TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9155 : 2012


Khoan kim cương 2 nòng và 3 nòng



tải về 0.5 Mb.
trang4/7
Chuyển đổi dữ liệu24.07.2016
Kích0.5 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

6.4. Khoan kim cương 2 nòng và 3 nòng

6.4.1. Điều kiện áp dụng

Khoan kim cương 2-3 nòng, sử dụng để khoan qua các địa tầng có độ cứng từ cấp VI đến cấp XII. Bắt buộc phải sử dụng khi yêu cầu tỷ lệ thu hồi mẫu > 80 %, yêu cầu chất lượng mẫu cao (lấy được mẫu các lớp xen kẹp mỏng, mềm bở, ít bị vỡ);

Trong khoan khảo sát địa chất công trình thủy lợi ưu tiên sử dụng phương pháp khoan này để đạt chất lượng cao.

6.4.2. Các tiêu chuẩn về kỹ thuật và công nghệ

6.4.2.1. Cấu tạo bộ ống mẫu

- Khoan kim cương 2 nòng và 3 nòng đều chỉ sử dụng bộ ống mẫu có ống trong không quay;

- Có hai kết cấu bộ ống mẫu khác nhau, một loại có 2 ống (ống khoan và ống chứa mẫu trực tiếp), một loại có 3 ống (ống khoan, ống chứa hộp mẫu và hộp mẫu). Loại 3 ống là loại đặc biệt tốt để nâng cao tỷ lệ lấy nõn và chất lượng mẫu;

- Cấu tạo bộ ống mẫu 2 nòng: xem Hình 1 (b);

- Cấu tạo bộ ống mẫu 3 nòng (cách gọi này không thật chính xác nhưng thông dụng nên được phép sử dụng).

- Ống mẫu luồn: Xem hình số 4 cách lắp ghép ống mẫu luồn, cũng là một dạng của ống mẫu 2-3 nòng. Song kết cấu có khác hơn: bộ phận chứa mẫu được thiết kế đặc biệt để có thể chỉ kéo riêng bộ phận này lên để lấy mẫu ra khỏi bộ dụng cụ khoan mà không cần phải kéo toàn bộ bộ dụng cụ khoan lên như các ống mẫu thông thường khác. Sau khi lấy mẫu xong, bộ phận chứa mẫu lại được thả lắp vào bộ dụng cụ khoan để tiếp tục khoan;

- Tên gọi và các kích thước các loại ống mẫu 2-3 nòng và ống mẫu luồn quy định thống nhất cho các cỡ đường kính danh định ống khoan, ống mẫu, ống chống dùng trong khoan địa chất nói chung, trong đó có khoan kim cương như Bảng 8;

- Hai nhóm lưỡi khoan kim cương dùng để khoan 2-3 nòng theo quy định chung vẫn là nhóm lưỡi khoan kim cương bề mặt và nhóm lưỡi khoan kim cương tản đều (lưỡi khoan kim cương thấm nhiễm);

Các loại theo lưỡi khoan kim cương 2, 3 nòng xác định theo độ cứng của nền matrit để khoan các loại đá cứng khác nhau;

Cách gọi tên lưỡi khoan kim cương phải gọi theo tên danh định; kích thước lưỡi khoan và kích thước mẫu phải sử dụng thống nhất theo quy định chung của thế giới như Bảng 9.



Bảng 8 - Các cỡ đường kính danh định của ống mẫu

Tên danh định

Đường kính ngoài

(mm)

Đường kính trong

(mm)

Ghi chú

(1)

(2)

(3)

(4)

NQ

73,00

60,50

- Quy định cho ống đơn hoặc ống ngoài của ống 2, 3 nòng hoặc ống mẫu luồn

- 3 loại AQ, BQ, BQ3 đường kính trong 46 và 36,5 mm không dùng cho khoan khảo sát thủy lợi.



NQ-3

73,00

60,50

NMLC

73,00

60,50

HQ

92,10

77,80

HQ-3

92,10

77,80

PQ

117,5

103,20

PQ-3

117,50

103,20

Bảng 9 - Cách gọi tên lưỡi khoan theo tên danh định

Tên danh định

Lưỡi khoan - Đường kính ngoài (mm)

Đường kính mẫu
(mm)


Ghi chú

(1)

(2)

(3)

- 3 loại AQ, BQ, BQ3 đường kính trong 27, 36.5 và 33.5 không dùng cho khoan khảo sát thủy lợi.

NQ

75,30

47,60

NQ-3

75,30

45,00

NMLC

75,30

45,00

HQ

95,50

63,50

HQ-3

95,50

61,10

PQ

122,00

85,00

PQ-3

122,00

83,10

6.4.2.2. Chế độ khoan kim cương 2 nòng, 3 nòng và ống mẫu luồn

- Khoan kim cương 2-3 nòng và khoan ống mẫu luồn dùng cùng một loại lưỡi khoan nên yêu cầu các thông số của chế độ khoan như nhau đối với lưỡi khoan cùng loại, cùng đường kính;

- Giá trị cụ thể được quy định: Với lưỡi khoan kim cương bề mặt theo Bảng 10; với lưỡi khoan kim cương tản đều theo Bảng 11;

- Bộ thiết bị khoan nhất thiết phải có đầy đủ đồng hồ đo tải trọng lên lưỡi khoan, đồng hồ đo áp lực nước rửa và các đồng hồ này phải hoạt động tốt.



Bảng 10 - Chế độ khoan kim cương 2-3 nòng với lưỡi khoan kim cương bề mặt

Lưỡi khoan

Tải trọng chiều trục, KN

Tốc độ quay của bộ dụng cụ, v/min

Lượng nước rửa, l/min

NQ

13,50-22,75

400-1.000

19-26

NQ-3

16,00-24,75

400-1.000

19-26

NMLC

16,00-24,75

300-700

19-26

HQ

22,75-33,75

200-700

23-42

HQ-3

22,75-36,50

200-700

23-42

PQ

33,75-49,50

150-450

38-57

PQ-3

33,75-51,75

150-450

38-57

Bảng 11 - Chế độ khoan kim cương 2-3 nòng với lưỡi khoan kim cương tản đều

Lưỡi khoan theo tên danh định

Đặc điểm địa tầng (cấp đá)

Tải trọng chiều trục, KN

Tốc độ quay của bộ dụng cụ, v/min

Lượng nước rửa, l/min

BQ/NQ3

VII - VIII

11,50-16,00

600-1.000

36-45

IX - X

18,00-27,50

800-1.200

XI - XII

27,25-36,50

1.000-1.200

HQ/HQ3

VII - VIII

13,50-27,25

600-800

45-55

IX - X

18,00-36,50

600-1.000

XI - XII

27,25-45,50

800-1.000

PQ/PQ3

VII - VIII

18,00-38,50

300-500

45-110

IX - X

22,75-45,50

400-600

XI - XII

27,25-55,00

400-600

NMLC

VII - VIII

11,50-16,00

600-1.000

36-45

IX - X

18,00-27,50

800-1.200

XI - XII

27,25-36,50

1.000-1.2000

CHÚ THÍCH: Trong quá trình khoan các thông số của chế độ khoan phải điều chỉnh cho thích hợp căn cứ vào điều kiện cụ thể của địa tầng, theo nguyên tắc: tốc độ cơ học phải đạt 0,05 m/min đến 0,15 m/min với lưỡi khoan kim cương bề mặt và 0,10 m/min với lưỡi khoan kim cương tản đều. Mặt đáy lưỡi khoan phải mòn đều, cát hạt kim cương phải lộ rõ trên nền matrit.

6.4.2.3. Nước rửa hố khoan

- Khi khoan kim cương 2 nòng, 3 nòng hoặc ống mẫu luồn nước rửa phải dùng nước trong, sạch, nếu không có nước trong, sạch thì chỉ được phép chứa 1 hàm lượng rất nhỏ hạt mịn rắn;

- Nếu nhiệm vụ hố khoan, cho phép dùng dung dịch khác nước lã thì chỉ được dùng dung dịch polime, hoặc các loại nước kỹ thuật. Khi sử dụng dung dịch polime phải lựa chọn theo hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất;

- Khi khoan ống mẫu luồn phải dùng giá kẹp đỡ cần chuyên dụng đồng bộ với ống luồn;

- Để kéo hộp đựng mẫu lên phải dùng ống chụp kéo mẫu (xem Hình 2 và 3) và tời chuyên dùng (gọi là tời ống mẫu luồn); cách lắp ghép các chi tiết của ống mẫu luồn (xem Hình 4).

6.5. Khoan không bơm

6.5.1. Điều kiện áp dụng

- Khoan không bơm bản chất là khoan hợp kim 1 nòng, nhưng không bơm rửa trong quá trình khoan;

- Việc làm mát, bôi trơn bộ dụng cụ khoan và tạo trạng thái lơ lửng cho mùn khoan trong quá trình khoan, sử dụng biện pháp tuần hoàn cục bộ tại đáy lỗ khoan bằng lượng nước tự nhiên có trong lỗ khoan, hoặc định kỳ phải đổ nước vào lỗ khoan và quá trình dao động lên xuống của bộ dụng cụ khoan;

- Phương pháp khoan không bơm được sử dụng khi không cần thí nghiệm ĐCTV trong hố khoan, chỉ cần đạt tỷ lệ thu hồi mẫu cao trong địa tầng tơi xốp, mềm bở - đá mềm (cấp I-IV), hoặc khi mẫu lấy lên từ lỗ khoan yêu cầu phải có độ chính xác tuyệt đối về thành phần hóa học;

- Để thực hiện phương pháp khoan không bơm rửa, yêu cầu phải trang bị thêm cơ cấu "dạo" (nâng lên hạ xuống liên tục theo chu kỳ) cho bộ dụng cụ khoan;

- Chiều sâu lỗ khoan tối đa là 20 m, phụ thuộc vào trình độ tay nghề của thợ khoan;

- Sơ đồ nguyên lý khoan không bơm xem Hình 5.

CHÚ DẪN:

1. Đai ốc bắt cáp

2. Khuyên đỡ cáp

3. Bu lông vành khuyên

4. Đầu nối

5. Ổ bi


6. Đai ốc hãm

7. Chốt chẻ

8. Vít mơm mỡ

9. Thân trên

10. Ống nối trung gian

11. Đai ốc

12. Ty nối

13. Ống định tâm

14. Chốt

15. Chốt


16. Thân dưới

17. Lò xo

18. Chốt

19. Móc chụp đầu nấm





Hình 2 - Ống chụp kéo mẫu



Hình 3 - Cách lắp ghép ống chụp kéo mẫu



Hình 4 - Cách lắp ghép các chi tiết của ống mẫu luồn



Hình 5- Sơ đồ nguyên lý khoan không bơm

6.5.2. Các tiêu chuẩn về kỹ thuật và công nghệ

6.5.2.1. Kích thước ống khoan: Khoan không bơm chỉ sử dụng các loại ống khoan có đường kính là 89 mm và 108 mm. Chiều dài ống khoan từ 1,5 m đến 2,0 m.

6.5.2.2. Lưỡi khoan: Chỉ sử dụng lưỡi khoan hợp kim có đường kính 91 mm và 110 mm.

6.5.2.3. Tần số quay của bộ dụng cụ khoan phải chọn tần số quay hợp lý trên cơ sở tốc độ cắt của lưỡi khoan từ 0,6 m/s đến 0,8 m/s (100 v/min đến 180 v/min cho lưỡi khoan 132-91 mm). Độ cứng địa tầng càng cao, đường kính lưỡi khoan càng nhỏ thì tần suất quay càng phải cao.

6.5.2.4. "Tần số dạo" của bộ dụng cụ khoan: Tần số cần thiết là từ 10 đến 20 dao động trong 1 min.

6.5.2.5. Chiều cao nâng lên hạ xuống của bộ dụng cụ khoan: Mối quan hệ giữa chiều cao nâng hạ và tần số "dạo" của bộ dụng cụ khoan có mối liên hệ hữu cơ với nhau - chiều cao nâng hạ càng lớn thì tần số "dạo" càng phải nhỏ. Chiều cao hợp lý được chọn là 30 cm cho đá mềm và từ 10 cm đến 20 cm cho đất tơi xốp, bở rời.

6.5.2.6. Tải trọng chiều trục lên lưỡi khoan: Chỉ sử dụng tải trọng nhỏ cho phương pháp khoan không bơm, từ 2,5 kN đến 5,0 kN khi khoan đá mềm; 1,50 kN đến 2,50 kN khi khoan đất tơi xốp, bở rời.

6.5.2.7. Biện pháp lấy nõn khoan: Sử dụng biện pháp ép khô để lấy mẫu nõn khoan.

6.6. Khoan dộng

6.6.1. Điều kiện áp dụng: khoan dộng chỉ được sử dụng để khoan các địa tầng sau đây:

- Cuội sỏi có chiều dày lớn, kích thước viên cuội sỏi < 10 cm (Với địa tầng này các phương pháp khoan xoay khác đều cho hiệu quả rất thấp);

- Cát bão hòa nước, cát khô hoàn toàn không liên kết, chiều dày tầng lớn.

CHÚ THÍCH: Cần nhớ rằng chất lượng tài liệu khảo sát bằng khoan dộng không cao.



6.6.2. Tiêu chuẩn về kỹ thuật và công nghệ

6.6.2.1. Khoan tầng cuội sỏi

- Dụng cụ khoan

+ Choòng phá đá: sử dụng choòng móng ngựa;

+ Ống múc làm sạch mùn khoan và lấy mẫu: sử dụng ống múc có van bản lề;

- Chế độ khoan

+ Tần số đập từ 20 đến 30 lần trong 1 min;

+ Chiều cao đập từ 0,60 m đến 1,00 m;

- Sử dụng dung dịch sét có trọng lượng riêng từ 1,8 g/cm3 đến 2,0 g/cm3 để làm dung dịch khoan;

- Chiều dài hiệp khoan quy định là 0,5 m;

- Trọng lượng choòng (kể cả cần nặng) từ 1,0 tấn đến 1,5 tấn.



6.6.2.2. Khoan tầng cát bão hòa nước hoặc không liên kết

- Dụng cụ khoan: Sử dụng ống múc làm luôn chức năng choòng khoan. Quá trình khoan cũng đồng thời cũng là quá trình múc sạch lỗ khoan;

- Chế độ khoan

+ Tần số đập từ 15 đến 20 lần trong 1 min;

+ Chiều cao đập từ 0,50 m đến 0,70 m;

+ Sử dụng dung dịch sét có trọng lượng riêng từ 1,5 g/cm3 đến 1,8 g/cm3 để làm dung dịch khoan;

+ Chiều dài hiệp khoan quy định là 0,5 m;

+ Trọng lượng choòng (kể cả cần nặng) từ 1,0 đến 1,5 tấn;

- Kết thúc hiệp khoan, lấy mùn khoan từ ống múc ra, đấy chính là mẫu khoan. Làm sạch ống múc, tiếp tục hiệp khoan mới;

- Quy trình chống ống

+ Khoan dộng trong tầng cuội sỏi và cát bão hòa, không liên kết, quá trình chống ống để giữ ổn định thành vách lỗ khoan luôn phải tiến hành song song với quá trình khoan tạo lỗ;

+ Khoan tầng cuội sỏi: Chân ống chống luôn luôn chỉ được cách đáy lỗ khoan tối đa là 1,00 m để giữ cho vách lỗ khoan được ổn định. Sử dụng phương pháp chống đuổi;

+ Khoan tầng cát: Chân ống chống luôn luôn tiến trước đáy lỗ khoan tối thiểu là 0,50 m. Quá trình khoan tạo lỗ, lấy mẫu luôn luôn tiến hành trong ống chống;

- Khi không thể đóng ống chống xuống tiếp được nữa thì phải sử dụng ống chống có đường kính nhỏ hơn một cấp để tiếp tục chống.



6.7. Các phương pháp khác: Phương pháp khoan xoay - đập, khoan đập - xoay, toàn bộ nõn khoan bị phá hủy, chỉ được sử dụng để khoan tạo lỗ trong thi công, không sử dụng cho khoan khảo sát ĐCCT thủy lợi.

6.8. Quy trình lấy nõn khoan, xếp vào hòm nõn và cách tính tỷ lệ lấy nõn khoan

6.8.1. Quy trình lấy nõn khoan

- Xác định chiều sâu kết thúc hiệp khoan;

- Dừng khoan, nâng bộ dụng cụ khoan lên khỏi đáy hố khoan một đoạn bằng 0,1 m;

- Bơm rửa sạch mùn khoan trong hố khoan (sử dụng lưu lượng bơm rửa lớn hơn khi khoan, thời gian bơm rửa từ 10 min đến 45 min tùy thuộc độ sâu và độ bẩn của hố khoan (10 min nếu ít bẩn và chiều sâu hố khoan nhỏ hơn 30 m; 45 min nếu bẩn nhiều và chiều sâu hố khoan lớn hơn 50 m);

- Chèn chặt nõn đá đáy mũi khoan, quay mạnh bộ khoan để bẻ nõn đá;

- Kéo bộ dụng cụ lên, lấy nõn đá ra khỏi ống mẫu;

- Khi lấy nõn đá ra khỏi ống mẫu phải đặc biệt chú ý chiều hướng và thứ tự của từng thỏi nõn: thỏi và đầu thỏi nõn ra trước ở dưới, ra sau ở trên, xếp ngay vào hòm nõn theo quy định ở 6.8.3;

- Đo lại độ sâu thực tế đáy hố khoan sau khi đã lấy nõn, rồi mới được khoan hiệp tiếp theo, ghi số đo vào sổ khoan để tính chiều sâu lấy nõn (Độ sâu thực tế sau khi lấy nõn giảm Li so với chiều sâu kết thúc hiệp khoan do bẻ nõn chưa hết hoặc do thỏi nõn đáy hiệp khoan thứ i bị tụt trong quá trình kéo ống mẫu lên).



6.8.2. Quy định xếp nõn khoan vào hòm nõn: Nõn khoan từ trên xuống dưới, xếp vào hòm nõn từ trái sang phải, từ trên xuống dưới (nhìn ngang hòm nõn), có vách ngăn phân ranh giới nõn đá giữa các hiệp khoan; ghi số thứ tự từng thỏi nõn, số thứ tự và độ sâu từng hiệp khoan và ghi hòm nõn ngay để tránh nhầm lẫn.

6.8.3. Quy cách, nội dung hòm nõn, và bảo quản nõn khoan phải thực hiện theo TCVN 9140 : 2012.

6.8.4. Cách tính tỷ lệ lấy nõn và chỉ số chất lượng mẫu thỏi (RQĐ%) từng hiệp khoan:

- Tỷ lệ lấy nõn N tính theo công thức (14) là tỷ lệ tính bằng % giữa chiều dài nõn đá lấy lên được sau khi đã xếp đúng theo cấu trúc tự nhiên của nó La so với chiều dài hiệp khoan đã lấy nõn Lb;



N = La / Lb x 100%

La = Li + Li-1 - Li



(14)

(15)


trong đó

Li là chiều dài hiệp khoan thứ i;

Li-1 là chiều dài nõn đá sót lại của hiệp khoan trước (do tụt xuống khi nâng ống mẫu, hoặc do hiệp khoan trước kẹp bẻ nõn không hết);

Li là chiều dài nõn đá sót lại của hiệp khoan đang tính = hiệp số chiều sâu đo khi kết thúc hiệp khoan với chiều sâu thực tế đáy hố khoan sau khi đã lấy nõn;

Lb là hiệu số chiều sâu đáy hiệp khoan thứ i với chiều sâu đáy hiệp khoan thứ i-1;

- Chỉ số chất lượng mẫu thỏi RQD (%) là tỷ lệ (tính bằng %) giữa tổng chiều dài các thỏi nõn dài ≥ 10 cm Lc so với chiều dài đã lấy nõn Lb tính theo công thức (16).



RQD = Lc / Lb

(16)

6.9. Đề phòng và cứu chữa sự cố

6.9.1. Các khái niệm chung về sự cố trong quá trình khoan

- Sự cố là tất cả những nguyên nhân làm gián đoạn quá trình khoan bình thường, hoặc làm cho quá trình khoan phải hủy bỏ hoàn toàn.

- Sự cố thường rất dễ xảy ra trong quá trình khoan nếu kíp khoan có sơ xuất, nếu quy trình công nghệ không được tuân thủ, các chi tiết của bộ dụng cụ khoan không được kiểm tra thường xuyên, hoặc cũng có thể do những nguyên nhân khách quan khác như lỗ khoan bị sập lở mạnh, đá rơi…

- Sự cố có thể được giảm thiểu đến tối đa nếu tổ khoan quan tâm đúng mức đến việc đề phòng sự cố.

- Đề phòng sự cố bao giờ cũng đơn giản, hiệu quả hơn cứu chữa sự cố.

6.9.2. Các dạng sự cố thường gặp trong quá trình khoan

a) Sự cố kẹt do mùn khoan: Thường xảy ra khi lỗ khoan không sạch (có quá nhiều mùn khoan trong lỗ khoan), máy bơm dung dịch hoạt động không tốt, lỗ khoan không được rửa sạch trước khi ngừng bơm để kéo bộ dụng cụ khoan lên, hoặc ngừng bơm để chèn bẻ mẫu.

b) Sự cố kẹt do lỗ khoan bị sập lở thường xảy ra khi khoan qua địa tầng có độ ổn định thấp hoặc khi lỗ khoan gặp tầng phong hóa mạnh mà không chống ống vách kịp thời hoặc dung dịch rửa không thích hợp.

c) Sự cố kẹt do cần khoan bị gẫy, các ren nối bị tự tháo là do cần đã mòn quá độ mòn cho phép, hoặc khoan với tải trọng chiều trục quá lớn, hoặc là do ren nối quá mòn, chất lượng ren nối không đảm bảo hoặc do khi nối cần vặn không chặt.

d) Sự cố kẹt do lưỡi khoan bị "cháy" bó chặt vào lỗ khoan: Trường hợp này thường xảy ra khi khoan trong địa tầng đá rắn, sử dụng lượng nước rửa quá nhỏ, hoặc khi khoan mất tuần hoàn nước rửa mà kíp trưởng không phát hiện kịp thời.

e) Sự cố kẹt do ống khoan bị đứt ren nối, hoặc ống chống bị rơi trong quá trình làm việc. Nguyên nhân của dạng sự cố này như sau:

+ Ống ren quá mòn làm cho phần ren nối yếu, không đủ độ bền làm việc, nên phần ren nối bị xoắn đứt;

+ Ống chống rơi do khơ mút (kẹp chèn) giữ ống kẹp không đủ chặt hoặc ống chống bị đứt do chân bộ ống không được đặt vào địa tầng vững chắc, hoặc do nối ống không chặt nên ống bị tự tháo trong quá trình khoan v.v…



6.9.3. Những biện pháp chủ yếu để đề phòng sự cố

a) Phải luôn giữ cho lỗ khoan sạch, trường hợp lỗ khoan sâu, máy bơm nước rửa yếu thì phải dùng ống đựng mùn khoan lắp vào đầu ống khoan. Trước khi chèn bẻ mẫu phải bơm rửa sạch lỗ khoan với lượng nước rửa lớn, thời gian bơm từ 20 min đến 30 min, tùy thuộc vào tình hình thực tế của lỗ khoan (Khoan kim cương 5 min đến 10 min). Khi lỗ khoan có quá nhiều mùn khoan thì phải định kỳ bơm rửa làm sạch, sau đó mới tiếp tục khoan.

b) Phải luôn kiểm tra độ mòn, chất lượng ren nối của cần khoan, đầu nối, ống khoan. Loại bỏ kịp thời cần khoan, ống khoan, đầu nối mòn quá độ mòn cho phép; loại bỏ các cần khoan, ống khoan có chất lượng ren nối không đảm bảo.

c) Đường kính cần khoan phải phù hợp với đường kính lưỡi khoan để đảm bảo độ ổn định và vững chắc của bộ cần trong khi khoan theo Bảng 8.





1   2   3   4   5   6   7


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương