Phân loại máy khoan địa chất theo nguyên lý làm việc, ứng dụng và đặc điểm kỹ thuật, giúp kỹ sư lựa chọn thiết bị phù hợp từng tầng đất đá.
Nhiều nhà thầu khảo sát địa chất hiện nay thường gặp khó khăn khi lựa chọn máy khoan cho từng loại công trình. Việc phân loại chưa rõ ràng giữa các dòng máy quay, máy đập, máy xoay hoặc máy hỗn hợp khiến việc chọn sai thiết bị diễn ra khá phổ biến. Hậu quả là chi phí thi công đội lên, thời gian kéo dài và hiệu quả lấy mẫu không đạt yêu cầu.
Với hơn 10 năm cung cấp thiết bị khoan cho các công trình trọng điểm trên toàn quốc, Công ty TNHH Hanoi Vietnam nhận thấy rằng việc phân loại và hiểu rõ đặc điểm từng dòng máy khoan địa chất là yếu tố then chốt giúp chọn đúng thiết bị – đúng địa hình – đúng mục tiêu kỹ thuật.
Bài viết này sẽ giúp bạn:
- Nắm rõ các nhóm máy khoan địa chất theo nguyên lý và cấu tạo
- Phân biệt các dòng máy khoan quay, đập – xoay, thủy lực, khí nén
- Gợi ý ứng dụng thực tế và lựa chọn thiết bị theo địa hình cụ thể
- Tránh các sai lầm thường gặp khi mua máy khoan địa chất
Máy khoan địa chất là gì? Vì sao cần phân loại rõ ràng?
Trong khảo sát địa chất công trình, việc chọn đúng máy khoan là yếu tố quyết định chất lượng mẫu đất – đá, độ chính xác của hồ sơ địa chất và an toàn khi thi công nền móng sau này.
Máy khoan địa chất là thiết bị cơ khí chuyên dụng, được thiết kế để khoan vào các lớp đất – đá nhằm thu mẫu, xác định địa tầng, khảo sát mạch nước ngầm hoặc phục vụ khoan thăm dò khoáng sản. Mỗi loại máy sẽ phù hợp với từng điều kiện địa chất và mục tiêu khảo sát cụ thể.
Vì sao cần phân loại máy khoan?
- Địa hình Việt Nam đa dạng: từ đất phù sa mềm, tầng đá phong hóa đến đá gốc granite cứng
- Mỗi công trình có yêu cầu kỹ thuật riêng: độ sâu, đường kính khoan, độ nghiêng lỗ
- Chọn sai máy dẫn đến: gãy mũi khoan, không xuống được mẫu, lãng phí nhân công và chi phí
Phân loại máy khoan địa chất theo nguyên lý làm việc
1. Máy khoan xoay (Rotary Drilling)
Đây là nhóm máy phổ biến nhất hiện nay, hoạt động dựa trên nguyên lý xoay trục chính để quay mũi khoan và ống mẫu xuyên qua lớp địa chất.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Dùng đầu quay cơ khí hoặc thủy lực
- Hệ thống nâng hạ bằng cáp hoặc xi lanh
- Mô men xoắn lớn, phù hợp khoan sâu
Ưu điểm:
- Thích hợp cho địa tầng đất sét, cát, đất pha sỏi
- Có thể sử dụng với ống mẫu rút lõi để lấy mẫu nguyên dạng
Nhược điểm:
- Gặp khó khăn khi khoan tầng đá gốc cứng
- Cần lựa chọn mũi khoan phù hợp để tránh trượt mũi
Ứng dụng:
- Khảo sát địa chất công trình
- Khoan giếng công nghiệp
- Khoan thử nước ngầm
Ví dụ thiết bị:
- Máy khoan XY-1, XY-1M, XY-100, XY-200
2. Máy khoan đập – xoay (Percussion – Rotary)
Đây là dòng máy kết hợp giữa chuyển động xoay và đập, cho phép xuyên qua tầng đất đá cứng mà máy khoan xoay thông thường không hiệu quả.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Dùng búa khoan dạng piston đập vào đầu mũi khoan
- Đầu khoan vừa xoay, vừa đập theo trục thẳng đứng
- Thường kết hợp với khí nén hoặc búa thủy lực
Ưu điểm:
- Khoan được tầng đá phong hóa, đá cuội kết, granite
- Tốc độ khoan nhanh hơn khi gặp lớp cứng
- Giảm nguy cơ kẹt mũi, gãy ống mẫu
Nhược điểm:
- Tiếng ồn lớn, rung mạnh
- Không phù hợp lấy mẫu nguyên dạng
Ứng dụng:
- Khoan địa chất đá cứng
- Khoan neo, khoan thăm dò mỏ
Ví dụ thiết bị:
- Máy khoan XYD-3, XY-4, XY-44A
- Kết hợp búa DHD3.5, DHD4
3. Máy khoan bằng khí nén (Down the Hole – DTH)
Dòng máy khoan sử dụng khí nén để đẩy piston đập thẳng vào mũi khoan, thường dùng trong điều kiện cực kỳ khắc nghiệt.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Dùng máy nén khí áp lực cao
- Búa khoan nằm ngay sau mũi khoan (Down-the-hole)
- Đường kính khoan lớn: 100–300 mm
Ưu điểm:
- Xuyên qua đá gốc, đá vôi, granite nhanh chóng
- Bền bỉ, ít hỏng hóc, phù hợp công trình lớn
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư cao
- Không dùng được cho địa tầng mềm
Ứng dụng:
- Khoan mỏ than, khoáng sản
- Thi công khoan cọc nhồi đá
- Mở đường hầm, khoan giếng công nghiệp sâu
Ví dụ thiết bị:
- Máy khoan khí nén HCR910, KR150, máy khoan DTH Trung Quốc
4. Máy khoan địa chất bằng thủy lực toàn phần
Đây là xu hướng hiện đại, thay thế dần các dòng máy cơ khí truyền thống. Hệ thống truyền động thủy lực cho độ chính xác và ổn định cao.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Tích hợp cần điều khiển thủy lực
- Xi lanh đẩy – kéo mạnh, ổn định
- Tốc độ và mô men xoắn có thể điều chỉnh chính xác
Ưu điểm:
- Khoan sâu đến 500 – 1000m
- Độ rung thấp, an toàn hơn cho kết cấu
- Phù hợp khảo sát địa chất công trình cấp cao
Nhược điểm:
- Giá thành cao
- Yêu cầu kỹ thuật viên vận hành có kinh nghiệm
Ứng dụng:
- Khoan thăm dò khoáng sản, dầu khí
- Lấy mẫu sâu, khoan khảo sát nước ngầm tầng sâu
Ví dụ thiết bị:
- Máy khoan thủy lực XY-6B, XY-8, máy HQ/NQ/BQ theo tiêu chuẩn quốc tế
Bảng tổng hợp phân loại máy khoan địa chất
| Loại máy khoan | Đặc điểm nổi bật | Địa chất phù hợp | Ưu điểm chính |
|-----------------------------|--------------------------------|---------------------------|------------------------------------------|
| Máy khoan xoay | Trục chính quay mũi khoan | Đất mềm – trung bình | Giá rẻ, dễ vận hành |
| Máy khoan đập – xoay | Kết hợp đập và xoay | Đá phong hóa – đá cứng | Xuyên nhanh lớp đất – đá |
| Máy khoan khí nén (DTH) | Dùng khí nén – búa nằm dưới | Đá gốc, đá granit | Hiệu suất cao, khoan sâu, khoan lớn |
| Máy khoan thủy lực toàn phần| Hệ thủy lực điều khiển chính xác| Mọi loại địa chất | Độ ổn định cao, khoan sâu 500–1000 m |
Gợi ý lựa chọn máy khoan địa chất theo địa hình
Địa hình đồng bằng, đất mềm
- Nên chọn: máy khoan xoay XY-1, XY-100
- Ưu tiên dùng mũi khoan xoắn, ống mẫu đơn giản
- Độ sâu khoan: 20–100m
- Mục đích: khảo sát địa tầng, thi công nhà dân
Địa hình đất pha đá, cuội sỏi
- Nên chọn: máy XY-1M, XY-200 hoặc đập – xoay
- Dùng mũi khoan hợp kim, búa đập nhẹ
- Cần ống chống tránh sập lỗ
- Mục đích: khoan đường, khoan trụ điện, cầu
Địa hình núi đá, nền granite
- Nên dùng: máy DTH khí nén hoặc XY-6B
- Dùng búa DHD, mũi kim cương, mũi chùm
- Kết hợp hệ thống rửa bằng khí hoặc bùn
- Mục đích: thăm dò khoáng sản, nước ngầm sâu
Sai lầm thường gặp khi chọn máy khoan địa chất
- Chọn máy xoay khoan tầng đá → gãy mũi, cháy động cơ
- Không dùng ống chống khi khoan đất bùn → sập hố
- Khoan đá cứng bằng máy quay tay → không xuống được 10cm
- Dùng máy DTH khí nén ở địa hình đất mềm → trượt mũi, lãng phí khí
→ Luôn khảo sát trước địa tầng thực tế, xác định rõ mục tiêu khoan trước khi chọn máy.
Kết luận
- Máy khoan địa chất được phân loại theo: nguyên lý làm việc, ứng dụng thực tế, đặc điểm địa tầng
- Có 4 nhóm máy chính: máy khoan xoay, máy khoan đập – xoay, máy khoan khí nén, máy khoan thủy lực
- Tùy theo địa hình (đất mềm, đất đá, đá cứng) mà lựa chọn máy cho phù hợp
- Tránh chọn sai máy gây gián đoạn thi công, hỏng thiết bị và không đạt mục tiêu lấy mẫu
Nếu bạn cần tư vấn thêm về lựa chọn thiết bị khoan địa chất phù hợp công trình cụ thể, đừng ngần ngại liên hệ với Công ty TNHH Hanoi Vietnam – đơn vị chuyên cung cấp máy khoan địa chất uy tín trên toàn quốc.
Chat với tư vấn viên
Gọi ngay