, rửa sạch đất bị phá hủy dưới áp lực lên bề mặt ban ngày.
- Đục. Chúng được sử dụng để đào sâu lỗ ở những nơi khó khoan nhất để mũi khoan lõi xuyên qua. Khi sử dụng một chút, đôi khi họ chuyển từ khoan quay sang khoan đập cáp.
Công cụ được trình bày là một bộ tiêu chuẩn để khoan bằng công nghệ lõi.Trong một số trường hợp, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của quá trình phát triển, có thể cần thêm các công cụ và thiết bị bổ sung.
Đặc điểm của thiết kế ống lõi
Tính năng thiết kế đạn trong quá trình khoan lõi, đó là do bảo toàn tối đa tính toàn vẹn của lõi và bao gồm sự sắp xếp hình vòng xung quanh một lối đi tự do. Một trong những đặc điểm quan trọng nhất là hệ số lấy mẫu lõi Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa đường kính lõi và đường kính ngoài của dụng cụ.
Dụng cụ khoan lõi được tiêu chuẩn hóa, chỉ khác nhau chủ yếu về đường kính. Dựa trên đặc điểm cấu trúc, ống lõi được phân loại thành đơn và đôi. Đạn đơn được thiết kế để hoạt động trong điều kiện địa chất bình thường là lựa chọn tuyệt vời để phát triển giếng nước.
Dụng cụ kép có ống bên trong không quay chỉ được sử dụng trong thăm dò địa chất. Cần phải tách ra những mẫu đá dễ bị phá hủy dưới tác động của nhiều yếu tố. Nó cho phép bạn lấy mẫu trong thành phần tự nhiên của nó, với tỷ lệ khoáng chất và đá thải tự nhiên.
Tất cả các ống lõi đều được thiết kế để sử dụng cho mục đích thổi, cung cấp dung dịch khoan xuống đáy và làm sạch giếng. Phần trên của chúng được trang bị một lỗ công nghệ để nước hoặc luồng không khí được bơm vào.
Thông số kỹ thuật phần cắt của đạn
Bất kỳ vương miện nào cũng được trình bày dưới dạng một chiếc nhẫn có ren ở trên, cần thiết để vặn vào ống lõi và dao cắt nằm ở đầu dưới. Dao cắt có thể được đúc nguyên khối hoặc hàn vào phần kim loại cắt này.
Các bit sau được sử dụng để khoan lõi:
- cacbua – răng cửa nhỏ, có gân.
- Kim cương – đã được ngâm tẩm và viên kim cương nhỏ.
Các bộ phận cắt cacbua được thiết kế để khoan đất “mềm”. Với sự giúp đỡ của họ, tất cả các loại đá sét có độ đặc bất kỳ, đá bán đá, độ ẩm thấp và cát ướt có mật độ dày đặc và trung bình đều được khoan. Để khoan xuyên qua đá sa thạch và đá cẩm thạch, người ta sử dụng mão răng bằng máy cắt vonfram-coban.
răng cửa nhỏ mũi khoan được thiết kế để khoan đá có độ cứng trung bình nhỏ sự mài mòn. Chúng được trang bị máy cắt hình bát giác hoặc hình vuông. Khi máy cắt được đặt ở các độ cao khác nhau, bề mặt dạng bậc cũng đạt được, những ưu điểm của nó đã được nêu ở trên.
Có gân mũi khoan được thiết kế để khoan đá cứng cỡ trung bình sự mài mòn. Dụng cụ cắt mão răng như vậy bao gồm thép hình trụ hoặc hình lăng trụ trụ sở chính với chèn cacbua. Đồng thời, ngay cả khi vương miện bị mòn, hiệu suất của nó vẫn không giảm.
Mão có mũi cắt kim cương được thiết kế để khoan đá và đá bán đá có độ cao sự mài mòn.
Số lượng xương sườn được xác định bởi thiết kế của vương miện và đường kính của nó - có thể có từ ba đến sáu. Có thể tăng tốc quá trình phá hủy đá bằng cách dịch chuyển các gân lên trên so với phần cuối của thân răng. Điều này đảm bảo có một lỗ đáy có bậc và tạo điều kiện cho chất lỏng giặt đi qua.
Ống bọc giếng
Cả ống thép lõi và vỏ đều được sản xuất theo GOST 51682-2000. Trong thăm dò địa chất và địa chất công trình, chúng được sử dụng để ngăn chặn sự sụp đổ của đất lên bề mặt, điều này không cho phép chúng ta hiểu được độ sâu mà một lớp địa chất được thay thế bằng lớp khác.
TRONG bố trí công trình lấy nước ống vỏ tạo thành các bức tường của giếng. Một dây ống khác, sản xuất, được nhúng vào vỏ được lắp ráp từ chúng. Ngày nay nó thường được lắp ráp từ nhựa. Cột sản xuất được trang bị bộ lọc để giữ lại các hạt cát và sỏi mịn trong quá trình bơm.
Phổ biến nhất là ống vỏ có kết nối núm vú. Trong trường hợp này, các đường ống có ren trong ở một bên và ren ngoài ở phía đối diện. Trục đào được lắp ráp từ ống ren vô cùng đơn giản và nhanh chóng.
Có những ống vỏ được thiết kế cho các mối hàn. Chúng không được sử dụng trong khu vực tư nhân do quá trình lắp ráp cột sử dụng nhiều lao động.
Cả ống vỏ và ống lõi đều được làm bằng thép mác 45 có nhóm cường độ “K”.Để tăng khả năng chống mài mòn bề mặt, các đầu ống được làm cứng. Tùy thuộc vào thiết bị khoan được sử dụng và đường kính bơm chìm khi xây dựng các công trình lấy nước tư nhân, người ta sử dụng các ống có đường kính từ 100 đến 200 mm.
Giai đoạn khoan lõi
Trước khi bắt đầu công việc, bạn cần nghiên cứu sơ đồ địa chính và chuẩn bị mặt bằng làm việc. Cần phải đảm bảo việc tiếp cận địa điểm khoan không bị cản trở cho cả giàn khoan và máy bằng chất lỏng xả.
Bước tiếp theo là đào một cái hố có thể tích ít nhất là 2 mét khối - điều này sẽ tránh phải sử dụng thêm một bể chứa. Hố được thiết kế để thoát nước ngầm và sử dụng chất lỏng xả. Để lắp đặt phần chính của thân cây cần phải đục đất.
Tiếp theo, bit đã chọn được nối với ống lõi khoan và được chọn ống vỏ, sẽ tăng lên khi chúng đi sâu hơn. Việc lắp đặt phải được đảm bảo an toàn, sau đó giàn khoan sẽ được khởi động.
Khi mũi khoan lõi đi sâu và lấp đầy, nó sẽ được nâng lên bề mặt theo định kỳ và làm sạch đất bị dụng cụ giữ lại trong quá trình khoan. Sau đó, mũi khoan được giải phóng khỏi lõi có thể được nhúng lại vào lỗ giếng để tiếp tục khoan.
Để nâng lên trên, dây ống khoan bao gồm dụng cụ lõi và các thanh được tháo rời. Nghĩa là, họ tuần tự tách thanh này đến thanh khác cho đến khi lấy ống lõi ra khỏi thùng.
Lựa chọn tốt nhất để phát triển giếng cho các chủ sở hữu tư nhân được coi là khoan lõi, kèm theo xả nước. Trong trường hợp này không cần lấy mẫu. Điều chính là nhanh chóng hình thành thùng và làm sạch bùn, đồng thời, chuẩn bị công việc để sử dụng sắp tới.
Để rửa, bạn có thể sử dụng bất kỳ loại nước nào, nước từ ao hoặc sông gần đó khá phù hợp. Việc khoan cũng có thể được thực hiện khô nếu giếng đang được phát triển để lấy cát. Thông thường trong trường hợp này, một vài xô nước làm dung dịch khoan là đủ để làm mát viên đạn ở phía dưới.
Khi làm việc trên cát rời, độ ẩm thấp, nên thêm khối thủy tinh lỏng hoặc đất sét vào dung dịch làm việc để tăng cường thành hố. Trong mọi trường hợp, khi mũi khoan đi qua một đường chân trời có cấu trúc không ổn định, việc gia cố thành giếng bằng các ống vỏ là hợp lý.
Đặc điểm công nghệ của quy trình
Trong quá trình đào sâu có thể điều chỉnh tốc độ quay của mũi khoan. Cần lưu ý rằng máy khoan có thể dễ dàng vượt qua các lớp đá trầm tích ở tốc độ thấp. Nhưng khi đi qua nền đá, cần phải tăng tốc độ quay. Với phương pháp khoan lõi, có thể xuyên qua các lớp có thành phần khác nhau và bất kỳ độ cứng nào.
Cần phải tính đến thực tế là giàn khoan phải được đặt trên một vị trí nằm ngang đã được chuẩn bị sẵn. Góc thâm nhập có thể được điều chỉnh nếu đường kính của giếng được phát triển không vượt quá 1 mét. Độ thẳng đứng của hố đào sau đó được duy trì bằng ống vách.
Ống vỏ có thể được tái sử dụng nếu chúng được lấy ra khỏi hố đào ngay sau khi đào. Ống lõi là một loại đạn có thể tái sử dụng, không thể nói đến mão răng. Để khoan trong tầng trầm tích, cần ít nhất hai hoặc thậm chí nhiều hơn. Khi xây giếng trên đá vôi, không thể dự đoán chính xác số lượng mão bị mòn.
Giàn khoan có thể lắp trên các phương tiện ô tô công suất lớn hoặc trên các phương tiện bánh xích thiết bị đặc biệt khi làm việc ở điều kiện địa hình khó khăn. Có thể sử dụng thiết bị di động nhẹ hơn khi khoan giếng nước bằng phương pháp lõi.
Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp cốt lõi
Nhờ tác động điểm của núm dọc theo bán kính của nó, đảm bảo việc cắt chính xác và đưa lên bề mặt lõi rắn. Công nghệ này có thể áp dụng để khoan đá tới XII các danh mục, bạn có thể làm việc cả theo phương vuông góc và theo một góc.
Một trong những chỉ số quan trọng nhất của phương pháp cốt lõi là năng suất và tốc độ khoan cao.
Ngoài ra, có thể nêu bật những ưu điểm sau:
- Thể tích khoan trong trường hợp sử dụng dung dịch xả hoặc nước xử lý là 85%;
- Việc đưa nhũ tương hoạt tính vào dung dịch làm việc giúp duy trì thành giếng ở trạng thái ban đầu;
- Do giảm tải trọng dọc trục do đá không bị phá hủy liên tục nên sẽ giảm được chi phí năng lượng.
- Phương pháp này cho phép bạn làm việc với bất kỳ loại đá nào, kể cả đá bazan và đá granit.
- Khi sử dụng máy di động đúc sẵn, có thể thực hiện công việc ở những nơi khó tiếp cận.
Cùng với những ưu điểm, khoan lõi cũng có những nhược điểm:
- Khi làm việc trên đá nứt nẻ, thường xảy ra hiện tượng kẹt lõi dẫn đến phải tháo ống để đập bỏ.
- Khi đi qua đá cứng, mũi khoan nhanh chóng bị cùn do quá nóng và dính. Để tránh điều này, cần sử dụng chất làm mát và giảm tốc độ dòng chảy. Kết quả là tốc độ khoan giảm.
- Mặt cắt ngang nhỏ (lên đến 200 mm) của mũi khoan không cho phép sử dụng lực mạnh chìm máy bơm.
Khi phát triển giếng nước, nếu sử dụng dung dịch đất sét khi mở hệ tầng thì khả năng lắng đọng tầng chứa nước là rất cao.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Video 1. Giai đoạn đầu khoan giếng bằng phương pháp lõi:
Video 2. Khoan lõi giếng trên đá granite:
Việc bắt đầu khoan lõi giếng phải được thực hiện trước bằng tính toán kinh tế. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và quy tắc vận hành thiết bị giúp giảm thiểu rủi ro hỏng hóc thiết bị, từ đó đảm bảo hiệu quả vận hành cao, tốc độ khoan và giảm chi phí kinh tế.
Bạn có muốn chia sẻ những điều phức tạp của công nghệ cột mà chỉ bạn mới biết không? Bạn có thông tin hữu ích về chủ đề của bài viết? Vui lòng viết bình luận theo mẫu khối bên dưới, đặt câu hỏi và đăng ảnh về chủ đề của bài viết.
