Устройство лебедки для ударно канатного бурения. Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов. Канатное бурение и опробование инженерно-геологических скважин

Ударно-канатное бурение скважин - этот способ применяется специалистами очень часто. Все потому, что он является очень простым и имеет множество плюсов.

1. Процедуру ударно-канатного бурения скважин можно осуществить абсолютно в любом грунте. Можно работать даже в многолетнемерзлых породах, в породах, поглощающих промывочную жидкость, и валунно-галечниковых отложениях. Этот пункт является одним из самых главных плюсов для любого хозяина участка.
2. Пробурить скважину данным методом владелец участка сможет самостоятельно. Но, если в данной сфере нет никакого опыта и необходимых знаний, лучше обратиться за помощью к профессионалам, которые проведут все необходимые работы качественно и в самые короткие сроки.
3. Для данного способа не понадобится тяжелая техника. Специальные установки, которые потребуются для ударно-канатного бурения, практически полностью можно сделать самостоятельно. Исключением являются лишь некоторые детали, которые можно приобрести в любом специализированном магазине. А, кроме того, такие установки достаточно легкие и компактные.
4. Отсутствует необходимость снабжать установки глиной и водой.
5. После бурения скважины в самые короткие сроки можно использовать ее по назначению, ведь ударно-канатный способ позволяет оставить совершенно чистыми водоносные горизонты.
6. Возможность бурения скважин с большим начальным диаметром.

Очень интересно, что данный был известен человечеству еще несколько тысячелетий назад. Его активно применяли более 4 тысяч лет назад в Китае. С тех пор прошло огромное количество времени, изменились условия работы, появились новые материалы, методы и технологии, но данный способ бурения по-прежнему остается актуальным, эффективным и востребованным.

Главными его характеристиками является надежность, возможность закончить работу в короткие сроки и простота.

Установка для ударно-канатного бурения

Какие же детали включает в себя специальная установка, предназначенная для бурения скважины ударно-канатным способом ?
Она состоит из забивного стакана (это одна из самых главных деталей), лебедки, ударной штанги, прочного каната или троса, блока, каркаса установки.

Забивной стакан

Забивной стакан - главный элемент всей установки для бурения ударно-канатным способом . Сделан он из фрагмента трубы. Снизу стакана находится режущая кромка, а на ней выполнен скос внутрь самого забивного стакана. А сверху расположилась наковальня. Именно по ней ударяется ударная штанга. Это позволяет вбить стакан поглубже в грунт. Следующий элемент - лебедка приводит в действие забивной стакан. Она поднимает и опускает его. При помощи режущей кромки стакан глубоко врезается в породу и захватывает некоторое количество грунта, а затем конструкция поднимается на поверхность.

Ударная штанга

В результате нескольких ударов ударной штанги стакан заполняется грунтом, а внутри его удерживает сила трения. Подняв стакан на поверхность, рабочие его опустошают, и затем данная процедура повторяется необходимое количество раз. Правда, как правило, забивной стакан используют только в процессе работы с несыпучими породами. Так как в противном случае не хватает силы трения между частицами пород, и они не удерживаются внутри стакана. Например, песок, невозможно поднять таким образом на поверхность. В этом случае в процессе ударно-канатного бурения используется другая деталь - желонка. Внизу у желонки имеется специальный клапан, которого нет у забивного стакана. Этот клапан открывается в момент врезания желонки в грунт и, например, песок попадает внутрь нее. Далее рабочие производят аналогичные действия - желонку поднимают наверх, тщательно очищают от сыпучего грунта и снова повторяют процедуру необходимое количество раз.

Буровое долото

Если же специалисты работают с твердыми и каменистыми грунтами, то используется еще более прочная деталь - буровое долото. Такое долото ударяется о твердую породу и измельчает ее. Мелкие частицы породы при этом падают на дно скважины, а оттуда их уже извлекают при помощи желонки.

Канат и тросы

Стоит отдельно поговорить о такой важной детали, как канат или трос. Чтобы он выдержал все нагрузки и справился со своей задачей, следует выбирать мощный прочный трос. Ведь трудно заранее точно рассчитать степень нагрузки на трос или канат в процессе работы. Ведь он не только опускает и пустой забивной стакан и ударную штангу в скважину, трос еще и получает дополнительную нагрузку, поднимая на поверхность стакан, забитый в грунт. Помимо этого при канатно-ударном способе бурения стакан также может заклинить в скважине, если, например, между ее стеной и стаканом попадут частицы твердой породы. Именно поэтому диаметр каната или троса должен быть не менее 10 миллиметров.

Чтобы владельцу участка не пришлось заботиться обо всех этих деталях, значительно проще будет обратиться за помощью к специалистам компании, занимающейся бурением скважин разными способами, у настоящих профессионалов всегда будет .

Для более комфортного проживания в загородном доме требуется обустройство канализации и подачи воды. Сложно себе представить жилье без подобных коммуникация. Ведь вода требуется не только для приготовления пищи, но и для полива культурных растений. Ее отсутствие значительно усложняет жизнь.

Ударно-канатное позволяет решить подобные проблемы. При помощи такого метода можно без особых усилий добыть воду. Стоит отметить, что подобные работы можно провести самостоятельно. Главное, знать, как правильно бурить скважину и что для этого требуется.

Основные типы скважин

При желании можно провести ударно-канатное бурение своими руками. Фото готовой конструкции представлено ниже. Перед началом работ стоит определиться с типом скважины. Их существует несколько:

1. Трубчатый колодец. Его глубина составляет от 8 до 12 метров. Верховодка, пыль, грязь, а также чужеродные элементы в данном случае не попадает в воду, предназначенную для питья.
2. Скважина в песчаном грунте обычно делают глубиной 15-30 метров. При этом применяют шнековый метод. Устройство для скважины представляет собой металлический рукав, на конце которого имеется участок с перфорацией. Монтируется фильтр в песке крупной фракции с примесями гальки. В целом сооружение способно прослужить около 5 лет при редком использовании, а при частом - до 15. Промывку конструкции осуществляют после заиливания. Если это не дает результатов, то рядом бурят новую скважину.
3. Артезианская. Глубина данной скважины составляет 15-200 метров. Этот показатель зависит от глубины залегания слоев известняка. Эксплуатационный срок равен 50 годам.

Технология бурения

На данный момент существует несколько технологий:

1. Бурение ударно-канатное.
2. Роторное.
3. Шнековое.

Технологии отличаются между собой способом разрушения определенных пород, а также способами извлечения из ствола сооружения почвы. Каждый метод подразумевает применение специального оборудования, которое по-разному влияет на качество проводимых работ. Именно от этого зависит стоимость бурения скважины.

Бурение ударно-канатное

Этот метод является самым простым и относительно недорогим. Особенность технологии заключается в отсутствии необходимости применения тяжелой техники. Установку для бурения скважины можно монтировать самостоятельно. Это отнимает немного времени и сил. Ударно-канатное бурение своими руками - это самый популярный метод, позволяющий вскрывать прямо с поверхности водоносные пласты.

Основные преимущества подобного метода:

1. Большой срок эксплуатации.
2. Позволяет контролировать водоносность горизонта, а также уровень воды.
3. Можно пробить скважину большого диаметра.
4. Исключает риск попадания в воду, предназначенную для питья, вредных примесей в процессе бурения.
5. Эффективность и экономичность при проведении работ в зимний период.

Что потребуется

Для бурения скважины ударно-канатным способом необходимо приобрести специальные приспособления. Как правило, для этого требуется:

1. Блок и лебедка.
2. Трос.
3. Станок для забивания.
4. Установочный каркас.
5. Штанга.

Основной элемент конструкции - это забивной стакан. Помимо этого, требуется отрезок трубы, изготовленной из стали. Он должен быть скошен вовнутрь. Отрезок должен иметь в самом низу режущую прочную кромку. Поверх забивного стакана устанавливается наковальня. Именно по ней при помощи штанги наносятся удары. Лебедка позволяет опускать и поднимать забивной стакан.

Как действует установка

Как осуществляется ударно-канатное бурение? Станки для этого можно изготовить самостоятельно. Главное, представлять себе, как это работает. Действие установки сводится к следующему:

1. Благодаря силе трения, в забивной стакан попадает порода и удерживается в нем.
2. Чтобы проникнуть вглубь почвы, используется штанга, которая бросается на наковальню.
3. Когда забивной стакан наполняется грунтом, он поднимается вверх, а затем очищается.
4. данные действия следует совершать до тех пор, пока не будет достигнута необходимая глубина.

Бурение ударно-канатное лучше применять в тех местах, где грунт несыпучий, глинистый и мягкий.

Как пробить скважину на сыпучем грунте

Если на участке имеется сыпучий грунт, то будет сложнее. Для этого потребуется желонка. Эта деталь представляет собой трубу, изготовленную из стали и имеющую внизу задерживающий клапан.

Это позволяет значительно упростить процесс. При опускании элемента в грунт происходит открытие клапана. В результате этого в трубу попадает почва. При подъеме клапан закрывается. После изъятия желонка очищается. После этого процедура повторяется.

Чтобы грунт в процессе бурения не осыпался, можно применять Они забиваются в почву при каждом углублении. На первом этапе данный элемент должен иметь расширительный башмак, обладающий конусовидной формой. Чтобы станок без затруднений перемещался, его диаметр должен быть меньше размеров обсадной трубы. Только в этом случае можно углубиться в почву до необходимого уровня. Ударно-канатное бурение с обсадной трубой применяется не только на сыпучем грунте.

Как пробить скважину в твердой каменистой почве

На твердом каменистом грунте пробивание скважин осуществляется с применением долота. Под его ударами осуществляется разрушение пород. Затем она извлекается при помощи желонки. Для монтажа обсадных труб необходимо использовать расширитель. Благодаря ему, обеспечивается нужный диаметр для прохождения конструкции.

Забивка элементов осуществляется в те слои грунта, которые располагаются ниже уровня залегания водоносных пластов. После этого требуется откачка скопившейся жидкости, а также очищение от грунта и смеси вод дна скважины. Осуществляется это при помощи желонки.

Бурение ударно-канатное - это несложный процесс. При соблюдении определенных правил можно получить скважину с чистой водой. Главное, придерживаться рекомендаций специалистов:

Особенности монтажа обсадных элементов

Для уже готовой скважины обычно монтируется дополнительная обсадка. Она может быть цельной и выполненной из а также отдельных ее отрезков.

Процесс работы с подобным материалом требует осторожности и повышенного внимания. В противном случае конструкция не будет свободна погружаться. Все звенья трубы должны надежно крепиться и удерживать от сползания. Для их фиксации стоит использовать скобы. Данные фрагменты в дальнейшем закрываются полосками листами нержавеющей стали.

), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками.

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано .

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.

Одна из главных проблем, с которыми приходится сталкиваться владельцам загородных домов – это водоснабжение участка. Если есть возможность воспользоваться услугами специальной фирмы, которая пробурит скважину – проблема решается быстро.

Если же такой возможности нет, приходится заниматься буровыми работами самостоятельно. И в первую очередь нужно определиться с технологией бурения скважины. Одна из самых распространенных и доступных – это ударно-канатный метод.

Ударно-канатная технология

Ударно канатное бурение скважин технология довольно простая. Поэтому уже давно заслужила популярность среди домовладельцев и бурильщиков. Основные ее достоинства заключаются в простоте конструкции самой установки и легкости в проведении работ. Даже довольно глубокую скважину, вполне реально сделать самостоятельно. А это позволяет существенно сэкономить бюджет.

Принцип бурения ударно-канатным способом заключается в использовании тяжелого полого снаряда, который еще называют желонкой. Он сбрасывается в скважину и за счет собственного веса и скорости падения врезается в грунт. При этом почва набирается в полость желонки.

Ударно-канатная установка

Принцип бурения:

• в месте бурения скважины разрывается небольшой котлован. Он нужен для последующего обустройства приямка, а также для того, чтобы в скважину не осыпался верхний слой рыхлого грунта;
• над котлованом устанавливается тренога буровой установки;
• к ней подвешивается снаряд на толстом канате. Желательно брать толщину с запасом прочности, иначе желонка может оборваться, а достать ее из скважины будет проблематично;
• снаряд поднимается над отверстием и сбрасывается вниз;
• затем, эта же операция повторяется несколько раз;
• после этого, он извлекается и очищается от набившегося грунта.

Таким образом, процесс бурения довольно прост.

Плюсы и минусы технологии

Естественно, что любая технология имеет свои плюсы и минусы. Без этого, к сожалению, не обойтись, идеала еще не придумали.

Плюсы метода:

Итак, главные достоинства технологии, это простота и дешевизна проведения работ.

Недостатки:

• процесс бурения происходит медленно;
• метод не подходит для некоторых типов песчаных почв;
• можно делать только строго вертикальные скважины.

Получается, что главный недостаток технологии в низкой скорости работ. Впрочем, при самостоятельном бурении, это вряд ли станет серьезной преградой. Еще один минус – затруднения при изготовлении слишком глубоких отверстий.

Необходимое оборудование

Как уже писалось выше, конструкция установки довольно простая. Она включает в себя:

• вышку, которая изготавливается в форме треноги. По высоте она должна превышать длину снаряда, иначе его просто не получится вытянуть из скважины. Также, при изготовлении вышки, следует учесть высоту обсадной трубы – она будет выступать из грунта;
• снаряд для бурения;
• канат или лебедку для подъема снаряда.

Тренога изготавливается из стальных труб. Желательно использовать материал с толстыми стенками, т.к. ей придется выдерживать немалые нагрузки. Также, стоит изначально рассматривать разборной вариант. Это облегчит ее хранение и транспортировку.

Снаряд

Самый важный элемент установки – это бурильный снаряд. Фактически, это кусок круглой стальной трубы. Он должен обладать такими характеристиками:

• быть тяжелым – именно от веса зависит эффективность бурения. Поэтому он делается из толстостенной трубы и по необходимости дополнительно утяжеляется;
• длинным – размер трубы делается 1,5-2 метра;
• иметь вырезы для удобного извлечения набранного грунта.

В зависимости от типа почвы, в качестве снаряда может использоваться:

• забивной стакан – для рыхлых почв;
• желонка – для сыпучих и водянистых слоев;
• долото – для прохождения твердых пород.

Забивной стакан

Этот вид снаряда применяется для мягких и не слишком рыхлых почв. Из всех существующих видов, у него самая простая конструкция. Изготовить забивной стакан для скважины своими руками довольно просто. Фактически это простой кусок круглой трубы. На нижнем конце делаются заостренные края, чтобы стакан легче входил в грунт. Еще один вариант – вырезаются небольшие зубья.

Забивной стакан

На верхнем крае делается крепкая шляпа, ее еще называют наковальней. Она нужна для того, чтобы снаряд смог выдержать удары буровой штангой, за счет которых происходит забивание стакана в почву.

Благодаря тому, что почва плотная, она без проблем держится в забивной трубе и не выпадает из нее при доставании наружу.

Желонка

Если бурение делается в песчаных грунтах или проходятся водянистые слои, то забивной стакан использовать не получится. Все из-за того, что песок не обладает большой плотностью и будет попросту высыпаться из трубы.

В этом случае, применяют снаряд, который называется желонка. Кстати, ее же применяют, когда возникает необходимость прочистить заиленную скважину.

Она представляет собой отрезок круглой трубы с клапаном в нижней части.

Они бывают двух видов:

1. Лепестковый.
2. Шариковый.

Окончание трубы заостряется так же, как и в случае с забивным стаканом. Принцип бурения с использованием желонки заключается в том, что при ударе о дно скважины клапан открывается. При этом внутрь трубы набирается грунт, а при поднятии снаряда, клапан закрывается и содержимое удерживается внутри трубы.

Долото

Для прохождения твердых каменистых почв, варианты с забивным стаканом и желонкой не подходят. В этих случаях применяется специальное бурильное долото.

Благодаря его наконечникам, порода раскалывается, а затем поднимается наверх при помощи желонки.

Применение ударно-канатной технологии на разных почвах

Один из плюсов этой технологии, заключен в том, что она подходит практически для всех типов грунтов. Исключение составляют лишь некоторые песчаные типы, однако здесь требуется применение специальных технологий.

Однако, для прохождения разных почв, требуется менять оснастку, т.е. сам снаряд. Сам же принцип работы остается неизменным. Как делать ударно канатное бурение скважин своими руками можно посмотреть на этом видео:

Песок

Как уже писалось выше, для песчаных почв применяется желонка, т.к. из забивного стакана, песок будет попросту высыпаться.

Технология бурения выглядит следующим образом:

• желонка сбрасывается вниз и за счет удара об землю открывается клапан и в нее набирается немного грунта;
• далее операция повторяется, однако, в отличие от варианта с забивным стаканом, желонка не поднимается слишком высоко. Обычно подъем делается на 30-40 см;
• за 3-4 повторения, труба наполняется, после чего поднимается наружу.

При прохождении песочных грунтов, есть большая вероятность осыпания стенок скважины. Поэтому параллельно с бурением, отверстие должно укрепляться обсадной трубой. При этом ее диаметр должен превышать диаметр желонки, иначе она просто застрянет в скважине.

На нижнем окончании первой части обсадной трубы, делается небольшое расширение. Это позволяет ей срезать со стенок отверстия немного грунта при движении вниз. Т.к. песчаные слои мягкие, проблем с этим не возникает.

Твердые грунты

Когда встречаются каменистые грунты, приходится применять долото. В этом случае, технология бурения выглядит таким образом:

• при попадании на твердые породы, оснастка установки меняется;
• в скважину опускается долото, которым дробятся камни;
• затем желонкой, достаются измельченные камни.

Так же как и в случае с песком, скважина укрепляется обсадной трубой. Однако нужно учитывать то факт, что труба не сможет срезать лишний грунт со стенок скважины. Поэтому применяется специальное долото с расширителем. Расширитель представляет собой складывающиеся зубцы, которые приводятся в действие пружинным механизмом.

Т.е. в сложенном виде, он без проблем проходит через внутренний диаметр обсадной трубы, а затем расширяются. Это дает возможность срезать породу, мешающую прохождению обсадной колонны.

Особенности ударно-канатного бурения

Как и любой другой технологии, у нее есть свои нюансы:

• при прохождении песчаных слоев и в особенности плывунов, нельзя допускать, чтобы желонка полностью опускалась ниже обсадной колонны. Иначе, она может сильно сместиться, а в этом случае будет весьма проблематично достать ее.
• трос для подвешивания снаряда должен быть стальным и иметь запас прочности;
• желательно следить, чтобы желонка не переполнялась. Если грунт начнет застревать между снарядом и колонной – его может заклинить;
• при изготовлении ударного снаряда, нужно предусмотреть зацепы. Они нужны для того, чтобы была возможность достать его из скважины, если трос оборвется;
• если делается глубокая скважина, имеет смысл оснащать установку двигателем с редуктором, через который можно подключить лебедку. Это значительно облегчит работы.

Таким образом, ударный метод позволяет самостоятельно делать скважины на приусадебном участке. Причем для этого не требуется привлечение спецтехники, а установку можно без проблем сделать собственными силами.

Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном и вибрационном принципе.

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину. Мы расскажем, как подобрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и безупречно пройти выработку для устройства водозабора.

Для наглядного представления предложенной нами информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видео-руководствами.

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном . Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения.

Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

• Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
• Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
• Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

Механические вращательные способы бурения скважин на воду пришли на смену малоэффективным ручным методам

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:

• колонковое;
• шнековое;
• ударно-канатное;
• роторное.

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение – механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу – коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

Галерея изображений

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

При колонковом бурении грунт не разрушается, а “высверливается” коронкой и захватывается колонковой трубой. На поверхность разбуренная порода извлекается в виде керна – монолитного цилиндрического столба горной породы

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой – нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

• геологоразведка полезных ископаемых;
• бурение разведочных скважин;
• устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Галерея изображений

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение производится буровой установкой, главным элементом которой является бурильный инструмент винтового типа, выполненный из высокопрочного металла. Буровую колонну по мере заглубления наращивают шнеками равного размера.

В комплекте иногда применяются лопастные долота, необходимые для прохождения рыхлых пород, а также долота с круглыми или конусообразными головками, используемые для разработки твёрдых пород.

Буровая установка на базе автомобиля, оснащённого мощным двигателем – оптимальный вариант для бурения в труднодоступных и отдалённых местах

Большинство современных бурильных установок оборудованы полыми снарядами, оснащёнными реверсивными замками, которые не допускают движение инструмента в обратную сторону.

Режущие части шнека в процессе бурения охлаждаются за счёт разрабатываемого грунта, а разработанная порода поднимается вверх по спиралям. Это позволяет проводить бурения без остановок, значительно уменьшая временные и энергетические затраты на создание водоносной скважины.

После выполнения проходки, глубина которой составляет 1,5 – 2,0 м, шнек извлекается, и в скважину устанавливаются . Диаметр водозаборной скважины, пробуренной при помощи шнека, составляет 50 – 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Обрушение стенок скважины предотвращают обсадные трубы. Особенно это важно для рыхлых несвязных грунтов, поэтому у бурильщиков существует правило: использовать при проходке супесей и суглинков шнеки с расположением лопастей под углом 30 – 60º, а при бурении песков плотного сложения инструмент с лопастями под углом 90º.

При меньшем наклоне витков шнековой спирали больше несвязного отвала выносит на поверхность шнек.

Шнековое бурение не требует использования промывочной жидкости, разработанная при помощи долота порода выносится на поверхность на лопастях инструмента

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно.

К достоинствам шнекового бурения относят:

• грунт поднимается на поверхность сразу в процессе бурения;
• высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
• нет необходимости делать промывку ствола скважины;
• компактной шнековой установкой или ручным шнеком можно бурить внутри дома (в подвале);
• нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек – идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах.

Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин – необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от отваленной породы.

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

1. Разрушение породы при помощи долота.
2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

• заглубление в грунт долота большого диаметра;
• вращение долота под воздействием ротора;
• установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
• удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
• монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
• бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

• высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
• возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
• высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

О том, как сделать буровой станок своими руками, вы сможете прочитать в другой нашего сайта.

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.