• GERMAN
  • switzerland
  • AUSTRIA
  • POLAND
  • Czech Republic
  • HUNGARY
  • UKRAINE
  • TURKEY
  • CHAINA
  • KOREA
first
  
last
 
 
start
stop
Banner

การศึกษาและพัฒนาประสิทธิภาพหัวเจาะน้ำบาดาลสำหรับชนบท

| Print | Email

บทความและเรียบเรียง : ผศ.กุณฑล ทองศรี (E-mail : kunthon.th@gmail.com)
 
จากนโยบายและการติดตามการแก้ปัญหาภัยแล้งของรัฐบาล รวมถึงข้อมูลของผู้นำหมู่บ้านและชาวบ้านทำให้ทราบว่าการแก้ปัญหาภัยแล้งส่วนหนึ่งที่มักถูกมองข้าม ขาดความสนใจ คือ เรื่องแหล่งน้ำธรรมชาติ ซึ่งเป็นแหล่งเก็บกักน้ำที่ประชาชนใช้ร่วมกัน ในปัจจุบันค่อนข้างตื้นเขิน ซึ่งการรื้อฟื้นบูรณะชุบชีวิตแหล่งน้ำที่ตื้นเขินคืนมาน่าจะดีกว่าการไปสร้างบ่อหรือสระน้ำขนาดเล็ก การลอกหนองน้ำและคลองธรรมชาติที่ตื้นเขินนี้ จึงเป็นวิธีหนึ่งของการแก้ปัญหาภัยแล้งได้ระดับหนึ่ง
 
                สำหรับภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนกลาง (จังหวัดนครราชสีมา ขอนแก่น กาฬสินธุ์ มหาสารคาม สกลนคร และชัยภูมิ) นอกจากจะดำเนินการดังข้างต้นไปแล้วก็ตาม ก็ยังมีพื้นที่ที่เกิดภัยแล้งดักดานคือบริเวณที่ไม่มีแหล่งน้ำธรรมชาติเพียงพอ ซึ่งมีจำนวนมากไม่น้อยกว่า 40 เปอร์เซ็นต์ของพื้นทั้งหมด
 
ประกอบกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี ได้รับข้อมูลจากประชาชนผ่านมาทางผู้ปกครอง นักศึกษา ศิษย์เก่า และบัณฑิตกิตติมศักดิ์ (พระญาณรักขิต) เป็นต้น เพื่อบรรเทาความเดือดร้อนของประชาชนในเขตพื้นที่ดังกล่าว มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จึงได้ให้ความสำคัญในเรื่องปัญหาภัยแล้งค่อนข้างมาก
 
                ปัจจุบัน การขุดเจาะน้ำบาดาลนั้นยังประสบปัญหามากมาก เช่น เครื่องจักรในการขุดเจาะ หรืออุปกรณ์ในการเจาะน้ำบาดาลแยกอิสระออกจากกัน เช่น เครื่องเจาะ หัวเจาะ หรือ แรงดันน้ำ เป็นต้น
 
นอกจากนี้ ยังมีปัญหาด้านอุปกรณ์การเจาะที่ไม่มีประสิทธิภาพ หรือไม่เหมาะกับสภาพภูมิประเทศไทย ส่งผลให้ต้นทุนการเจาะน้ำบาดาลสูงมาก ดังนั้น งานวิจัยสิ่งประดิษฐ์นี้จะทำการออกแบบเครื่องเจาะน้ำบาดาลอเนกประสงค์ที่สามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างสะดวก รวมถึงการวิจัยหาตัวแปรที่เหมาะสมการเจาะน้ำบาดาลระบบเจาะน้ำโคลน กับระบบเจาะด้วยลม เพื่อหาต้นทุนในการเจาะน้ำบาดาล รวมถึงการศึกษาการสึกหรอของหัวเจาะแบบต่าง ๆ
 
                โดยวิธีการดำเนินงานวิจัยและศึกษาได้แบ่งตัวแปรของหัวเจาะออกเป็น 6 ระดับ คือ
                1.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 2 ครีบ
                2.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 3 ครีบ
                3.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 3 ครีบ แบบปรับด้านข้าง
                4.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 3 ครีบ แบบปรับด้านบน
                5.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 3 ครีบ แบบปรับด้านข้างและด้านบน
                6.หัวเจาะขนาด Ø165 mm. ใบตัด 4 ครีบ
 
alt
หัวเจาะขนาด Ø 165 mm. ใบตัด 3ครีบ
 
alt
หัวเจาะขนาด Ø 165 mm. ใบตัด 2ครีบ
 
alt
หัวเจาะขนาด Ø 165 mm. ใบตัด 4 ครีบ
 
ตัวแปรที่ใช้ในการเจาะ ได้แก่ เม็ดมีดคาร์ไบด์ เกรด K20 ซึ่งจะเจาะที่ความลึก (Depth) 30 เมตร ใช้ความเร็วรอบที่ใช้ในการเจาะ (Speed) 30 รอบ/นาที ใช้ระบบเจาะด้วยลม และพื้นที่เก็บผลการทดลองคือ จังหวัดกาฬสินธุ์ ขณะที่ตัวแปรของหัวคว้านจะมีด้วยกัน 2 ระดับ คือ หัวคว้าน (Reamer) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6-1/2 นิ้ว (165 มม) และ หัวคว้าน (Reamer) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้ว (165 มม)
 
                สำหรับดอกเจาะจะมี 3 ระดับ ได้แก่ ดอกเจาะหิน ชนิดเม็ดกระดุม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4-1/2 นิ้ว (115 มม), ดอกเจาะหิน ชนิดเม็ดกระดุม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้ว (127 มม) และ ดอกเจาะหิน ชนิดเม็ดกระดุม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-7/8 นิ้ว (150 มม)
 
                ในส่วนของเครื่องเจาะน้ำบาดาลจะใช้เรือนโครง (Mast) ที่ทำด้วยวัสดุเหล็ก ขนาดความยาวน้อยกว่า 3 เมตร หัวหมุนเจาะ (Rotation Head) ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฮดรอลิค โดยมีความเร็วรอบระหว่าง 0- 55 รอบต่อนาที ที่แรงบิดสูงสุด 1980 นิวตัน-เมตร โดยหัวหมุนเจาะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุด 14.5 เมตรต่อนาที และใช้เครื่องยนต์ต้นกำลังเป็นเครื่องยนต์ดีเซล ชนิดตั้งแต่ 3 สูบขึ้นไป สตาร์ทด้วยแบตเตอร์รี่ไฟฟ้า 12 โวลต์ มีขนาดไม่น้อยกว่า 20 แรงม้า ที่ความเร็วรอบ 2800 รอบ/นาที
 
                นอกนั้นยังมีก้านเจาะขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 นิ้ว และขนาดความยาว 2 เมตร, ปั๊มดูดน้ำโคลนขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฮดรอลิก โดยปั๊มจะจ่ายปริมาณน้ำไม่น้อยกว่า 600 ลิตรต่อนาที ขณะให้แรงดัน 6 บาร์ ท่อส่งน้ำโคลนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ไม่น้อยกว่า 3 นิ้ว และขนาดความยาว 4 เมตร และเครื่องอัดลม ขนาดแรงดัน 12 บาร์
 
alt
เครื่องเจาะน้ำบาดาลอเนกประสงค์
 
alt
การเจาะน้ำบาดาลระบบเจาะด้วยลม
 
alt
ดอกเจาะหิน ชนิดเม็ดกระดุม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้ว (127 มม)
 
                จากการทดสอบของกระบวนการเจาะน้ำบาดาล โดยการนำเอาหัวเจาะทั้ง 6 แบบมาใช้ในการทดลองแล้วนำผลต่างๆ ที่ได้จากการเจาะมาใช้ในการคำนวณหาประสิทธิภาพของหัวเจาะ อายุการใช้งาน การสึกหรอของเม็ดมีด และหาจุดคุ้มทุน โดยได้มีการเปรียบเทียบเวลาที่ใช้ในการเจาะบ่อบาดาลทั้งหมด ซึ่งเวลาที่ใช้ในการเจาะน้ำบาดาลของหัวเจาะต่างๆ สามารถนำมาเปรียบเทียบได้ ดังแสดงในตารางที่ 1
 
ตารางที่ 1 :การเปรียบเทียบระยะเวลาทั้งหมดในการเจาะบ่อบาดาลของหัวเจาะแต่และแบบ
ลำดับที่
ชนิดหัวเจาะ
ระยะเวลาที่ใช้ในการเจาะ (นาที)
1
2ครีบ
139
2
3ครีบ
169
3
3ครีบด้านข้าง
162
4
3ครีบด้านบน
160
5
3ครีบด้านข้างและด้านบน
166
6
4ครีบ
196
 
การเก็บตัวอย่างดินจากการเจาะบ่อบาดาลของแต่ละบ่อจะนำดินที่ได้จำนวนบ่อละ 2 กิโลกรัม ไปละลายในน้ำและนำดินไปร่อนด้วยตะแกรงขนาด 2 ตารางมิลลิเมตร เพื่อหาของแข็งที่ปนอยู่ในดินที่ทำให้เม็ดมีดเกิดการสึกหรอ ซึ่งจะพบของแข็งที่ปนอยู่ในแต่ละบ่อไม่เท่ากัน ขั้นตอนต่อไปคือ การนำของแข็งที่ได้จากการร่อนไปชั่งน้ำหนักที่เครื่องชั่ง แล้วจดบันทึกค่าที่อ่านได้จากเครื่องชั่ง เพื่อเป็นข้อมูลในการคำนวณทางสถิติต่อไป
ช่วงระยะความลึกที่ 2– 10 เมตร ลักษณะดินมีความใกล้เคียงกัน คือ ส่วนใหญ่ดินช่วงนี้จะเกิดจากการสะสมของแร่ธาตุในชั้นดิน เป็นชั้นที่มีการตกตะกอนของแร่ธาตุและการสะสมตัวของแร่ธาตุ ส่วนใหญ่ดินที่ความลึกในช่วงนี้ มักมีสีแดงหรือน้ำตาลแดงตามสีแร่ที่มาสะสมตัวอยู่
ช่วงระยะความลึกตั้งแต่ 10-30 เมตร ลักษณะดินมีความใกล้เคียงกัน คือ ดินจะมีลักษณะเปลี่ยนแปลงมาจากดินเหนียวที่ถูกอัดและแข็งตัว จึงมีความแข็งและเปราะ เรียกว่า หิน-ดินดาน ลักษณะจะเป็นก้อนเล็กๆ มีความเปราะสูง
 
จากการคำนวณในภาคผนวก ค แสดงให้เห็นว่า ตัวแปรที่พบในดินแต่ละช่วงความลึกนั้นคือ ของแข็ง นำไปชั่งน้ำหนักและกำหนดค่าชี้วัดทางสถิติที่ช่วงระดับความเชื่อมั่น 95% จะได้ว่า ค่าที่ชี้วัดของแข็งที่พบในดินทั้ง 5 บ่อ มีค่าอยู่ในช่วงระดับความเชื่อมั่นที่ 95% คือ 323.95< µ < 422.39กรัม
จึงสามารถสรุปได้ว่า ดินที่ช่วงระยะตั้งแต่ 0– 30 เมตร ทั้ง 5 บ่อ มีความใกล้เคียงกัน ยกเว้นบ่อที่ใช้หัวเจาะ 3 ครีบ ที่ปรับระยะด้านข้างและด้านบน ค่าที่ชี้วัดไม่อยู่ในช่วงระดับความเชื่อมั่น 95% เนื่องจากช่วงความลึกแต่ละช่วงนั้น ลักษณะดินที่พบมักจะเป็นดินดาน มีสีน้ำตาลหรือสีแดง ซึ่งมีของแข็งปนอยู่ในดินน้อยกว่า 5 บ่อ ดังกล่าว
 
ทั้งนี้ ในการทดลองหาการสึกหรอของเม็ดมีด( K-20) ที่เปลี่ยนแปลงไปจากเดิมนั้น เม็ดมีดที่นำไปทดสอบ ก็คือ จะเลือกเม็ดมีดจากครีบหัวเจาะเพียง 1ครีบของแต่ละหัวเจาะเท่านั้น ซึ่ง 1ครีบจะประกอบไปด้วยเม็ดมีด 3ลักษณะ จำนวน 6เม็ดมีด
 
จากตารางที่ 1 เวลาที่ใช้ในการเจาะบ่อบาดาลของหัวเจาะต่างๆ จะใช้เวลาแตกต่างกัน และจะเห็นได้ว่า หัวเจาะที่ใช้เวลาในการเจาะน้อยที่สุดคือ หัวเจาะ แบบ 2 ครีบ หัวเจาะ แบบ 3 ครีบ แบบลักษณะต่างๆ จะใช้เวลาใกล้เคียงกัน ส่วนหัวเจาะ แบบ 4 ครีบ จะใช้เวลามากที่สุด
 
จากการวิเคราะห์ พบว่า หัวเจาะ แบบ 2 ครีบ ใช้เวลาน้อยที่สุดในการเจาะที่ความลึก 30 เมตร เท่าๆ กัน เนื่องมาจากมีช่องว่างมากกว่าหัวเจาะแบบอื่น ซึ่งช่องว่างนี้จะทำหน้าที่ระบายดินจากด้านล่างของบ่อขึ้นมาด้านบนโดยอาศัยลมเป่าผ่านช่องว่างขึ้นมา ทำให้มีปัญหาเรื่องดินอุดตันช่องว่าง หรือดินติดกับใบครีบตัด ในระหว่างทำการเจาะน้อยหรือไม่มีเลย
 
แต่ขณะเดียวกันหัวเจาะแบบ 3 และ 4 ครีบ มีช่องว่างระหว่างในครีบตัดดังกล่าวน้อยตามลำดับ จึงทำให้เกิดปัญหาดินอุดตันในช่องว่าง หรือดินติดใบครีบตัดเป็นจำนวนมาก ทำให้การเจาะดำเนินการต่อไปไม่ได้ เนื่องจากหัวเจาะจะเจาะลงลึกต่อไปได้ยากมาก ถ้าดินไม่ได้มีการระบายขึ้นสู่ด้านบนเลย เมื่อเจาะลงไปลึกมากๆ อาจเสี่ยงต่อการที่จะนำหัวเจาะขึ้นมาได้ยาก โดยเฉพาะหัวเจาะแบบ 4 ครีบ จะประสบปัญหาในเรื่องนี้มากกว่าหัวเจาะแบบอื่นๆ เนื่องจากมีช่องว่างระหว่างใบครีบตัดน้อยมาก
 
                จาการทดลองเพื่อหาค่าประสิทธิภาพของหัวเจาะ หาอายุการใช้งาน และจุดคุ้มทุนของหัวเจาะทั้ง 3 ชนิด คือ ชนิด 2 ครีบ 3 ครีบและ 4 ครีบ ที่มีความเร็วรอบและความลึกในการเจาะที่เท่ากัน สามารถสรุปได้ว่า
 
                1.ประสิทธิภาพเชิงเศรษฐศาสตร์ของหัวเจาะ : จากการคำนวณโดยพิจารณาถึงค่าใช้จ่ายในการเจาะบ่อบาดาล เมื่อนำค่าใช้จ่ายมาทำการเปรียบเทียบหาค่าประสิทธิภาพเชิงเศรษฐศาสตร์ พบว่าหัวเจาะแบบ 2 ครีบ มีประสิทธิภาพเชิงเศรษฐศาสตร์ดีที่สุด เท่ากับ 333.75% และหัวเจาะแบบ 4 ครีบมีประสิทธิภาพเชิงเศรษฐศาสตร์ต่ำสุด คือ 310.45%
 
                2.ประสิทธิภาพเชิงกลของหัวเจาะ : จากการทดลองพบว่าประสิทธิภาพของหัวเจาะน้ำบาดาล หัวเจาะแบบ 2 ครีบ มีประสิทธิภาพเชิงกลดีที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับหัวเจาะแบบดั้งเดิมมากกว่า 17.75% และ หัวเจาะ 4 ครีบ มีประสิทธิภาพเชิงกลน้อยกว่าหัวเจาะ 3 ครีบแบบดั้งเดิม 13.61% ตามลำดับ
 
               3.การสึกหรอและอายุการใช้งาน : จากการทดลองเพื่อทำการเปรียบเทียบหาการสึกหรอ และอายุการใช้งานของเม็ดมีด พบว่า หัวเจาะ 2 ครีบ มีการสึกหรอมากที่สุด เท่ากับ 0.651% จึงทำให้อายุการใช้งานน้อยที่สุด เท่ากับ 5,971 นาที หรือ 99 ชม. 31 นาที และ หัวเจาะที่มีการสึกหรอน้อยที่สุด คือหัวเจาะแบบ 4 ครีบ ซึ่งมีการสึกหรอเท่ากับ 0.347% และอายุการใช้งาน เท่ากับ 15,744 นาที หรือ 262  ชม. 24 นาที
 
                4.ค่าใช้จ่ายและจุดคุ้มทุนของเครื่องเจาะน้ำบาดาล : จากการทดลองในการเจาะบ่อบาดาล โดยพิจารณาถึงเวลาและค่าใช้จ่ายในการเจาะบ่อบาดาลที่ต่ำที่สุดใน 1 หัวเจาะ พบว่า หัวเจาะที่ใช้เวลาในการเจาะบ่อบาดาลน้อยที่สุดคือ หัวเจาะแบบ 2 ครีบ ใช้เวลาทั้งหมด 139 นาที/บ่อ หรือ 2 ชม. 19 นาที ค่าใช้จ่ายในการเจาะบ่อบาดาลเท่ากับ 7,490 บาท/บ่อ จุดคุ้มทุนของเครื่องเจาะเมื่อใช้หัวเจาะแบบ 2 ครีบ จะมีจำนวนบ่อเท่ากับ 151 บ่อ และหัวเจาะที่ใช้เวลาบ่อบาดาลมากที่สุด คือ หัวเจาะแบบ 4 ครีบ ใช้เวลาทั้งหมด 192 นาที/บ่อ หรือ 3 ชม. 12 นาที/บ่อ ค่าใช้จ่ายในการเจาะบ่อบาดาลเท่ากับ 8,052 บาท/บ่อ จุดคุ้มทุนของเครื่องเจาะเมื่อใช้หัวเจาะแบบ 4 ครีบ จะมีจำนวนบ่อเท่ากับ 156 บ่อ
 
                5.ค่าใช้จ่ายและจุดคุ้มทุนของหัวเจาะน้ำบาดาล : จากการทดลองในการเจาะบ่อบาดาล พบว่า หัวเจาะ 2 ครีบ มีจุดคุ้มทุนของหัวเจาะน้ำบาดาลต่ำที่สุด เท่ากับ 25 บ่อ ส่วนหัวเจาะที่มีจุดคุ้มทุนของหัวเจาะน้ำบาดาลสูงที่สุดคือ หัวเจาะ 4 ครีบ เท่ากับ 52 บ่อ
 
 
…………………………………………………………………………………………………………………………………….……
นิตยสาร :    MM Machine Market
Vol. : 8
No. : 10
เดือน / ปี : พฤศจิกายน – ธันวาคม 2555 (November - December 2012)
เลขที่หน้า : 75 - 77
คอลัมน์ : MANAGEMENT
…………………………………………………………………………………………………………………………………….……
การศึกษาและพัฒนาประสิทธิภาพหัวเจาะน้ำบาดาลสำหรับชนบท