Bảng 6.3: Thông số kỹ thuật của lưỡi khoan
Các thông số Lưỡi khoan
M5 Chịng 3 chóp T
Đường kính khoan (mm) 130 273
Số răng chính 9 – 12
Áp lực trên một răng lưỡi khoan, P0(Kg) 30 – 60 Áp lực cho 1cm lưỡi khoan, q0(l/phút) 10 - 15 Áp lực cần thiết lên 1 đơn vị đường kính
(Kg) 150 - 200
Vận tốc đi lên của dung dịch V(m/s) 0,03 - 0,05 0,03 - 0,02 Vận tốc cắt gọt của lưỡi khoan v (m/s) 0,6 - 1,5 0,6 - 1,2
c, Dung dịch khoan
Dựa vào thành phần thạch học của khu vực bãi giếng dự kiến khai thác, để phát huy tối đa hiệu quả của lỗ khoan chúng tôi sử dụng dung dịch sét Bentonit cho lỗ khoan đảm bảo các tính năng kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế.
Đặc tính kỹ thuật của dung dịch sét: - Tỷ trọng: 1.15 – 1.3g/cm3 - Độ nhớt: 20 – 22s - Độ thải nước: 35 - 25ml. - Độ dày vỏ sét: K 3mm. - Độ lắng ngày đêm ≤ 40%. - Hàm lượng cát ≤ 4%. - Độ ổn định ≤ 0,02%.
- Lưu lượng dung dịch khoan:
D q
Q 0 (l/phút) Trong đó:
D - Đường kính lưỡi khoan.
q0 - Lưu lượng cần thiết cho 1cm đường kính của lưỡi. Khi lỗ khoan sâu cần
tăng q0 để làm sạch đáy lỗ khoan.
d, Các thông số chế độ khoan
Khi sử dụng lưỡi khoan hợp kim, các thông số chế độ khoan được xác định bởi công thức sau:
- Áp lực lên đáy lỗ khoan
+ Đối với lưỡi khoan lấy mẫu, áp lực đáy được xác định theo cơng thức: P = P0m (kg)
Trong đó: P0: Áp lực lên một răng để phá huỷ đất đá, P0= 3060 kg. m: Số răng hợp kim chính trên vành lưỡi khoan, m = 912 răng. Vậy P = 270720 (kg)
+ Đối với choòng khoan doa mở rộng đường kính, áp lực đáy được xác định theo cơng thức:
C = P0’.D
D: đường kính của chng khoan (cm)
P0’: áp lực cần thiết lên một đơn vị đường kính chng, kg Như vậy khi khoan đường kính 273mm
C =(150 200 ).27,3 = 40955460 (kg)
- Tốc độ khoan: tốc độ khoan của bộ dụng cụ được tính theo cơng thức: V: Vận tốc cắt gọt của lưỡi khoan (m/s)
D : Đường kính của lưỡi khoan (m) Vậy ta có:
Khi khoan đường kính 130mm thì: Lưỡi M5: = ( 88 (vịng/phút)
Khi khoan doa mở rộng đường kính 273mm = ( 42 (vịng/phút) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số vịng quay của bộ dụng cụ khoan (n) phụ thuộc vào đường kính và chiều sâu lỗ khoan. Thơng thường chọn (n) trung bình để giảm thời gian thay thế lưỡi khoan vì nếu tốc độ quay (n) quá lớn thì lưỡi khoan nhanh bị mòn.
- Lưu lượng nước rửa:
Q = V x F
Trong đó:
F: Diện tích khoảng trống hình vành khăn giữa lỗ khoan và cần khoan: D: Đường kính lỗ khoan (m)
d : Đường kính cần khoan (m)
Như vậy khi khoan đường kính Ф130 lưu lượng nước rửa là: Q= ( 0,03 = 0,0003 ( m3/s)= 0,3( l/s )
Khi khoan đường kính Ф273mm: = 0,002 ( m3/s ) = 2
Chú ý: Khi khoan đất đá mềm rời ở phía trên phải trám xi măng chắc chắn phần miệng lỗ khoan. Khi khoan doa với tốc độ và áp lực bình thường, nhưng lưu lượng nước rửa phải lớn để đẩy mùn khoan lên.
Bảng 6.4: Các thông số chế độ khoan
Thông số Khoan bằng lưỡi khoan hợp kim M5(130)
Khoan bằng choòng 3 chóp T (273)
Tốc độ
khoan(vịng/phút) 88 42
Lưu lượng nước
rửa,Q (l/s) 0,3 2
Áp lực lên đáy lỗ khoan
(kg) 270720 40955460
3.4 Công tác chuẩn bị trước khi khoan
- Chuẩn bị dọn đường cho xe khoan vào.
- Vận chuyển máy móc khoan vào nơi quy định. - Chuẩn bị hố đánh dung dịch, mương dẫn dung dịch.
- Kiểm tra cẩn thận các thiết bị, dụng cụ nhằm đảm bảo an toàn trước khi khoan.
3.4.1 Kỹ thuật khoan
-Các lỗ khoan lấy mẫu đều được khoan hiệp ngắn 1.5 – 2.0m, trung bình 2m lấy một mẫu, dùng dung dịch sét để giữ thành lỗ khoan, chống sập lở, theo dõi và mơ tả theo hiệp khoan, kịp thời đầy đủ, chính xác và trung thực, tỷ lệ mẫu: 70 80% đối với
sét, sét pha; 50 60 % đối với cuội sỏi; đá gốc 70 80%. Mẫu lấy lên được xếp vào khay, khay mẫu là hộp gỗ có 5 ngăn kích thước 1m x 0,7m x 0,1m, trên đó ghi rõ số
hiệu lỗ khoan, độ sâu lấy mẫu, tên cơng trình. Mẫu được bỏ vào túi nilon, trên túi ghi rõ số hiệu mẫu, độ sâu lấy mẫu, mô tả sơ bộ đặc điểm thạch học.
-Các lỗ khoan đường kính lớn đầu tiên phải khoan lấy mẫu với đường kính nhỏ, sau đó mới mở rộng đường kính kết cấu lỗ khoan khai thác.
- Trong quá trình khoan, kĩ thuật theo dõi phải mô tả đất đá, mực nước xuất hiện ổn định, lượng tiêu hao dung dịch... theo đúng quy phạm quy trình của cơng nghệ khoan địa chất thuỷ văn.
- Sau khi chống ống chống, ống lọc xong dùng máy khoan rửa sạch slam, lôi cuốn vật chất lấp nhét tạo điều kiện cho công tác hút nước thổi rửa bằng máy nén khí. Q trình thi cơng cần bám sát thực địa để có những biện pháp hợp lí nhất tránh lãng phí.
3.4.2 Kỹ thuật chống ống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trước khi thực hiện việc chống ống thì phải tiến hành khoan doa mở rộng lỗ khoan phù hợp với đường kính ống chống.
Các loại ống chống trước khi đưa vào để kết cấu lỗ khoan phải được kiểm tra cẩn thận, nghiêm ngặt về chủng loại và chất lượng theo đúng yêu cầu thiết kế.
Việc kết cấu ống chống, ống lọc tại mỗi lỗ khoan phải căn cứ vào cột địa tầng cụ thể, điều chỉnh số lượng ống chống, ống lọc phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và nhiệm vụ của mỗi lỗ khoan.
Trước khi thả ống và chống ống cần phải xem lại lỗ khoan đã đúng như thiết kế chưa, kiểm tra vật tư, thiết bị phục vụ cho công tác thả ống, kiểm tra máy khoan, các dụng cụ lắp ráp để bảm bảo quá trính thả ống được an toàn.
3.4.3 Gia cố miệng lỗ khoan
Tất cả các lỗ khoan đều dược gia cố bằng bê tông xung quanh miệng lỗ khoan. Bề mặt của bệ cao hơn miệng lỗ khoan từ 10cm đến 15cm, có chơn mốc để đo tọa độ lỗ khoan, ngồi ra các lỗ khoan đều phải có nắp bảo vệ.
3.4.4 An tồn lao động khi khoan
Để đảm bảo an toàn cho người lao động và bảo vệ tài sản chung, trong khi khoan phải chấp hành đúng nội quy lao động.
+ Kiểm tra máy móc thiết bị trước khi khoan. + Khơng được để dụng cụ lên tháp khoan. + Phải có đủ trang phục lao động.
+ Kiểm tra phanh của tời, dây cáp, chốt an tịa, độ bền vững của tháp. Cơng tác mơ tả địa chất, địa chất thủy văn khi khoan:
Mô tả thành phần thạch học của đất đá, thành phần hạt, độ sâu, bề dày của các lớp khoan qua. Đo mực nước tĩnh, theo dõi sự tiêu hao dung dịch và phải ghi chép đầy đủ vào sổ nhật kí
3.5. Cơng tác quan trắc địa chất thuỷ văn trong quá trình khoan
Trong quá trình khoan phải tiến hành hàng loạt các quan sát, ghi chép, nghiên cứu. Tổng hợp các kết quả này sẽ giúp ta xác định vị trí, chiều sâu phân bố của các đơn vị chứa nước và cách nước đã khoan qua. Sự thay đổi thành phần thạch học, thành phần hạt của chúng làm cơ sở cho quá trình thiết kế kết cấu lỗ khoan. Do những yêu cầu kỹ thuật như trên đòi hỏi người quan trắc địa chất thuỷ văn trong q trình khoan phải có trình độ chun mơn và kinh nghiệm thực tế cao.
Những công tác quan trắc địa chất thuỷ văn trong quá trình khoan bao gồm: Lấy mẫu lõi khoan, nghiên cứu lõi khoan, mùn khoan, đo mực nước xuất hiện và mực nước ổn định, theo dõi sự tiêu hao dung dịch, tốc độ khoan và những hiện tượng, sự cố xảy ra trong quá trình khoan.
Quan sát, lấy mẫu lõi khoan, mô tả lõi khoan trong một hiệp khoan, tính chất vật lý, thành phần khống vật, độ lỗ hổng của tầng chứa nước khoan qua.
Theo dõi tốc độ khoan, sự cố kỹ thuật xảy ra trong quá trình khoan giúp các nhà kỹ thuật phán đốn về địa tầng đất đá khoan qua.
Tất cả các hiện tượng và sự cố xảy ra trong quá trình khoan đều phải ghi vào sổ nhật ký khi cần có thể xem lại.
3.6. Chỉnh lý tài liệu
Các tài liệu thu thập được như: -Tài liệu mơ tả thạch học. -Sổ nhật kí cơng tác khoan.
-Sổ theo dõi tiêu hao nguyên nhiên vật liệu. -Sổ theo dõi mực nước trong lỗ khoan.
cố có thể xảy ra trong quá trình khoan, khi khoan xong dựa vào số liệu thu thập được lập cột địa tầng dự kiến của lỗ khoan rồi đem đối chiếu với bản thiết kế. Từ đó có những biện pháp khắc phục để thi cơng các cơng tác tiếp theo.
CHƯƠNG 4
CƠNG TÁC HÚT NƯỚC THÍ NGHIỆM 4.1. Mục đích, nhiệm vụ
Trong giai đoạn này cơng tác hút nước thí nghiệm có các nhiệm vụ và mục đích như sau:
+ Rửa sạch mùn trong lỗ khoan, phục hồi trạng thái tự nhiên của TCN.
+ Xác định chính xác các thơng số địa chất thủy văn của TCNqp1 vùng thị trấn Đông Anh
+ Xác định quan hệ thủy lực giữa TCNqp1 và các TCNqp2, Neogen (m ). Xác định quan hệ thủy lực của TCNqp1 và sông Cà Lồ tại thị trấn Đông Anh.
+ Xác định hiệu suất của lỗ khoan thăm dò khai thác.
+ Đánh giá độ giàu nước của TCN qp1 và mức độ ảnh hưởng lẫn nhau của các lỗ khoan trong bãi giếng khai thác của thị trấn Đông Anh.
+ Lấy mẫu nước tầng qp1 và qp2, m để đánh giá sự thay đổi về chất lượng nước của các TCN theo thời gian. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2. Khối lượng công tác
Cơng tác hút nước thí nghiệm là phương pháp tin cậy nhất để xác định các thông số địa chất thủy văn cơ bản và chun mơn của tầng chứa nước. Nó được áp dụng rộng rãi trong điều tra địa chất thủy văn phục vụ cung cấp nước và các lĩnh vực khác liên quan đến nước dưới đất. Dựa vào đặc điểm địa chất thủy văn vùng nghiên cứu: tầng chứa nước lỗ hổng, thành phần đất đá chứa nước đồng nhất và dựa vào mục đích thí nghiệm thấm tơi dự kiến các dạng cơng tác hút nước thí nghiệm sau (áp dụng quyết định số: 46/2000/QĐ-BCN)
- Bơm thổi rửa các lỗ khoan: Làm sạch mùn khoan sau q trình khoan.
- Hút nước thí nghiệm chùm: Xác định các thơng số địa chất thủy văn, mối quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước với nhau và nghiên cứu chất lượng nước.
- Hút nước thí nghiệm nhóm: Xác định độ giàu nước, tính chất thấm, sự ảnh hưởng can nhiễu lẫn nhau giữa các lỗ khoan.
- Hút giật cấp: Mục đích của hút giập cấp nhằm lựa chọn lưu lượng tối ưu khi khai thác, xác định hiệu suất giếng khoan.
Trước khi tiến hành công tác cần phải kiểm tra lại tồn bộ sơ đồ thí nghiệm đã thi cơng theo thiết kế, kiểm tra lại tồn bộ lỗ khoan. Sau đó mới lắp ráp thiết bị bơm
theo thiết kế.
4.2.1 Bơm thổi rửa lỗ khoan
Để làm sạch mùn khoan, phục hồi tính thấm và chất lượng tự nhiên của nước dưới đất. Sau khi chống ống xong cần phải thổi rửa ngay. Bơm thổi rửa được tiến hành ở tất cả các lỗ khoan thăm dò khai thác và quan sát trong phương án, bơm cho tới khi nước hồn tồn trong thì dừng lại.
Theo quy phạm hút nước: Dự kiến thổi rửa tại lỗ khoan TDKT1, TDKT2, TDKT3, mỗi lỗ khoan dự kiến 5 ca máy, các lỗ khoan quan sát dự kiến 3 ca trên 1 lỗ khoan.
Vậy khối lượng công tác thổi rửa là:
5ca x 3 lk TDKT = 15 ca máy 3ca x 8 lk QS = 24 ca máy
4.2.2 Hút nước thí nghiệm chùm
Hút thí nghiệm chùm tại chùm TDKT2 theo quy phạm hút thí nghiệm để xác định quan hệ thủy lực với sông Cà Lồ, xác định chính xác các thơng số ĐCTV TCN qp1. Dự kiến thời gian hút nước là 30 ca máy cho 1 lần hạ thấp mực nước.
Trong quá trình hút nước thí nghiệm cần tiến hành đo lưu lượng và đo mực nước ở tất cả các lỗ khoan. Đồng thời lấy mẫu phân tích thành phần hóa học của nước: mẫu phân tích tồn phần, mẫu phân tích vi lượng, mẫu phân tích vi sinh
4.2.3 Hút nước thí nghiệm đơn
Được tiến hành tại lỗ khoan TDKT1, TDKT3.
Để xác định thông số ĐCTV TCN qp1, xác định sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lỗ khoan thăm dị khai thác, chúng tơi tiến hành hút thí nghiệm nhóm đồng thời tại LK TDKT1 và TDKT3. Dự kiến thời gian hút nước cho mỗi lỗ khoan là 9 ca máy.
Vậy thời gian hút nước là:
9 ca x 2 lk = 18 ca máy
4.2.4 Hút giật cấp
Để xác định hiệu suất giếng khoan và lựa chọn lưu lượng khai thác tối ưu, dự kiến bơm giật cấp tại 3 lỗ khoan TDKT1, TDKT2, TDKT3, tương ứng với 4 cấp lưu
lượng (Q1, Q2, Q3, Q4). Các cấp lưu lượng được chọn tiến hành hút nước là Q1 = 17,5l/s; Q2 = l/s; Q3 = 26,25l/s; Q2 = 35/s; Q3 = 43,75/s tương ứng với 50%, 75%, 100%, 125% lưu lượng lỗ khoan thiết kế (Q=35l/s).
Mỗi cấp tiến hành trong 2h.Trong q trình hút chuyển tiếp khơng ngừng từ cấp nọ sang cấp kia.
Bảng 7.1: Khối lượng cơng tác hút nước thí nghiệm
Stt SHLK
Thời gian hút nước thí nghiệm chùm
(ca máy)
Thời gian hút nước thí nghiệm nhóm (ca máy) Thời gian hút giật cấp (ca máy) 1 TDKT1 9 8 2 TDKT2 30 8 3 TDKT3 9 8 Tổng 30 18 24 4.3 Phương pháp tiến hành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3.1 Thổi rửa lỗ khoan
Để thổi rửa lỗ khoan và bơm thí nghiệm chúng tơi dùng thiết bị bơm erolip. Công tác thổi rửa trong lỗ khoan được tiến hành theo trình tự từ trên xuống dưới, bắn tia ở đoạn ống lọc, tạo chân không đột ngột để bốc đáy. Dùng công suất lớn nhất của máy bơm ứng với điều kiện cụ thể của lỗ khoan. Thổi rửa đảm bảo nước lên trong, sạch mùn khoan, dung dịch, ống lọc thống , khơng bị lấp nhét và hoạt động tốt.
Dụng cụ chủ yếu để sử dụng cho bơm tia là một đầu bơm có 2 hoặc 4 lỗ căn cứ vào áp suất của máy bơm bùn, cần thử nghiệm để khoan các lỗ khoan tia sao cho dịng nước đi qua có vận tốc lớn từ 30m/s đến 60m/s.
Các lỗ tia được thiết kế thẳng hướng vào ống lọc. Dụng cụ bơm tia được quay từ từ và hạ dần dần trong ống lọc với tốc độ 0,3m/phút. Khi đến ống lọc từ từ kéo đầu tia lên với vận tốc khoảng 1,5m/phút. Dưới áp lực của khí nén sẽ làm cho vật chất lấp nhét ống lọc và mùn khoan bị thổi ra ngoài và theo hướng đi lên trên, đồng thời lượng nước đi lên sẽ xáo trộn và sục rửa thành ống lọc.
Trong q trình hút nước, ngồi việc đo lưu lượng và mực nước hạ thấp tại lỗ khoan hút nước, phải tiến hành đo mực nước hạ thấp tại các lỗ khoan còn lại. Sau khi
kết thúc mỗi đợt bơm sẽ tiến hành đo hồi phục mực nước cho đến khi đạt trạng thái ổn định rồi sẽ tiến hành các đợt bơm tiếp theo.
Thiết bị Erơlip làm việc dựa trên ngun tắc hai bình thơng nhau chứa 2 chất lỏng có tỷ trọng khác nhau. Chất lỏng có tỷ trọng nhỏ (hỗn hợp khí + nước) nằm phía trên chất lỏng có tỷ trọng lớn (nước trong lỗ khoan). Thiết bị này có thể hút nước trong lỗ khoan khi chiều sâu mực nước động từ 6080 m và nước có độ đục cao. Thiết bị dùng để bơm thổi rửa là máy nén khí ZW155A do Đài Loan sản xuất.