Данный элемент буровой установки аналогичен по своему устройству и принципу действия обыкновенному перфоратору. При этом он производит проходку без какого-либо встроенного поворотного механизма, вращаясь вместе с буровой колонной.
Работают пневмоударники на гидро-воздушной смеси, распределение которой регулируется золотниками и кольцевыми клапанами.
При этом весь сбрасываемый пневмоударником отработанный воздух отводится в нижнюю часть разрабатываемой скважины, способствуя очищению забоя от раздробленной породы.
При выборе пневмоударника обращайте внимание на его маркировку. Модели с индексом «П» сконструированы для производства работ на открытой местности
Буровой инструмент с маркировкой «ПП» предназначен для подземных работ.
Глубина бурения
Расположение водоносных слоев относительно поверхности почвы зависит не только от региона и гидрологических особенностей. Играет роль, вода какого качества является целью бурения. Специалисты различают три ключевых водоносных пласта различных по качеству воды, мощности запасов влаги, глубине залегания.
Недалеко от поверхности (3-10 м) находится первый водяной пласт, называемый верховодкой. Это как раз та вода, до которой можно без особых сложностей пробиться, если бурить своими руками.
На пути бурения крайне редко попадаются твердые породы, поэтому, имея небольшой опыт и несложный инструмент, есть возможность устроить абиссинский колодец (так называется скважина для добычи влаги из верховодки).
Мощность поверхностных водяных пластов небольшая, поэтому на дебет выше 0,5 м3 в час не стоит рассчитывать. Качество воды в большинстве случаев невысокое, которого хватает только для обеспечения технических потребностей.
Залегание песчаных водоносных пластов находится на глубине 10-35 м. Здесь удовлетворительная по качеству вода, значительнее мощность притока (дебет до 1 м3).
Бурить своими руками до песчаного водоноса вряд ли целесообразно, хотя опыт показывает, что некоторым усердным водяным «старателям» это удавалось, если горизонт находился на небольшой глубине (до 15 м).
В большинстве же случаев для устройства колодца «на песок» применяют механизированные методы бурения.
Глубже всего расположены известняковые водоносы (30-250 м), до которых бурением своими руками точно не добраться при самом поверхностном их расположении относительно поверхности почвы.
Для того, чтобы достать рыхлый известняк, несущий самую качественную артезианскую воду, иногда не всякая бурильная техника подойдет. Приток воды здесь намного выше (3-5 м3) и зависит от мощности пласта и совершенства скважины.
Теперь рассмотрим применяемые сейчас способы бурения скважин на воду, в том числе выполнимые своими руками.
Технология шнекового бурения
Шнековое бурение является одним из методов вращательного бурения и осуществляется установкой которая имеет буровую головку, следом идут шнеки, с помощью которых на поверхность транспортируется разрушенная порода (шлам).
Разрушение породы происходит за счет вращения буровой головки, под которой понимается лопастное долото или бур. Инструмент разнообразный и подбирается исходя из свойств породы.
- Слева направо: Лопастной бур; Долото двухлопастное; Долото трехлопастное.
- Буровая головка и шнек могут быть раздельными или одним целым, последнее называют шнекобуром.
- Шлам по спирали (реборде) шнека транспортируется на поверхность.
- Шнековое бурение
- Шнек подбирается исходя из того, что межвитковое пространство должно быть занято транспортируемой породой на 0,2-0,4 объема
Это важно т.к. в таком случае происходит нормальное охлаждение шнека за счет быстрого заглубления и постоянного потока породы разной температуры
Нагрев происходит из-за быстрого вращения и трения о стенки скважины.
Буровые шнеки диаметром до 100 мм имеют частоту вращения в среднем 200-500 об./мин., при диаметре 150-200 мм – в среднем 100-200 об./мин.
Реборда шнека служит только для транспортировки разрушенного грунта, а значит разрушающий инструмент (долото или бур) должен быть большего диаметра.
Преимущества шнекового бурения
Если вам необходима неглубокая скважина, то шнековое бурение – идеальный способ получения желаемого результата. В районах, где преобладает песочный грунт, могут работать исключительно установки такого типа.
Однако следует быть аккуратными, при встрече шнека с твердым камнем всей установке может прийти конец. Свое широкое распространение шнековое бурение получило именно благодаря приемлемой ценовой политике.
Это значительно дешевле использования роторной установки.
Оба способа бурения имеют как положительные, так и отрицательные аспекты. Поэтому установки подбираются в соответствии с особенностями грунта и поверхности определенной местности.
Ручное бурение скважины на воду
Многие домовладельцы стараются в своих домах все делать самостоятельно. Бурение скважин вручную – популярный вид работ, так как не требует специальных навыков и чрезмерно дорогого оборудования.
Виды скважин и их особенности
Перед тем как приступить к бурению скважины вручную, следует определиться с ее видом. Существует несколько разновидностей водоскважин, каждая из которых обладает определенными характеристиками и особенностями обустройства. Рассмотрим основные виды скважин, которые под силу сделать самому.
Колодец абиссинского типа
Монтаж абиссинского колодца лучше проводить в месте, где вода залегает не глубже 10 м. Будет использоваться вода, расположенная над глинистой прослойкой. Питание источника осуществляется инфильтрацией вод близких водоемов и атмосферных осадков.
Для описанной конструкции хватает «скважины-иглы», похожей на узкий цилиндр, основу которого составляют трубы с толстыми стенками. Диаметр таких труб не должен превышать 8 см. Внутри первоначального (нижнего) кольца обязательно сверлят небольшие отверстия – фильтры. Трубы, образующие колонну, являются основным стволом всей конструкции.
Можно не бурить почвенный горизонт, достаточно погрузить, забивая в почву необходимые трубы.
Особенности скважин на песок
Когда глубина залегания водоносного слоя составляет более 30 м, лучше делать водоскважину песчаного типа. Она хороша для несвязанных и рыхлых отложений, а названием своим обязана поступлением воды из песчаного слоя. Поступающая с 50-метровой глубины вода не всегда чистая, поэтому перед использованием лучше сделать ее лабораторный анализ.
Водоносный пласт у скважин на песок залегает в нескольких метрах от поверхности. Для его достижения не требуется бурения полускальных и скальных горизонтов, поэтому сделать такой источник под силу самому в домашних условиях при помощи простого оборудования.
Глубинная артезианская скважина
Сделать глубинную артезианскую скважину самостоятельно невозможно! Жидкость артезианского состава можно найти на глубине от 40 м, где залегают непроницаемые полускальные и скальные горизонты. Здесь требуется помощь профессиональных рабочих с опытом и наличием специальной техники.
Для вычисления глубины нахождения артезианского источника рабочие изучают находящиеся рядом схожие гидротехнические объекты.
Грамотно пробуренная скважина может обеспечить качественной водой несколько домов, поэтому лучше заниматься данными работами «складчиной».
Благодаря этому удается экономичнее проводить бурение с последующим обустройством. Готовую скважину использовать в последующем можно не один десяток лет.
Способы самостоятельного бурения
На сегодняшний день мастерами-самоучками на дому разработано несколько способов бурения скважин на воду вручную. Рассмотрим самые действенные из них.
Ручной шнековый метод
К способам самостоятельного бурения относят бурение шнеком, которое пользуется популярностью за счет доступности выполнения. Благодаря шнеку удается пробурить неглубокую скважину (до 40 м), воды из которой хватит на целый дом.
Шнековое бурение скважин основано на применении винтообразного стержня (шнека), на который крепятся стальные лопасти с буровым наконечником. Рабочие внедряют шнек в почву подобно штопору. Постепенно углубляясь, винтообразный стержень разрушает многочисленные почвенные горизонты. Отработанная земля выносится наверх металлическими лопастями.
Различают следующие разновидности шнеков:
- конструкции с углом от 30 до 60 градусов;
- стержни с режущими лопастями.
Первый вид шнеков удобнее для использования, так как лопасти с меньшим углом препятствуют опаданию измельченного грунта. В результате не происходит засорения скважины.
С целью облегчения труда рабочих изготавливают шнеки малых размеров. Они эффективны при работе с тяжелым грунтом, содержащим скальные породы.
Работа малогабаритных шнековых конструкций схожа с работой ручного бура, но в движение их приводит электродвигатель.
Технология колонкового бурения
Колонковая технология бурения скважины отличается быстротой выполнения работ. Благодаря специальному оборудованию (похожему на трубу с колонкой) удается пробурить не один метр почвенного горизонта. 16-ти сантиметровая в диаметре труба способна быстро внедряться внутрь, подтягивая за собой специальный шланг.
Верх такой трубы имеет узел крепления, на который в процессе погружения наращивают полутораметровые штанги. Поэтапно наращивая технологическую колонну, получают необходимой глубины скважину.
Прочный металлический сплав составляет основу коронки с заточенными краями для резки плотных вкраплений. В зависимости от физико-механического состава почвенного слоя выбирают соответствующие размеры и формы коронок. При вращении трубы в почве формируется небольшое отверстие.
Долото помогает разбить на осколки структуру сверхтвердых скальных пород, после чего погружают трубу с коронкой.
Пробурив необходимой глубины водоскважину, вычищают хлам из снаряда, подняв его на поверхностный слой почвы.
Установка после бурения скважины колонковым способом обсадных труб укрепляет стенки конструкции. Чтобы не допустить поломки прибора, систематически глиняным раствором либо чистой водой заполняют снаряд.
Далее показано, какие инструменты понадобятся для колонкового бурения скважины под воду:
Ударно-канатный способ
Ударно-канатный метод основан на разбивании грунта за счет тяжелого бурового прибора, опущенного с высоты в 200 м. При этом следует использовать специальный буровой инструмент, включающий в себя:
- трос с забивным стаканом;
- лебедку, прикрепленную к другому краю троса;
- треногу.
Благодаря лебедке уменьшается прилагаемая сила, а редуктор с мотором позволяет автоматизировать всю работу. Основу забивного стакана составляет металлическая труба с заточенной кромкой для резки. Такая установка разбивает породы любой твердости. Желонка помогает извлекать рыхлые породы при бурении водоскважины.
Канатно-ударное бурение выглядит как разбивание специальным инструментом почвенного горизонта с удалением режущей желонкой захваченного хлама. Последний поднимается на поверхность. После освобождения стакана от хлама начинают очищать снаряд желонку.
Алгоритм работы выглядит так:
- Копка ямы (1×1 м) глубиной около 0,5 м.
- Установка в ее центре садового бура с последующим его заглублением до появления влажного песка.
- Установка на его место конструкции с обсадными трубами с последующим фиксированием ее в почве кувалдой.
- Извлечение желонкой обрушенной обсадки.
- Наращивание обсадной трубы соответствующими отрезками с последующим их свинчиванием.
При проведении заглубления обсадки рабочие вслушиваются в исходящие из пласта звуки. Когда они тихие – конструкция проходит сквозь глину, звуки шелеста – столкновение с мелкофракционным слоем, а скрежет – трение о крупнофракционный песок.
За несколькими ударами на поверхность обязательно поднимают желонку либо стакан для очищения их от грунта. Далее можно увидеть, как происходит бурение скважины под воду ударно-канатным методом:
Ударно-вращательный метод
Бурение скважины данным методом основано на использовании инструмента, способного одновременно выполнять вращение и удары. Благодаря этому работа протекает быстрее и в течение короткого времени удается обустроить необходимое гидротехническое сооружение. Особенно эффективна установка при неоднородности геологии.
Бурение ударно-вращательным методом возможно с задействованием треноги, благодаря которой погружение и извлечение бура происходит быстрее. Методика незаменима на рыхлых почвенных горизонтах, а также при извлечении глинистых включений – суглинков с супесями.
Пошаговая технология бурения шнековым способом
Как пробурить скважину вручную – знает не каждый домовладелец! Для этого лучше прибегнуть к шнековому методу, особенно если работы идут на рыхлых слоях почвы. Для копки скважины ручным буром лучше работать парой, так как при этом уменьшается физическая нагрузка и ускоряется процесс.
Ручное бурение скважин на воду своими руками выполняют с помощью специального инструмента:
- малогабаритной шнековой установки;
- бура.
Пробурить скважину для воды лучше недалеко от участка, на котором она будет использоваться. Ручной бур для скважины своими руками можно изготовить самостоятельно, сварив между собой под особым углом лопасти и винт.
Подготовка необходимых инструментов
Для проведения работ необходимы:
Выполненная треугольником из деревянных брусков буровая вышка облегчает работы. Для предохранения скважинного ствола от осыпания грунта из металлических труб делают обсадную колонну.
Изготовление шнека из подручных материалов
Труба диаметром 100 мм служит отличным каркасом винтообразного стержня. Вверху необходима винтовая резьба, а снизу – винтовой шнек с парными витками.
Желательно приварить рукоять к верхнему отрезу бура, чтобы облегчить его работу. Полосы листового металла пойдут на изготовление режущих лопастей. Их толщина должна превышать 2 мм.
Лопасти сваривают с винтом равноудалено друг от друга. Штанги длиной в 1,5 м делают из труб соответствующего диаметра.
Для первого звена нужна наружная винтовая резьба для соединения с буром. Остальные штанги должны иметь резьбу по обоим краям. Соединительные муфты следует подобрать по аналогичной резьбе.
Некоторые мастера вместо шнека используют ледовый бур.
Проведение буровых работ
В начале копают шурф (1,5×1,5 м) для обеспечения устойчивости конструкции. Опускают в него бур, ввинчивая по часовой стрелке. Погрузившись на метровую глубину, формируют ствол сооружения, опустив обсадного характера трубу. Следует использовать трубы, диаметр которых превышает размер лопастей бура. Дальнейшее забивание труб делают параллельно углублению скважины.
Когда бур заглублен на 2 м, трубные ключи станут отличным помощником для вращения инструмента. Периодически рекомендуется счищать с лопастей налипший грунт. После полного заглубления бурового инструмента делают наращивание. Фиксировать дополнительную штангу поможет резьбовое соединение. Параллельно проводят формирование обсадной колонны, проверяя вертикальное положение ствола. Бурение проводят до появления на инструменте влажной земли. Данная метка будет свидетельствовать о близком расположении водоносного пласта.
Установив в пробуренный ствол обсадную трубу, извлекают обрушенный грунт. Здесь помогут желонки с шариковым клапаном. Специальный хомут поможет предотвратить опускание наращиваемой обсадки.
Не рекомендуется опускать трубу на дно скважины при формировании колонны.
При этом последовательное соединение пластиковых труб позволяет сделать более прочную обсадную колонну. Периодическая промывка водой шнека существенно облегчает всю работу по бурению скважины.
На видео показан подробный процесс бурения скважины для воды своими руками:
Полезные советы
Бурение скважины около участка беседки либо в другом месте домашнего хозяйства следует осуществлять, руководствуясь некоторыми советами:
- Перед проведением работ следует убедиться в наличии водоносной жилы, используя специальные методики.
- При установке слива следует предварительно проверить работу скважины на полную мощность.
- Экономичнее взять необходимый инструмент в аренду, нежели приобретать все на собственные средства.
- Перед использованием воды из вручную пробуренной скважины следует провести химический анализ ее состава.
Такие несложные хитрости помогут в проведении работ по бурению и в дальнейшей эксплуатации готовой скважины.
Загрузка…
Технология бурения скважин шнековым методом
Способы бурения скважин зависят от свойств горных пород, залегающих на территории исследуемого участка. Проходка выработок с помощью шнекового инструмента производится в мягких и средней крепости грунтах. Технология существует давно и остается востребованной благодаря простоте и доступности.
Бурение скважин шнеком.
Технология бурения
Проходка ствола скважины заключается в разрушении резцами породы в глубине выработки и выдаче шлама на устье посредством шнека — стальной ленты, обвивающей буровой снаряд.
Для крепких скальных массивов шнековое бурение не подойдет.
Установки для проходки скважин размещают на самодвижущихся шасси, оснащенных приводом для вращения режущего инструмента и приспособлением для заглубления обсадных труб.
Технология строительства скважин зависит от прочности грунта, назначения выработки и выполняется 3 методами:
- Бурение с последующей обсадкой: сначала проходится ствол, а затем его стенки укрепляются трубой. Используется технология в устойчивых породах формированием выработки диаметром большим, чем гильза. Для скважины 185 мм готовят обсадку Ø178, по окончании проходки секциями впрессовывают в ствол.
- Совмещение процессов бурения и обсадки применяется в неустойчивых и обводненных породах. Вращение колонны со шнековым буром и вдавливание трубы осуществляется одновременно.
- Проходка ствола без крепления. Не всегда требуется усиление стенок выработки посредством обсадных труб или бетонирования: при бурении под столбы и с целью инженерно-геологических изысканий прочность скважины изнутри требуется лишь на короткое время.
Для проходки артезианских колодцев шнековый способ непригоден: предельная глубина метода 50 м. Чтобы обеспечить погружение резцов к забою, используют дополнительные шнековые секции.
Особенности технологии
В отличие от иных вариантов бурения, предназначенных для крепких пород, при шнековой проходке не требуется выдувание сжатым воздухом или вымывание водой разрушенной мелочи из забоя. Шлам удаляется шнеком одновременно с резанием грунта.
Прежде чем воспользоваться бурением, полезно ознакомиться с его особенностями:
- Влияние свойств и обводненности почвы — при сочетании этих факторов применить такой метод в глинистых породах невозможно: налипание шлама на шнек не даст углубиться буровому снаряду. Сыпучие и рыхлые почвы позволяют использовать шнековую установку даже в ручном варианте.
- Режим вращения режущей насадки в зависимости от ее диаметра влияет на отвод тепла от инструмента. Чтобы не допустить перегрева, рекомендуется не превышать число оборотов снаряда: 100-150 об/мин для Ø100-200 мм, и 500 при диаметре
Шнековое бурение скважин: обзор технологии и инструмента для ручного и механического бурения
Шнековое бурение скважин для питьевой воды – самый популярный сегодня способ бурения на территории частных домохозяйств. Самостоятельно устроить неглубокую водоносную скважину можно с помощью ручного земляного бура. Чтобы облегчить труд, нередко задействуют малогабаритные буровые установки с приводом.
Мы расскажем, почему этот метод настолько популярен. Разберем, чем он отличается от других способов бурения, в каких ситуациях его эффективно применять. В статье детально описана шнековая технология и конструкция бурильного оборудования, а также буровой инструмент, применяемый в ручном и механическом бурении.
Специфика шнекового бурения
Буровая скважина представляет собой выработку цилиндрической формы в земной коре, которая при большой протяжённости имеет малое поперечное сечение. Её начало называют устьем, боковую поверхность – стенками, а дно выработки – забоем.
Оптимальный способ бурения выбирают с учётом функционального назначения скважины, нужного диаметра и глубины. Важно учесть физико-механические свойства пород, которые необходимо пройти в процессе формирования водозаборной выработки.
Влияет также технико-экономическая целесообразность бурения в конкретных условиях. Это значимый этап при проектировании скважин, в ходе которого определяют базовые технологические решения – тип используемого оборудования и режимы бурения.
При проектировании и последующем бурении водозаборных скважин необходимо ориентироваться именно на долгосрочность использования. Важна способность сохранять стабильный дебет и неизменную водопроницаемость призабойной зоны в течение длительного периода времени.
Процесс бурения скважины включает несколько рабочих операций:
- Разрушение породы на забое, то есть отделение частиц от массива.
- Транспортировку отработанного грунта на поверхность.
- Подготовку скважины к эксплуатации путем прочистки и обустройства ствола, а также проведения промывки водозаборной выработки.
Эффективность бурения напрямую зависит от заложенных природой физико-механических свойств, а именно: плотности сложения, пористости, водопроницаемости несвязных грунтов, консистенции глинистых связных пород.
Для бурения скальных пород, характеризующихся монолитностью и кристаллическим типом связей между частицами, данный способ не подходит. Чем прочнее консолидированы минеральные зерна в составе породы, тем большая работа расходуется на её разрушение.
Преимущества и недостатки метода
Шнековый вариант бурения применяют и в промышленности, и в гражданском строительстве, и в ручном бурении скважин. Отличительная особенность его заключается в удалении разрушенной породы не промывочной жидкостью или специальными газожидкостными смесями, а непосредственно деталями шнекового снаряда.
Различают вертикально и горизонтально направленное шнековое бурение. Первый метод задействуют при устройстве водоносных скважин, а также для формирования отверстий под сваи. Второй – используют при прокладке инженерных коммуникаций бестраншейным способом.
Этот метод обеспечивает одновременно высокую скорость проходки в нескальных грунтах на глубину до 50-80 метров, позволяющий сразу формировать стенки выработки путем установки колонны обсадных труб.
Ещё один плюс – извлечение отработанного грунта на поверхность без подъёма инструмента. И еще: поскольку для шнекового бурения не нужно промывочной жидкости, его успешно применяют в безводных регионах, а также используют в периоды с преобладанием низких температур.
Сегодня бурение шнековыми агрегатами используют:
- Для устройства индивидуальных водозаборных скважин;
- При строительстве фундаментов из винтовых/буронабивных свай;
- Для установки ограждений и железобетонных опор;
- При выполнении бестраншейной прокладки коммуникаций;
- Для строительства неглубоких колодцев и приямков.
Однако есть и недостатки. Шнеками невозможно выбурить скважину в породах высокой твёрдости. При проходке в твердых и полутвердых суглинках, глинах с прослойками известняка могут возникнуть осложнения, а при бурении абразивных пород отмечается большой расход бурового сняряда.
Кроме того, есть ограничение по глубине выработки. Устроить скважину глубиной более 80 метров таким способом очень тяжело.
Технология вертикальной проходки выработок
Шнек – высокопрочная бурильная труба с навитой спиралью, которая выполняет функцию вертикального винтового транспортёра. Под действием осевой нагрузки рабочая часть бурового снаряда внедряется в породу и разрушает её путём резания и разрыхления. Одновременно шнековым буром производится подача отработанного грунта на спираль шнека.
Процесс очистки скважины идёт непрерывно и параллельно разрушению породы. Отделённый от забоя грунт попадает на вращающийся с большой скоростью шнек
Под действием центробежных сил разрыхленный грунт поднимаются по лопастям буровой колонны вверх. Подъём происходит благодаря скольжению по спирали, так как трение грунта о шнек меньше, чем о стенки скважины.
Так разрушенная порода доставляется в измельченном состоянии от забоя на поверхность, и выбрасывается через устье скважины. При незатрудненной транспортировке грунт заполняет 30-40% от всего объёма межвиткового пространства.
Параметры шнековой колонны должны обеспечивать быстрый подъём всей массы грунта, разрушенного шнеком. Однако при бурении часть разрыхленного грунта осыпается обратно на забой. Потому при выполнении шнекового бурения и требуется более усиленная прочистка ствола, а по завершении нужна обязательная промывка.
Горизонтально направленное бурение шнеком
При монтаже инженерных коммуникаций различного функционального назначения под препятствиями (автомагистралями, железнодорожными путями, лесными массивами) применяют горизонтально направленное шнековое бурение.
На начальном этапе работ роют два котлована – стартовый (рабочий) и приёмный. Они должны находиться на одном уровне со спроектированной скважиной. После этого в рабочий котлован спускают и монтируют необходимое оборудование.
Для шнекового бурения в горизонтальном направлении используют крупногабаритные установки с подвижным буровым вращателем с повышенным крутящим моментом
Такое оборудование имеет большой ход подачи и оснащено износостойкой буровой головкой из высоколегированной стали. На нём также установлен зонд для отслеживания бурения. Получая на монитор сигналы, оператор контролирует ход процесса и может корректировать направление движения, а также угол наклона буровой головки.
Когда шнек входит в приёмный котлован, то есть конечную точку согласно проекту, бур снимают. Вместо него фиксируют расширитель и трубу. После этого запускают вращение лопастей в обратном направлении, чтобы затянуть трубу в готовую скважину. По окончанию бурильных работ из стартового котлована извлекают шнековую установку.
Бестраншейный метод позволяет осуществлять прокладку труб под коммуникации ниже уровня грунтовых вод длиной до 80 м. При этом все сложные работы выполняются без трудоемкой разработки траншей, что даёт возможность минимизировать время исполнения и сократить финансовые затраты.
Применяют горизонтальное шнековое бурения при укладке напорных трубопроводов и монтаже систем связи в зонах, где произвести прокладку другими способами невозможно. Главное преимущество бестраншейной прокладки – экономичность. Кроме того, для поддержки устойчивости готовой выработки нет необходимости использовать бетонит или другие полимеры.
Особенности бурения в разных породах
Базовые технологические параметры бурения скважины – осевая нагрузка и частота вращения винта шнекового транспортёра. При увеличении нагрузки непременно повышается и скорость проходки, что может привести к возникновению разных аварийных ситуаций.
Поэтому обязательно нужно следить, чтобы объём отделяемой в единицу времени шнеком породы не превышал производительности транспортёра. В противном случае на витках образуются пробки.
Скорость шнекового бурения напрямую зависит от свойств грунтов, глубины и диаметра скважины, числа оборотов колонны, осевой нагрузки на забой, конструкции используемого инструмента для разрушения породы
Как правило, пластичные глинистые породы, пески рыхлые и средней плотности бурят без принудительной подачи осевой нагрузки. Шнековый инструмент внедряется в грунт под своим весом, а также за счёт реактивного усилия, возникающего при подаче отработанной породы к устью цилиндрической выработки.
Осевые нагрузки до 5 кН обычно создают при стартовом забуривании скважины, при бурении в твердых супесях, суглинках, глинах, аргиллитах, алевролитах. Частота вращения колонны при этом не должна превышать 1,7-3,3 с-1.
При более высоких частотах внутри возникают вибрации, из-за которых звенья буровой колонны могут утратить соединения. В итоге буровой снаряд останется на забое, достать его практически невозможно, значит, придется бурить новую выработку. А при малых частотах сильно затрудняется транспортировка отработанного грунта наверх.
С увеличением твёрдости пород осевые нагрузки повышают. Бурение в гравийных и дресвяно-щебнистых грунтах, мёрзлых суглинках, водонасыщенных песках, алевролитах с включением кварца производят с осевой нагрузкой 8-10 кН на долото и частотой вращения колонны 1,3-2,2 с-1.
Галечники и породы с включением валунов шнековым методом не бурят. Эти окатанные обломки скальных пород разрушают долотом и поднимают на дневную поверхность желонкой.
Бурение в песках различной плотности и степени насыщения водой, гравийных и щебенистых отложениях ведут при больших оборотах и одновременно укрепляют стенки выработки обсадными конструкциями.
Проходка шнеком по мягкопластичным и текучепластичным глинам нередко осложняется образованием пробок. Когда глинистые частицы налипают на шнековый инструмент, прекращается углубление скважины, сильно затрудняется транспортировка отработанной породы наверх
Чтобы этого избежать, снижают скорость бурения до минимально возможной, расхаживают колонну и добавляют воду в скважину. Также в подобной ситуации помогает периодический подъём бурильного инструмента на поверхность и очистка от налипшего суглинка.
Инструмент для шнекового бурения
Инструменты для шнекового бурения скважин по типу конструкции различают по числу витков и геометрии режущей части. Для проходки в твердых и полутвердых супесях и суглинках нередко используют буровые снаряды, кромка которых снабжена дополнительными резцами.
Чаще всего для проходки водозаборной выработки для частников используют только один стартовый шнек без каких либо дополнений, т.к. бурить предстоит осадочные связные и несвязные породы. При заглублении инструмент просто наращивают буровыми штангами.
В этом случае снаряд из ствола скважины извлекают через каждые 0,5 – 0,7 м, чтобы очистить сам бур и забой от разрушенной породы. Это более экономичный, но и более трудоемкий вариант бурения.
Для разбуривания валунов и гальки, которые могут встретиться в осадочных грунтах, переходят на ударно-канатный метод. Как правило, используют для этого долото, выполненное из инструментальной стали. Этот заостренный с нижнего торца бур с усилием “бросают” на забой до тех пор, пока не разрушат “твердую преграду”.
После разрушения гальки или валуна осколки извлекают на поверхность стаканом (колонковой трубой) или желонкой. Затем снова переходят на шнековый метод. Чаще всего для проходки выработки приходится использовать несколько буровых способов в комплексе.
При бурении рыхлых песков и мягких суглинков используют буровые шнековые снаряды с развёрнутыми к забою лопастями под углом 30-60º, а для бурения в связных глинистых породах – 90º.
Конструктивно шнек представляет собой трубу или длинномерный сплошной пруток/стержень с навитой спиралью
Получают эту спираль путём намотки высокопрочной стальной ленты диаметром 5-7 мм на винтовую оправку. Её растягивают на трубе/стержне, после чего приваривают.
Чем больше диаметр трубы-основы, тем меньше транспортирующая способность шнека. Однако диаметр длинномерного изделия ограничен механической прочностью шнека, а также технологией его производства.
Сегодня изготовляют два вида шнеков:
- С центральным отверстием, то есть полые;
- Утяжелённые – без отверстия.
Чтобы минимизировать износ винтового транспортёра при бурении в абразивных породах, на наружную кромку наворачивают полосу из стали или же наплавляют на поверхность слой металла.
При высоких скоростях шнекового бурения над снарядом фиксируют специальный переходник с двухзаходной навивкой полосовой стали. При этом основная масса породы попадает на винтовой транспортёр без перетирания.
На конце трубы с навитой спиралью обязательно приваривают элементы соединения. Различают два типа соединения шнеков: безрезьбовое и резьбовое. В первом случае шнеки соединяются муфтовыми замками и удерживаются за счёт металлических пальцев с фиксаторами, во втором случае – методом ввинчивания.
Резьбовое соединение шнеков в бурильную колонну даёт возможность механизировать их соединение и разъединение при выполнении спуско-подъёмных операций, при подаче жидкости на забой. Но есть и существенный минус – возможности обратного вращения шнеков в этом случае нет. А потому безрезьбовое соединение получило более широкое распространение.
Специальные буровые установки, как правило, включают набор шнеков разных диаметров.
Самыми эффективными являются шнеки с центральным отверстием, через которое к забою подаётся воздух или вода. Это даёт возможность снизить трение породы о поверхность винтового транспортёра
Полые шнеки с резьбовым типом соединения задействуют при бурении с продувкой, для откачки воды при проходке цилиндрических выработок в земной коре, для установки заряда в геофизические скважины, для закачки бетона в отверстия под сваи. Также их можно использовать в качестве обсадной колонны.
При бурении сплошным забоем центральный канал перекрывают буровым инструментом на канате.
Обзор буровых станков
Для шнекового бурения задействуют как ручные инструменты, так и механизированные установки. Самым простым по конструкции является ручной земляной бур. Он состоит из стержня/трубы с винтообразным ножом и жёстко зафиксированной Т-образной ручки.
Бурильный инструмент такого типа ввинчивают в грунт подобно штопору. В процессе проходки выработки его наращивают штангами. Ручные земляные буры изготовляют разборными, чтобы было максимально удобно их перевозить в легковом автотранспорте. Также это позволяет изменять длину шнековой буровой колонны.
Ручным инструментом можно делать отверстия глубиной до 2-х метров при диаметре не более 20 сантиметров. Существуют и мотобуры с бензиновым или электрическим приводом. Их конструкция включает винтовой транспортёр, то есть шнек, и двигатель с редуктором. Вращение вала мотора обеспечивает движение шнека.
С использованием приводного инструмента при наличии буровых штанг для наращивания можно бурить скважины глубиной до 25 метров. При диаметре до 30 сантиметров его используют под установку опор освещения на улице, для монтажа столбов ограждений, шурфов для осмотра фундамента, грунтового основания.
Бурение скважин на воду на территории частных домохозяйств и формирование отверстий большого диаметра под свайный фундамент выполняют переносными малогабаритными станками или буровыми установками на передвижной технике
Мобильные агрегаты представляют собой станки небольших размеров с электро- или бензомотором. С их помощью можно быстро пробурить скважину для дачи подготовить большое количество ям для опор различного функционального назначения.
Нередко такие буровые станки изготовляют в виде прицепа к легковым авто, чтобы облегчить транспортировку к месту проведения работ.
В гражданском и промышленном строительстве для формирования выработок большой глубины и диаметра задействуют шнековое спецоборудование, зафиксированное на передвижной технике – грузовых автомобилях, тракторах.
Его используют при монтаже опор высоковольтных линий электропередач и столбов уличного освещения, при установке опор заборов стадионов, спорткомплексов, промышленных объектов, аэродромов. Помимо этого, с помощью шнековых буровых установок на передвижной технике строят шпунтовое ограждение котлованов, ставят винтовые сваи.
Шнековое бурение скважин: обзор технологии и инструмента для ручного и механического бурения
Шнековое бурение скважин для питьевой воды – самый популярный сегодня способ бурения на территории частных домохозяйств. Самостоятельно устроить неглубокую водоносную скважину можно с помощью ручного земляного бура. Чтобы облегчить труд, нередко задействуют малогабаритные буровые установки с приводом.
Мы расскажем, почему этот метод настолько популярен. Разберем, чем он отличается от других способов бурения, в каких ситуациях его эффективно применять. В статье детально описана шнековая технология и конструкция бурильного оборудования, а также буровой инструмент, применяемый в ручном и механическом бурении.
Разновидности скважин
Для начала познакомимся с существующими основными типами скважин, которые можно пробурить на собственном участке. Кто-то покупает готовую недвижимость, другие же предпочитают возводить дом, что называется, с нуля и таких сторонников немало. Но это лишь первый этап на пути достижения индивидуального райского уголка с особенной атмосферой уюта и домашнего тепла.
Но чтобы этого достичь, изначально требуется определиться с типом скважины, которая предоставит весь этот комфорт за пределами городских джунглей. В наше время активно распространены три вида скважин на воду:
- артезианский;
- песчаный;
- абиссинский.
У каждого из этих вариантов свои особенности, включая определенные плюсы и минусы.
ВИНИПЛАСТОВЫЕ (ПВХ) ЛИСТЫ. СВАРКА ПВХ ЛИСТОВ.
Бур для свай ТИСЭ
В авторском варианте бур ТИСЭ — это лопасти с землеприемником и раскладным более широким ножом, который формирует расширение в нижней части сваи. Но работать таким снарядом неудобно — сильно мешает складной нож.
Потому в некоторых конструкциях его делают съемным, а вообще, рекомендуют бурить сами шурфы обычным садовым буром, а для расширения сделать отдельно раскладывающийся нож с землеприемнником.
Так работа проходит проще и быстрее.
Бур своими руками для свай ТИСЭ — один из вариантов
В качестве ножа тут выступает обрезанная лопата, а землеприемник сделан из банки из-под сельди. Нож закреплен подвижно, при опускании в шурф подтягивается привязанным к концу капроновым тросом. Достигнув дна, трос ослабляют, лопатка начинает подрезать бока шурфа, формируя необходимое расширение.
На фото ниже — второй вариант самодельного бура для свай ТИСЭ. Конструкция более сложная, но и более эффективная. Плуг-лопатка сделана из куска рессоры, заточена и приварена к откидной конструкции на болтовых соединениях.
Более сложная конструкция
Землесборник — из старого пропанового баллона. Сбор земли происходит снизу, потому приемник сделан с округлым дном. В нем имеются два отверстия, их края заточены.
Вид снизу
Работает этот снаряд хорошо даже на плотной глине. Правда, для уменьшения трения скважину постоянно надо смачивать водой.
Абиссинский колодец
Это вариант позволяет поднимать поверхностные воды с глубины не более 15 метров. Это позволяет не зачерпывать нестабильную верховодку. По-другому это гидротехническое сооружение именуется как скважина игла. В этом случае водоносный слой располагается поверх глинистого водонепроницаемого пласта. Питается он от ближайших водоемов и благодаря инфильтрации атмосферных осадков.
Сама скважина имеет относительно небольшую глубину и выглядит как колона, состоящая из двухметровых труб диаметром от 50 до 80 мм с толстыми стенками, уложенных последовательно.
Абиссинский колодец собственной персоной Источник nkkconsult.ru
Отрезки при этом соединяются резьбовым способом по мере заглубления в грунт. А за счет компактных размеров скважину можно обустраивать в любом удобном месте участка, где она не будет создавать помех. Что касается вида технологии, то здесь применимо ударное бурение.
По своим качествам вода приравнивается к родниковой с оптимальным балансом по содержанию минеральных солей. К тому же в ней отсутствуют органические загрязнения, и нет бактерий. В связи с этим, это идеальная вода, пригодная для питья, да еще со своего участка!
Плюсы
Данный вид скважин отличается простотой обустройства и способен снабдить водой хорошего качества целый дом.Среди других положительных сторон стоит выделить такие плюсы:
Как выбрать коллектор для водоснабжения
- Колодец точно прослужит не менее 30 лет.
- Скромные размеры скважины позволяют пробурить ее даже в подвале собственного дома.
- Загрязнение воды почвенным поверхностным слоем исключается.
Абиссинский колодец или скважина игла Источник yandex.uz
Вдобавок каких-либо разрешений на обустройство скважины не потребуется.
Минусы
К сожалению, не обходится без недостатков. Такую скважину можно обустроить в том случае, если на участке мягкий грунт. Если же имеет место толстым пластам глины, известняку и большим камням, то колодец сделать здесь не представляется возможным. По крайне мере экономически не выгодно. Другие недостатки:
- В силу малого диаметра труб нет возможности оснастить скважину погружным насосным оборудованием.
- Если глубина залегания воды будет более 20 метров, это затруднит ее поднятие наверх из технической ограниченности вакуумного насоса. А именно такое устройство подходит к такой скважине, у которого предел составляет не более 8 метров.
- Фильтрация оставляет желать лучшего. По этой причине водоносный слой заиливается, и поэтому трубы нуждаются в регулярной прочистке. Иначе качество воды может серьезно пострадать.
- При забивании труб есть риск натолкнуться на препятствия – плотные глиняные залежи, крупные камни, каменные плиты и прочее.
Неплохой вариант для дачи Источник izdoski.com Все недостатки этой скважины на участке для многих людей покажутся существенными, но они вполне решаемы. Поэтому это не повод отказываться от такого источника, если есть такая возможность.
Изготовление спирального винтового бура
Для шнекового бурения используются буры, снабжённые винтообразной спиралью. Заглубление таких устройств в землю производится не при помощи ударов, а вращением вокруг своей оси. Сделать самодельный бур для скважины своими руками подобной конструкции немного сложнее, чем долото-желонку. Однако, при желании создать такое приспособление вполне возможно.
Основу шнекового бура составляет стальная 32-50мм труба. К нижнему торцу трубы привариваются заточенные ножи, вырезанные из твёрдой стали. Для них отлично подойдёт кусок старой рессоры.
Длина выступающих частей ножей должна равняться диаметру шнека, либо незначительно превышать его.
С помощью ножей, при вращении бура, плотные слои почвы разрыхляются, а после удаляются наверх при помощи витков спирального шнека.
Шнек
Изготовление шнека – самый трудоёмкий и сложный процесс в изготовлении шнекового бура своими руками. Его лепестки вырезаются из стального листа толщиной 5-6мм. Первым шагом производим разметку заготовки.
Циркулем рисуем на листе круг необходимого размера. Диаметр этого круга должен равняться диаметру скважины.
Затем внутри него чертим ещё один круг, поменьше: диаметр внутреннего круга равен диаметру трубы, взятой за основу бурильного механизма.
Следующим шагом, при помощи автогена вырезаем оба круга. В результате должна получиться заготовка в виде бублика. Разрезаем один край этого «бублика», и разгибаем края разреза под углом 25-40о относительно друг друга. Это будет первый виток шнековой спирали бурильного устройства.
Надеваем полученную заготовку на трубу-основу и привариваем. Таким же способом изготавливаем ещё один виток шнека, надеваем на трубу выше первого витка, стыкуя их друг с другом. Количество витков зависит от высоты бурового приспособления, и может составлять от 2 до десятка и более.
Наиболее простой способ заглубления шнекового бура – мускульной силой человека. Для этого к верхушке трубы с приваренными спиралевидными лепестками прикрепляют рычаги из двух обрезков труб длиной от полуметра, до полутора метров. Чем больше длина и диаметр бура, тем длиннее следует быть и рычагам. Закрепляют их с помощью сварки, болтов или шпоночным способом.
Особенность
Особенность шнекового бурения состоит в необходимости регулярного подъёма бура для удаления разрыхлённого грунта.
При большой глубине скважины, и значительной массе бура, произвести такую операцию руками бывает затруднительно.
Для облегчения задачи опять-таки потребуется станина с подъёмным приспособлением – блоками и воротом. Если имеется такая возможность, можно для подъёма приспособить и электрическую лебёдку.
Песчаный источник
Такой вариант автономного водоснабжения тоже прост в реализации и не требует слишком много времени. Вода в этом случае добывается из рыхлых межпластовых водоносных слоев.
Обычно речь идет о песке, галечнике, гравии. Исходя из глубины залегания вод, выделяют два подвида скважин:
- На мелкий песок – залегания вод составляет до 40 метров.
- На глубокий песок или по-другому песчаник – здесь вода находятся в пределе 40-90 метров.
Как выглядит такая скважина? Это ствол, куда помещается труба диаметром более 100 мм. При этом нижняя часть самой крайней трубы перфорирована, чтобы просачивалась влага, а само дно устилает фильтрующая сетка.
Песчаный источник Источник docplayer.ru
10 вариантов использования ПВХ-труб в долгосрочном выживании
Для бурения скважины используется шнековая технология, а подъем воды производится погружным насосом.
Сильные стороны
У песчаной скважины имеются свои преимущества:
- Производительность на высоком уровне – 1-2 м3/ч.
- Обустройство скважины не требует разрешения.
- При выборе скважины на глубокий песок можно обеспечить себя стабильным водоснабжением.
- Обустройство источника не занимает много времени, порядка 2 суток.
- Срок службы водного источника может составить до 30 лет.
Также стоит честь одну особенность – центробежное насосное оборудование не годится к обустройству такой скважины на воду на даче, так как фильтр быстро забивается песком. А это заканчивается скорым выходом устройства из строя.
Минусы
И в этом случае есть недостатки:
- При выборе скважины на мелкий песок ее пополнение зависит от количества осадков.
- Химический состав водоносного слоя не отличается постоянством и подвержен воздействию техногенным экологическим факторам.
- Из-за наличия мелкозернистого песка скважина со временем заиливается.
Независимый источник водоснабжения Источник burvod72.ru
По причине включения песка, подобного рода скважины чаще всего используются для хозяйственных нужд и полива растений. Для питья такая вода тоже подходит, но предварительно лучше пройти обезжелезивание.
Загрузка...
