Оборудование для ударного бурения

УДАРНОЕ БУРЕНИЕ (а. percussive drilling; н. Stoßbohren, Schlagbohren; ф. forage par battage, forage par percussion, burinage; и. perforacion por percusion, sondeo por percusion, taladrado por percusion) — способ бурения, при котором разрушение породы происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Используется в основном в мягких и рыхлых отложениях с обломочными включениями, а также скальных породах до глубины 100 и более метров. Разрушение пород носит характер дробления, раздавливания и рыхления. Бурение осуществляется сплошным или кольцевым забоем.

После нанесения очередного удара инструмент отрывается от забоя либо постоянно контактирует с ним (забивание). Для спуска бурового снаряда используются канат или штанги (ударно-канатное и ударно-штанговое бурение) и специальные двойные концентрические трубы. В узком смысле под ударным бурением понимают только ударно-канатное бурение, получившее в практике наибольшее распространение.

Ударно-канатное бурение сплошным забоем используется для сооружения скважин на воду и при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых в наиболее сложных геолого-технических условиях (рыхлых породах с большим содержанием гравийно-галечных отложений и валунов), водопонизительных скважин для осушения карьеров, а также при взрывных и строительных работах. Глубина скважин в основном 50-100 м, реже до 300 м, диаметры 150-850 мм.

Ударно-канатное бурение кольцевым забоем осуществляется посредством грунтоносов (забивных стаканов, иногда разъёмных), сбрасываемых на забой и внедряющихся в породу на 0,1-0,2 м либо забиваемых бойком с ударной штангой с частотой 40-50 уд/мин. Масса ударной части снаряда 100-500 кг, интервал углубления без отрыва стакана от забоя 0,2-0,6 м (за один удар в песках 0,3-0,4 см, глинах 0,8-1,2 см, супесях и суглинках 1,5-2 см). Применяются также установки, в которых для сбрасывания ударного снаряда используется эксцентриковый механизм свободного сброса или лебёдка. Бурение кольцевым забоем используется в мягких и рыхлых породах на глубине до 15-30 м инструментом диаметром 73-273 мм при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях, поисках и разведке россыпных месторождений, нерудных строительных материалов и других полезных ископаемых

При ударном бурении двойными концентрическими бурильными трубами их забивают дизельным молотом или другим источником ударных импульсов. Для разрушения породы служит кольцевой башмак с твердосплавными резцами. В кольцевой зазор между наружной и внутренней трубами подаётся сжатый воздух, который поднимается по центральному каналу и транспортирует с забоя разрушенную породу. Этот способ применяется за рубежом для бурения скважин диаметром 140-500 мм на глубине 15-30, реже до 100 м при разведке россыпей и строительных работах (в осадочных породах с большим содержанием обломочного материала). Энергия удара до 10-12 кДж, частота 90-100 уд/мин. Скорость бурения в несколько раз превышает скорость ударно-канатного бурения, достигая 5-30 м/ч при углублении 5-6 мм за удар.

www.mining-enc.ru

Содержание

Перед началом работ необходимо сопоставить все исходные данные: тип грунта, глубину водоносного слоя, его насыщенность. Ударным способом бурения можно углубить скважину до 50 м – до чистого песчаного водозаборного слоя.

Критерии выбора метода бурения водозаборной скважины на участке ↑

Состав, твердость грунта оказывает решающее влияние на окончательный выбор способа обустройства водозабора. Ударный метод подойдет для бурения скважин:

• В песчаных, сыпучих породах с минимальным количеством твердых каменистых включений.

• В мягких, глинистых грунтах.

• Если слои перенасыщены грунтовой влагой.

Сложно проходить каменистые, скальные породы: скорость бурения значительно снижается. В твердых грунтах предпочтительно использовать МБУ и роторное вращательное бурение. Но в осыпающихся, влажных слоях применение ударно-канатного метода является практически единственным недорогим методом обустройства скважин.

В зависимости от цели обустройства источника и глубины залегания водоносных песков применяют самодельные или промышленные установки для ударного бурения и обустраивают:

• Абиссинские колодцы, или скважины-иглы: глубиной до 15 м, до первого песчаного горизонта. Такой источник нерационально обустраивать, если планируется постройка жилого дома или использование большого количества воды. Дебит сильно зависим от количества осадков, чистота воды сомнительна. Используется для полива, технических нужд на стройке.

• Скважины до 2 – 3 песчаного слоя: источник глубиной до 25 – 40 м. Такой скважины достаточно для непрерывного обеспечения водой одного коттеджа или дачи. При регулярной эксплуатации и уходе может служить до 20 лет.

Преимущества ударного способа: экономия средств и минимум места для установки ↑

Ударный (или ударно-канатный) метод – самый трудоемкий в бурении скважин. Приходится извлекать на поверхность грунт из шахты, механическим способом поднимать тяжелый ударный инструмент. Преимущества способа также обусловлены его простотой и доступностью:

• Установка легко собирается на ограниченной площади. Главное – выбрать участок, где нет ограничений по высоте для сборки рамы. Монтаж можно выполнить в одиночку, для транспортировки достаточно легкового прицепа.

• Возможность применения на неровной местности со сложным рельефом, при отсутствии подъезда и места для разворота грузовой техники.

• Используется на участках, не подключенных к электросетям.

• Ударный инструмент (наконечник) просто заменить в процессе работы.

Технология проведения буровых работ: этапы и оборудование ↑

В ударном бурении используют 4 типа режущих наконечников для скважин. Применяют разные устройства в зависимости от твердости, влажности и плотности проходимого грунта.

Режущий стакан применяют при прохождении плотного грунта, не насыщенного водой, который удерживается в полости инструмента и не осыпается в ствол. Самостоятельно изготовить стакан можно из толстостенной чугунной или металлической трубы длиной до 1,5 м. Край инструмента имеет вид срезанного внутрь под углом 45^о конуса. Режущую поверхность предварительно затачивают. В средней части трубы вырезают отверстие, через которое извлеченный из ствола грунт можно вытолкнуть. Диаметр режущего инструмента зависит от запланированного размера обсадной трубы. В верхней части приваривают поперечную перекладину или высверливают отверстия для подсоединения и крепления троса.

Стакан с расширителем представляет собой стандартный инструмент с расширяющимся книзу краем. Применяется, когда необходимо увеличить диаметр шахты для установки обсадной трубы. Есть готовые расширители, которые используют при работе внутри обсадных колонн. Лепестки с режущими элементами раскрываются и срезают грунт со стенок шахты после прохождения под дно нижней трубы. При поднятии инструмента края сжимаются и проходят внутрь ствола.

Желонка представляет собой усовершенствованный стакан. Это труба без отверстий, с глухими стенками. Нижняя часть состоит из стакана – части с режущим цельным, или выполненным в виде лепестков-зубьев, краем. Над основанием обустраивают запорный клапан. Металлическая пластина по внутреннему диаметру трубы на шарнире открывается при ударе и закрывается под весом земли. Клапан препятствует обратному высыпанию внутрь скважины грунта. Альтернатива – шаровой клапан. Подбирают подходящего диаметра тяжелый металлический мяч, над ним приваривают упор-ограничитель. Инструмент используют на сыпучих и влажных породах, которые плохо удерживаются в стакане.

Когда в процессе прохождения попадают на валун или каменистый твердый слой, вместо режущих инструментов применяют долото. После удара инструмент необходимо провернуть по оси для дробления твердых элементов. Поэтому предпочтительно использовать стальной трос вместо веревки.

Сборка установки и подготовка к бурению ↑

Кроме режущих инструментов для организации бурения домашней скважины на воду классическим ударным методом понадобится каркас. Материалы:

• Металлические трубы с приваренными упорами для стабилизации и крепления конструкции.

• Стальной трос.

• Лебедка готовая или самодельная.

• Ударная штанга – тяжелая металлическая или чугунная труба длиной до 3 м, равного диаметра с ударным наконечником.

Перед монтажом конструкции необходимо подготовить углубление – яму вокруг шахты, которая предотвратит осыпание поверхностного грунта вглубь. Достаточная ширина – 1,5-2 м, глубина – 1-1,5 м. Стенки можно укрепить черновыми досками.

Собирают установку на выровненной площадке, крепят опоры. Устанавливают лебедку. К нижнему концу троса подсоединяют ударный инструмент.

Наконечник должен располагаться непосредственно по центру обсадной трубы. Чтобы точно рассчитать место удара, сначала вручную буром проходят до 1 м почвы и устанавливают вертикально трубу, проверяют угол. Необходимо добиться входа трубы в землю под углом 90^о. Малейшие отклонения приведут к уклону ствола, установить трубы будет невозможно.

Начало работ и прохождение первых метров грунта ↑

Лебедкой поднимают штангу и опускают в ствол. При ударе режущий край углубляется в грунт. Инструмент поднимают и опускают повторно. Так проходят первые метры шахты. За один спуск в мягком грунте стакан проходит 10 – 20 см. Освобождать полость от глины приходится каждые 40 – 50 см. Для этого полностью поднимают над землей трубу и очищают.

Регулярно проверяют вертикальность ствола. При малейших отклонениях корректируют направление ударного стакана. Извлеченный грунт складируют за пределами площадки, небольшое количество оставляют для подсыпки.

Скорость прохождения зависит от тяжести снаряда: чем больше собственный вес штанги, тем быстрее углубляется скважина.

Бурение и установка обсадной трубы ↑

На глубине 3 – 4 м забой временно приостанавливают и начинают установку обсадной колонны. Одновременное ударное бурение и монтаж обсадной трубы экономят время и фиксируют стенки ствола: грунт не будет осыпаться вглубь шахты.

Используют трубы, превышающие диаметр ударного инструмента на 2 см: по краям необходим зазор как минимум 10 мм для свободного движения штанги. Выбор материала зависит от рекомендаций мастеров: некоторые традиционно отдают предпочтение стальным толстостенным трубам с заводской антикоррозионной обработкой. В применении металлических конструкций есть преимущество: такую трубу невозможно повредить ударом наконечника. Соединяют обсадные трубы резьбой с уплотнением или сваркой.

Бурение продолжают до прохождения на запланированную глубину. Определить нахождение инструмента в водоносном слое просто: скорость погружения резко увеличивается, есть ощущение «проваливания» бура, поднятый на поверхность песок насыщен влагой.

Нижняя часть скважинной трубы обязательно должна быть оборудована надежным сетчатым фильтром, чтобы в ствол не проникал песок, глина и мелкие камни со дна.

Видео: как своими руками без лишних трат забить скважину ↑

Подробное видео: как обустроить скважину из подвала дома ударным способом бурения компактной самодельной установкой.

Обслуживание и обустройство готового водозабора ↑

После завершения работ необходимо промыть источник. Прокачка – это постоянный забор воды до получения чистой прозрачной жидкости. Во время проведения процедуры очищается вода и на дне формируется небольшой колодец.

Песчаная скважина требует ухода. Главный принцип увеличения срока жизни источника – постоянное использование. При нерегулярном заборе воды происходит снижение дебита и заиливание. Также специалисты рекомендуют прочищать водозабор по мере необходимости. Срок службы при правильном уходе может превысить 10 – 15 лет. Качество воды и производительность источника зависят от соблюдения технологии при обустройстве, корректности выбора материалов и точности расчета глубины. Поэтому стоит заручиться помощью специалистов – не придется тратить деньги на забой новой скважины через несколько лет.

strmnt.com

Технология ударно-канатного бурения скважин

Даже в наше время некоторые владельцы загородных домов не имеют на своем участке колодца или скважины, а дом не подключен к водопроводу. Что же делать в этом случае? Чтобы нанять профессионалов, потребуется немало средств. Что делать, если таких денег нет, а без воды жить невозможно.
этом случае вам поможет ударно-канатное бурение скважин, при том, что сделать такое оборудование можно самостоятельно. А в процессе работы можно легко обойтись без помощников. Совсем не нужно использовать дорогостоящее оборудование, обращаться за помощью к профессионалам. Несмотря на то, что данный способ используется достаточно давно, он не утратил свою актуальность и в наше время. В нашей статье мы детально расскажем, как сделать своими руками такую буровую установку, а также особенность таких бурильных работ при обустройстве скважин на воду .

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Характеристика технологии

Главной особенностью такого типа технологии является постепенное разрушение почвы путем её дробления. Бурение скважин на воду характеризуется высоким дебетом. Если пробурить скважину таким методом, есть большая вероятность того, что она прослужит очень долгое, некоторые объекты успешно эксплуатируются на протяжении многих десятилетий. Но преимущества не только в длительности использования, но и простоте и доступности метода.

Данная установка предназначена для ударно-канатного бурения скважин

Плюсы и минусы

На данный момент такой способ бурения скважин на воду является одним из самых простых. Позволяет существенно сэкономить деньги. Возможно качественно вскрыть водоносную жилу, а затем выполнить дальнейшее оборудование водозаборного объекта. В процессе работы нет необходимости в материалах для промывки. Выполнять работу можно даже в условиях грунтов, которые быстро впитывают промывку. Сразу же после бурения отверстия можно переходить к обустройству. Метод очень безопасный, поскольку предотвращает загрязнения водоносной жилы. Можно сделать отверстия большого диаметра – от 50 см. Немаловажно, что такой способ позволяет очень просто брать пробы почвы для анализа. Можно всю работу выполнять самостоятельно.

Но есть также и недостатки. Главный из которых – медленное продвижение вглубь. В некоторых типах грунтов невозможно использовать данный метод. Не получиться пробурить скважину большой глубины. Важно понимать, что данный метод отлично подойдет только в том случае, если нужно сделать вертикальное отверстие. При этом следите, чтобы в процессе не было перекосов – это значительно усложнит дальнейшее обустройство.

Что требуется для работы

Схема ударно-канатного бурения

Для того чтобы пробурить скважину канатно-ударным методом, Вам нужны будут специальные инструменты, а также материалы, чтобы сделать оборудование. Обязательный элемент – патрон, а также штанга. Они нужны для углубления. Чтобы подвесить снаряд, нужно установить трос или канат. Обязательное условие – его прочность, поскольку во время отрыва, существует большая угроза обрыва. Закрепляем на вышке с блоком и лебёдкой.

Основным элементом во всей конструкции является забивной стакан или патрон. Для его изготовления нужно использовать толстостенную трубу. Нижнюю часть нужно заострить, она обязательно должна быть из прочной закаленной стали со скосом в центре детали. Это нужно для того, чтобы снаряд мог проникать в почву как можно глубже. Сверху нужно обустроить наковальню.

Для вышки нужно оборудовать треногу. Такой тип конструкции обладает большей продуктивностью. Вышку нужно сделать из труб или же дерева. Нужно делать высоту больше, чем снаряд, чтобы конструкция могла функционировать. Сверху на вышке нужно приделать блок, через который пропускаем канат. Проще всего сделать вышку в виде, напоминающем колодезный ворот.

Особенности обустройства в мягком грунте

Для того чтобы пробить отверстие в таком типе грунта, нужно обязательно использовать патрон. Если конструкцию сделать правильно, процесс бурения должен выполняться быстро. Мягкий грунт хорошо прилипает на стенки патрона. Исключение составляет песчаная почва. Частицы в полости патрона не удерживаются. Поэтому для такого типа грунта нужно использовать другие типы бурильных установок.

Процесс работы должен выполняться в строгом порядке

1. С помощью лебедки патрон поднимаем над отверстием и опускаем вниз.
2. Когда патрон ударяется об грунт, часть попадает внутрь.
3. Чтобы выполнять углубление, нужна ударная штанга.
4. После того, как сделали несколько таких ударов, патрон будет полностью заполнен грунтом. Его нужно поднять на поверхность и прочистить. Сила трения способствует тому, что в процессе ударения он накапливается внутри и не высыпается. Чтобы прочистить стакан, нужно использовать тяжелый молоток.
5. После того, как патрон прочистили от породы, работы продолжаются так же.

Как бурить в сыпучих породах

В данном случае патрон здесь будет малоэффективным, поскольку грунт в нем задерживаться не будет. Стакан заменяют желонкой.

В сыпучих породах можно использовать установку для бурения скважин. которая показана на фото

Ход работы такой:

1. Устанавливается клапан, который предотвращает преждевременное высыпание.
2. Клапан закрывается и блокирует высыпание. Таким образом, порода удерживается внутри.
3. Дальше нужно поднять снаряд наверх и прочистить от грунта и продолжить работу.

Чтобы обеспечить высокую эффективность в процессе работы и получить хороший результат, нужно соблюдать правила. Поскольку такой тип породы не отличается устойчивостью, в процессе он может попросту осыпаться. Чтобы этого не произошло, обязательно устанавливать обсадные трубы.

Как бурить в твёрдых породах

Возможно делать отверстие даже в твёрдой почве. В этом случае конструкция патрона должна быть другой. Должно быть долото, оно отлично размельчает твердую породу. Если уверенны, что справитесь сами – следуйте нашим советам.

1. При ударе происходит раздробление породы.
2. Чтобы поднять грунт на поверхность используется желонка.
3. При опускании расширителя, резцы складываются, чтобы оборудование могло пройти свободно.
4. При выходе расширителя из обсадной трубы в отверстии, резцы автоматически раскладываются, поскольку установлена специальная пружина, что позволяет срезать со стенок грунт, тем самым отверстие расширяется и обсадная труба соскальзывает вниз.
5. В процессе работы могут встречаться водные линзы, которые значительно усложняют работу. Именно поэтому обсадные колонны рекомендуется использовать.

Правила выполнения работы

Прежде, чем начать процесс бурения, нужен шурф несколько метров в глубину и ширину. Длина должна быть примерно 5 метров. Он нужен, чтобы предотвратить обвал. Стенки укрепляем с помощью щитов из досок. Только теперь можно монтировать вышку.

Бывают ситуации, когда патрон заклинивает в шахте. Поэтому трос должен быть толщиной минимум 1 см. Снаряд должен быть длиной не менее 2 м.

Ударно-канатное бурение скважин

К ударно-канатному бурению скважин прибегают чаще всего. Этот способ бурения скважин считается самым простым и может использоваться на любых грунтах. Особенность ударно-канатного бурения состоит в том, что оно может осуществляться без использования специальной тяжелой техники. На практике монтаж такой довольно компактной установки для бурения можно выполнить самостоятельно, исключая некоторые сложные детали, и использовать для самостоятельного бурения скважин .

Конструкция ударно-канатной установки

Комплектация установки для проведения ударно-канатного бурения включает:
• забивной стакан;
• ударную штангу;
• трос или канат;
• непосредственно каркас установки;
• лебёдку;
• блок.

Технология ударно-канатного бурения своими руками

Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из фрагмента трубы. В нижней части забивного стакана имеется более прочная режущая кромка, на которой делается скос внутрь стакана. За счет повышенной прочности кромки стакан при каждом ударе глубже врезается в грунт. Приводится в действие буровой стакан лебедкой. Врезаясь в грунт, стаканом захватывается определенное его количество и далее при помощи лебедки поднимается над забоем.

За счет ударов ударной штангой, производящей циклические удары по верхней части стакана с наковальней, стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта. Грунт держится внутри стакана при подъеме за счет действия сил трения. Процедура бурения повторяется до достижения необходимого результата.

Ударно-канатное бурение на различных грунтах

Следует отметить, что бурение при помощи забивных стаканов используют, как правило, при работе на достаточно мягких и несыпучих породах. Использование этого метода бурения скважин на грунтах сыпучих не рекомендуется по причине недостаточно большой силы связки частиц сыпучих пород друг с другом. В результате им не хватает силы трения для того, чтобы удержаться в корпусе забивного стакана и он при выходе из забоя оказывается пустым, а тело скважины набивается сыпучим грунтом.

Бурение скважины на сыпучих породах выполняют с помощью желонка. Конструкцией желонка предусмотрен клапан в нижней его части, который открывается при врезании желонка в грунт, открывая свободное продвижение сыпучего грунта. При поднятии желонка наверх, клапан закрывается под тяжестью захваченного грунта, препятствуя его высыпанию. После поднятия желонка на поверхность и освобождения от грунта, процедура повторяется вновь.

При бурении скважин ударно-канатным методом на твердых и каменистых грунтах используют буровое долото, которое выполняет функцию забивного стакана или желонка. В результате ударных действий долота твердые и каменистые грунты разрушаются, измельчаются, превращаясь в мелкие частицы, и при помощи желонки извлекаются со дна скважины наверх.

При проведении канатно-ударного бурения скважины на сыпучих грунтах, или на грунтах с прослойками сыпучего грунта, происходит засыпание скважины этими самыми грунтами. Поэтому в процессе бурения приходится устанавливать в скважину обсадные трубы. Первый отрезок обсадной трубы выполняют с конусным расширительным башмаком. При этом обсадные трубы должны быть большего диаметра, чем диаметр забивного стакана. Это позволит последнему свободное перемещение в скважине. При этом, при опускании обсадных труб в скважину, которое происходит под собственным весом или в результате не очень сильных ударов, за счет большего диаметра они срезают со стенок скважины часть грунта.

При проведении канатно-ударного бурения скважин на твёрдых породах рекомендуется использовать расширитель, так как обсадная труба не сможет справиться со срезом грунта со стенки скважины. Для разрушения и измельчения твердого грунта на дно скважины опускают расширитель, имеющий подвижные резцы. Конструкция резцов позволяет их складывать на время прохождения по обсадной трубе. Достигая нижней кромки обсадной трубы и грунта, специальные пружины приводят в действие механизм раскрытия резцов. В таком режиме резцами срезается порода со стенок скважины и увеличивается ее диаметр.

Что касается прохождения во время процесса бурения промежуточного водоносного слоя, то здесь следует применять ту же технологию, что и при бурении на сыпучих породах. Водоносный промежуточный слой следует перекрывать обсадными трубами, иначе скважина будет заливаться водой из водоносного слоя, препятствуя дальнейшему проведению бурения. С этой целью обсадные трубы устанавливают так, чтобы нижняя кромка трубы упиралась в слой грунта, уровень которого находится ниже уровня водоносного слоя. Далее приступают к удалению воды и образовавшейся жидкой смеси из скважины при помощи желонки. Для ускорения процесса поднятия из скважины жидкой смеси можно засыпать в скважину сухой земли или частиц грунта, которые впитают воду и сделают смесь более густой и вязкой. После этого быстро и легко извлекается смесь на поверхность при помощи забивного стакана.

Очень важным условием при выполнении канатно-ударного бурения, точно также, как и при проведении бурения скважин другими способами. является строгое соблюдение её вертикальности. В случае пренебрежения данным условием, образуется искривление скважины, что сильно затруднит процесс установки обсадных труб, а то и сделает это невозможным вообще. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать в работе более длинный забивной стакан. В таком случае намного легче достигать вертикальности скважины. Оптимальная длина стакана составляет примерно два метра.

Важное значение при канатно-ударном бурении отводится качеству троса. Его мощность должна быть с большим запасом, чтобы выдерживать нестандартные нагрузки. Так, кроме простого поднятия забивного стакана с ударной штангой, он несет достаточно высокие нагрузки при поднятии из скважины, забитого в грунт стакана. Это еще обусловлено и тем, что канатно-ударное бурение опасно образованием заклинивания стакана в скважине. Это случается при попадании между стенкой скважины или обсадной трубой и забивным стаканом частиц твердой породы. Поэтому для выполнения канатно-ударного бурения следует отдавать предпочтение тросу с диаметром не менее 10 мм.

Задача канатно-ударного бурения облегчается в значительной мере еще и тем, что все необходимые для него детали, при желании, вполне реально изготовить в домашних условиях самостоятельно.

Видео ударно-канатного бурения скважин на воду

Как выполняется ударно-канатное бурение скважин?

Наиболее доступный и простой способ бурения скважины является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять монтаж буровой установки .

Применение технологии ударно-канатного бурения

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают .

Процесс бурения скважины по ударно-канатной технологии

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому буровая установка своими руками – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.
к меню ↑

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

1. Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
2. Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
3. Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
4. Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
5. Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные промывочные жидкости .
6. Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
7. Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Мобильная буровая установка УАЗ УКБ-60

1. Осуществление исключительно вертикального бурения.
2. Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
3. В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
4. К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют долото PDC ) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая буровая желонка . Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.
к меню ↑

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные стальные обсадные трубы. Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

Источники: http://kolodeconline.ru/skvazhiny/udarno-kanatnoe-burenie-skvazhin.html, http://byrim.com/ruchnoe-burenie/udarno-kanatnoe-burenie-skvajin.html, http://byreniepro.ru/vidy/udarno-kanatnoe.html

rusbyr.ru

Бурильный инструмент

В основе применяются три вида пробивных приспособлений:

• стакан – отрезок трубы нужного диаметра, нижний (ударный) конец может быть заточен до остроты по внутренней кромке или на нем нарезают зубья как на пиле для улучшения процесса разрушения грунта. Применяется для прохождения влажных глинистых или глинисто – песчаных слоев. Липкая глина приливает к стенкам стакана и извлекается наружу. Такое простое приспособление легко изготовить своими руками.
• желонка – такой же отрезок трубы, на входе в которую устанавливается плоский клапан, пропускающий грунт внутрь и не позволяющий ему просыпаться обратно. По наполнении желонка извлекается из ствола для очистки;
• долото – применяется на грунтах с каменистыми включениями или при прохождении известняковых стволов.

Каждая разновидность таких снарядов претерпела ряд изменений, в результате чего в арсенале профессиональных бурильщиков имеется около полутора десятков разновидностей различных наименований.

Особенности бурения по различным грунтам

1. Если ударно канатное бурение скважин производится по пескам или зыбучим пескам (плывунам), для выемки грунта применяют ударники с плоскими желонками. Частота ударов снижается. Установка обсадки на таких грунтах в процессе бурения обязательно. Важно не допускать выхода ударника из обсадной трубы более, чем на полметра, в противном случае она может быть перекошена и заклинена в стволе, что приведет к потере инструмента и пробуренной скважины.
2. Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
3. При прохождении слоев по вязким и пластичным глинам используются долота специальных конструкций, представляющих собой доработанные плоскостные или инструменты в форме двутавра. Дополнительные детали придают им крестообразную форму.

Если на пути ствола попадаются валуны, это может привести к его уводу от вертикали, из за чего бурение зачастую приходится переносить в другое место. Чтобы разрушить валуны могут применяться утяжеленные инструменты в виде долот.

Прохождение трещиноватых слоев представляет опасность их склонность к осыпанию и обвалам. Поэтому бурение производится с особой осторожностью с контролем параллельной обсадки ствола.

Обсаживание стенок скважин

Ударно канатный способ бурения предусматривает одновременную обсадку, предохраняющую стенки ствола от разрушения, особенно в рыхлых и песчаных слоях. Для этой цели применяются целенаправленно производимые трубы для ообсадки. Они выпускаются в двух исполнениях:

• трубы для обсадки муфтовые – на обоих концах у них нарезана резьба, соединении производится с применением муфт с внутренней резьбой;
• трубы обсадные с высаженными концами – на одном из концов труб выполняется высадка – уширение горячим способом с увеличением диаметра на величину толщины стенки. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном конце наружная того же размера, что дате возможность стыковки труб без применения муфт.

Применяются также пластиковые обсадные трубы из ПВХ.

Следует рассмотреть конструкцию первой трубы обсадной колонны подробнее.

Нижний конец оснащается «юбкой» — это насадка специальной формы, привариваемая или устанавливаемая на резьбу с торца трубы.

Устройство увеличивает диаметр ствола на 25 – 30 мм, при этом:

1. Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
2. Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
3. Острая режущая кромка снизу активно разрушает остатки породы в шурфе после прохождения ударника, способствуя увеличению скорости проходки.

Фильтр выполняется из нержавеющей проволоки диаметром 1,0 – 1,5 мм намотанной виток к витку. В процессе намотки витки уплотняют. Жизненный цикл такого фильтра составляет порядка 70 лет при условии периодической промывки при заиливании. Технология позволяет без особых затруднений выполнить работу своими руками.

Скважина на участке

Первой задачей при обустройстве водозаборного устройства – выяснение гидрогеологической обстановки в месте предполагаемых работ. Это должно решать задачи:

• прояснение вопроса наличия или отсутствия достижимых бурением водоносных горизонтов;
• характеристики и свойства грунтов;
• желательную комплектность бурового инструмента по видам;
• конструкцию и направленность скважины – на верховодку или второй песчаный горизонт (12 – 15 метров глубиной), до известняка артезианских горизонтов, в связи с этим – потребное количество обсадных труб;
• принятие решения о привлечении сторонних организаций или выполнении работ своими руками на арендованном оборудовании.

При необходимости установки буровой вышки собственной конструкции, ее можно изготовить своими руками из бревен средней толщины, труб, деревянных брусков – то есть, из подручных материалов. При этом нужно предусмотреть наличие тельфера для подъема обсадных труб и лебедки для работы с ударником. Высота буровой вышки определяется длиной обсадных труб.

Порядок выполнения работ

Ударно канатное бурение скважин производится в следующем порядке:

1. Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
2. Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
3. Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
4. Размещение внутри обсадной трубы ударника.
5. Бурение сбросом ударника с высоты, по заглублении его на полметра, ударник извлечь и очистить от грунта. Операцию повторять до достижения водоносного слоя.

Бурение производится своими руками с помощью одного или двух человек.

Недостатки и преимущества процесса

Из недостатков отмечают:

• наиболее существенный недостаток – низкая скорость прохождения ствола;
• недоступность для исполнения в отдельных видах песчаных грунтов;
• заметное падение производительности при прохождении глубоких скважин;
• возможность только вертикального исполнения.

Преимущества:

• пласт вскрывается качественно, без повреждения его пористой структуры, что позволяет сохранить максимальный дебет водоносного слоя;
• не применяется промывочная жидкость и глина, засоряющая поры пласта;
• возможность успешного бурения в галечно – валунных слоях;
• скважина может быть освоена сразу же по окончании бурения и обустройства;
• возможно выполнение буровых работ инструментом большого диаметра – от 500 мм;
• естественный контроль проходимых пород при извлечении очередного керна.

В странах Северной Америки такой способ бурения скважин на воду до сих пор остается приоритетным, поскольку правильная выполненная скважина может работать до 70 лет.

Советуем почитать: Колонковое бурение

oburenie.ru

Другие статьи по теме:

Карта гидрологическая Заводим воду в дом из скважины Как самому почистить скважину Вода глубинная Как прокачать скважину от глины Оборудование для бурения