MỤC LỤC
Nguyên lý hoạt động của máy khoan địa chất giúp hiểu rõ cách máy tạo lỗ khoan xuyên qua đất đá để phục vụ khảo sát và thăm dò công trình.
Nhiều kỹ sư mới vào nghề hoặc các đơn vị lần đầu đầu tư thiết bị thường chỉ quan tâm đến công suất và độ sâu khoan của máy khoan địa chất, mà chưa thật sự hiểu rõ nguyên lý vận hành của máy. Điều này dẫn đến việc sử dụng sai chức năng, chọn sai loại đầu khoan, gây hao tổn thiết bị, lãng phí chi phí và ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả khảo sát.
Với hơn 10 năm cung cấp thiết bị khoan cho hàng trăm công trình trải dài từ đồng bằng, đồi núi đến khu vực ven biển, Công ty TNHH Hanoi Vietnam nhận thấy rằng, việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy khoan địa chất là yếu tố tiên quyết giúp kỹ sư vận hành hiệu quả, bảo dưỡng đúng cách và lựa chọn thiết bị phù hợp với địa hình.
Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn:
- Nắm rõ cấu tạo cơ bản và quy trình hoạt động của máy khoan địa chất
- Phân biệt các nguyên lý khoan phổ biến hiện nay
- Phân tích ứng dụng của từng loại nguyên lý theo điều kiện địa chất cụ thể
- Gợi ý lựa chọn đầu khoan, búa khoan, mũi khoan và phụ tùng phù hợp từng công trình
Cấu tạo cơ bản của máy khoan địa chất
Hiểu được cấu tạo là nền tảng để nắm vững nguyên lý hoạt động. Một máy khoan địa chất tiêu chuẩn gồm các bộ phận sau:
1. Động cơ – nguồn truyền động chính
- Có thể dùng động cơ diesel, xăng hoặc điện
- Truyền lực cho trục chính, hệ thống quay và bơm thủy lực
2. Hệ thống truyền động
- Gồm hộp số, dây curoa hoặc trục truyền động
- Chuyển đổi chuyển động quay từ động cơ đến trục khoan
3. Trục chính (Main Spindle)
- Là phần chịu lực chính, quay và truyền chuyển động xoắn xuống mũi khoan
4. Đầu quay và hệ thống cấp cần
- Điều khiển tốc độ và mô-men xoắn khi khoan
- Cấp thêm cần khoan khi độ sâu tăng lên
5. Hệ thống bơm tuần hoàn dung dịch khoan
- Cung cấp dung dịch làm mát, rửa lỗ khoan và mang mùn khoan ra ngoài
6. Tháp khoan (mast)
- Đỡ cần khoan và tạo lực đẩy xuống lỗ khoan
- Một số dòng máy có thể nâng hạ mast bằng thủy lực
7. Tời nâng
- Dùng để kéo mẫu đất đá, dụng cụ khoan hoặc ống mẫu lên
Nguyên lý hoạt động tổng quát của máy khoan địa chất
Quy trình hoạt động của một máy khoan địa chất thường trải qua các bước sau:
- Khởi động động cơ, truyền chuyển động đến trục khoan
- Đầu quay quay cần khoan và mũi khoan, tạo chuyển động xoay kết hợp ép xuống lỗ khoan
- Dung dịch khoan được bơm xuống qua ống khoan, làm mát mũi khoan và cuốn mùn khoan lên
- Khi đạt đến độ sâu mong muốn, thu hồi mẫu đất đá bằng ống mẫu hoặc ống PVC
- Kết thúc lỗ khoan, máy có thể tiếp tục khoan lỗ mới hoặc dừng vận hành
Nguyên lý khoan xoay: Cơ chế phổ biến nhất hiện nay
Đặc điểm kỹ thuật
- Mũi khoan xoay tròn nhờ trục chính
- Dùng mũi khoan xoắn, mũi ba cánh hoặc mũi kim cương
- Có thể kết hợp với bơm rửa tuần hoàn hoặc khoan khô
Ưu điểm
- Phù hợp nhiều loại địa hình: đất sét, cát, sỏi đến đá mềm
- Hiệu quả cao, tốc độ khoan nhanh
- Có thể lấy mẫu chính xác qua ống mẫu
Nhược điểm
- Giới hạn khi gặp đá cứng hoặc đá gốc
- Đòi hỏi phải có dung dịch khoan tốt, chống sập thành lỗ
Ứng dụng thực tế
- Dùng trong máy khoan XY-1, XY-1M, XY-200
- Phù hợp công trình khảo sát nhà dân, khu công nghiệp, hạ tầng giao thông
Nguyên lý khoan đập: Dành cho tầng đá cứng
Đặc điểm kỹ thuật
- Búa khoan gắn đầu cần, truyền lực đập theo phương thẳng đứng
- Mũi khoan thường là dạng mũi kim cương, hợp kim hoặc ba cánh
Ưu điểm
- Phá được đá cứng, đá gốc, granit
- Có thể kết hợp khoan xoay đập để tăng hiệu quả
Nhược điểm
- Tốc độ khoan chậm hơn khoan xoay
- Gây rung chấn mạnh, cần vận hành cẩn thận ở khu dân cư
Ứng dụng thực tế
- Dùng trong máy khoan XY-200, XY-1E, XY-2, XY-44A
- Khảo sát địa chất sâu, thăm dò mỏ, địa tầng đá gốc
Nguyên lý khoan xoay rửa: Phục vụ khoan sâu và lấy mẫu
Cơ chế hoạt động
- Mũi khoan xoay liên tục, đồng thời bơm dung dịch (nước, polymer) từ mặt đất xuống qua cần khoan
- Dung dịch cuốn mùn khoan lên theo khoảng trống giữa lỗ và cần
Ưu điểm
- Làm sạch lỗ khoan hiệu quả
- Bảo vệ thành lỗ tốt, tránh sụt lún
Nhược điểm
- Phụ thuộc vào nguồn nước và hệ thống bơm mạnh
- Tốn kém chi phí dung dịch khoan
Ứng dụng
- Lấy mẫu đất mềm, đất bùn
- Thường dùng trong các máy khảo sát tại đồng bằng, khu vực ven sông
Nguyên lý khoan lõi: Lấy mẫu đá nguyên dạng
Đặc điểm
- Sử dụng mũi khoan hình ống, rỗng ruột
- Mẫu đất đá chui vào ống và được kéo lên nguyên vẹn
Ưu điểm
- Lấy mẫu có hình dạng chính xác
- Phục vụ cho các công trình đòi hỏi phân tích chi tiết địa chất
Nhược điểm
- Chỉ dùng được ở địa tầng không vỡ vụn
- Chi phí lấy mẫu cao
Ứng dụng
- Thăm dò khoáng sản, khai thác mỏ
- Các công trình đập thủy điện, nhà cao tầng yêu cầu khảo sát kỹ nền móng
So sánh nguyên lý hoạt động các dòng máy khoan địa chất
| Nguyên lý khoan | Cơ chế chính | Phù hợp địa chất | Loại máy tiêu biểu |
|---|---|---|---|
| Khoan xoay | Xoay liên tục | Đất mềm – trung bình | XY-1, XY-1M |
| Khoan đập | Búa đập thẳng đứng | Đá cứng, đá gốc | XY-200, XY-2, XY-44A |
| Khoan xoay rửa | Xoay + bơm dung dịch | Đất bùn, đất sét | XY-1, XY-1M |
| Khoan lõi | Mũi khoan ống rỗng | Đá nguyên khối | XY-44A, XY-6B |
Gợi ý lựa chọn thiết bị phù hợp nguyên lý khoan
- Địa hình đất mềm – bùn: chọn máy XY-1 + khoan xoay rửa + mũi xoắn
- Tầng cuội sỏi – đất lẫn đá: dùng XY-1M + mũi ba cánh + búa khoan nhẹ
- Khoan đá gốc, sâu >200m: dùng XY-200 hoặc XY-44A + khoan đập + mũi kim cương
- Lấy mẫu đá nguyên khối: bắt buộc khoan lõi + ống mẫu chuyên dụng
Những sai lầm thường gặp khi không hiểu nguyên lý khoan
- Dùng máy xoay nhẹ để khoan tầng đá → gây cháy mũi khoan
- Không dùng dung dịch rửa khi khoan đất bùn → sập lỗ
- Dùng sai mũi khoan → mẫu bị trộn, sai kết quả phân tích
- Chọn máy quá nhỏ → không đạt được độ sâu cần thiết, tốn kém chi phí khoan lại
Bạn cần tư vấn lựa chọn máy khoan địa chất phù hợp? Liên hệ Công ty TNHH Hanoi Vietnam để được hỗ trợ kỹ thuật và báo giá chi tiết cho từng loại thiết bị khoan chuyên dụng.
Chat với tư vấn viên
Gọi ngay