Ударно канатный способ бурения

Традиционное ударное бурение скважин своими руками – самый недорогой и простой способ обеспечить участок питьевой водой, не прибегая к копке колодца. Все материалы и инструменты, которые необходимы, можно смастерить самостоятельно, имея опыт работы с металлом. Организовать весь цикл, от забоя скважины до запуска, могут 2 мастеров. Но в сравнении с другими методами ударное или канатно-ударное бурение является самым медленным: на обустройство водозабора нужно как минимум 2 – 3 дня.

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

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:

лебедка и блок;
буровая штанга;
забивной стакан;
каркас установки;
трос.

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.

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:

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

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

к меню ↑

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)

к меню ↑

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.

byreniepro.ru

Способы бурения

Архимедов винт, называемый шнеком, является основой данного способа. Он представляет собой трубу, которая напоминает штопор (так как имеет спиралевидные лопасти). Благодаря своей структуре шнек вращательными движениями погружается в землю, а затем, на обратном ходу, вынимает ее с глубины.

Малогабаритные установки строятся, как правило, по этому методу. Бурение шнеком — простой и доступный метод для обустройства скважины. Этот способ аналогичен проделыванию отверстия подо льдом во время зимней рыбалки. Технология бурения скважин с помощью шнека позволяет бурить грунт до 10 м, не промывая при этом оборудование специальным раствором.

Однако применение данного способа допустимо только на местностях с мягкой породой или средней твердости. Если на глубине располагается каменный или скалистый грунт (так называемые плывуны), то дальнейшая работа винтом будет бесполезной. Если почва суглинистая или глиняная, то шнеком можно пробить до 40 м в день. Сыпучий грунт (песок, подземные валуны, прослойки известняка), обработанный шнеком, будет осыпаться сверху, что приведет к обратному результату. Поэтому прежде всего обратите внимание на тип грунта и тогда можете приобретать необходимое оборудование.

Этот метод бурения скважины считается самым экономным. Помимо этого, подобный способ считается незаменимым в ручном бурении из-за скорости выполнения работы. Недостатком шнека является его ограниченность в применении, поэтому воспользоваться этим оборудованием можно лишь при условии, что грунт мягкий. Помимо этого, шнек уступает другим методам бурения в результате очищения забоя.

Если судить об остальных способах бурения, то можно с уверенностью сказать, что каждый из них направлен прежде всего на создание скважины. У каждого есть свои преимущества и недостатки, поэтому важно не ошибиться с выбором оборудования.

Роторный метод

Этот способ устройства скважин популярен и имеет широкое применение. Для работы вам потребуется специальная бурильная труба. Внутрь трубы помещаете долото (вращающийся вал, который имеет наконечник). Чтобы запустить процесс бурения, создается нагрузка на вал с наконечником при помощи гидравлической установки. Роторным методом вы сумеете пробурить скважину, имеющую почти любую глубину. При этом порода в этом случае имеет второстепенное значение.

Вымывание породы (грунта) из скважин осуществляется при помощи бурильного раствора, который можно подать в полость трубы двумя способами:

С использованием наноса, который закачает внутрь бурильной трубы раствор. Далее через затрубное пространство грунт с раствором выходит самотеком наверх.
Раствор попадает в отверстие прямой промывки, а выкачивается оттуда с помощью обратной. Обратная промывка считается наиболее эффективной, так как вскрывается весь водоносный горизонт. В этом случае вам потребуется специальное оборудование, что значительно увеличит ваши расходы. Поэтому многие люди предпочитают делать прямую промывку, что тоже дает неплохой результат.

В отличие от ударно-канатного способа бурения, роторный метод выигрывает в скорости. Однако недостатком этого метода является глинизация водоносного горизонта, что лишает вас возможности опробования во время проходки скважины.

Роторный способ обусловливается наличием буровых машин, то есть грунт разрушает шарошечное долото, а размельченная порода поднимается наверх с раствором. С помощью этого метода бурения можно разрушить любую породу (прослойки известняка, скалистую почву). Чтобы буровые штанги вращались, используется крутящий момент ротора. Необходимо давать нагрузку сверху, чтобы была возможность бурить скважину. Процесс осуществляется путем работы бурильных штанг.

Технология работ

При помощи долота с большим диаметром начинается процесс бурения.
Под воздействием ротора на колонну для буровых работ вращается долото.
Нагрузка (утяжеленные трубы) устанавливается между долотом и трубами для бурения.
Удаление жидкости происходит путем запуска бурового насоса с раствором.
По завершении одного участка почвы вставляется обсадная труба. Делается это для того, чтобы не было осыпания верхних слоев грунта.
Дальше работа продолжается с применением долота меньшего диаметра. Затем погружается еще одна обсадная труба меньшим диаметром.

Ударно-канатный вариант

Основой этого способа является желонка, которая бросается с определенной высоты в углубление скважины. Когда происходит удар о дно, то, благодаря клапану, в нее входит разрушенный грунт. Затем желонка извлекается на поверхность и из нее вытряхивается вся порода, после чего она снова кидается в скважину. Помимо этого, в этом методе можно применять забивной стакан. Служит он с той же целью, что и желонка, только без наличия клапана. Грунт закрепляется в нем силой трения.

Желонкой бурят породу песчаного типа, а забивной стакан применяется для глинистого грунта, то есть для породы с вязкой текстурой.

Преимущество бурения скважины при помощи желонки заключается в возможности бурить до 300 м глубиной. По сравнению с методом шнекового бурения, ударно-канатный способ обусловливается длительностью и трудоемкостью работы. Однако для этого способа не требуется большого количества оборудования.

Подобный метод бурения является самым простым. Для выполнения работы вам необходимо будет соорудить треногу с блоком. Вам нужно перекинуть через этот блок трос и его конец соединить с желонкой. Инструмент поднимается на поверхность и опускается в забой при помощи установленного троса.

Ударно-канатный метод считается самым долговечным, так как характеризуется отличным качеством работы. Это самый эффективный способ, но им пользуются немногие из-за затрат большого количества времени и сил.

Главное преимущество способа заключается в отсутствии бурильного раствора. Таким образом вам удастся точно вскрыть водоносный горизонт, обеспечивая скважине максимальный размер дебита, что позволяет сохранить ее на долгие годы.

Абиссинский колодец

В эффективные методы бурения скважин входит и перфоративное бурение. Этот метод характеризуется наличием железной трубы, состоящей из частей различных длин (от 1 м до 3 м). Они соединены друг с другом муфтами герметично и формой похожи на копье. Этот способ носит название «скважина-игла» или «абиссинский колодец». Чтобы соединения были герметичными, применяют силикон или сантехнический лен.

Схема работы бурения перфоратором следующая: скважину забуривают до начала обводненных грунтов (плывунов). Диаметр скважины в сухой породе не более 8 см. Далее в скважину вставляются трубы и фильтр, тогда и начинается процесс забивания.

Составная труба имеет фильтр. Он состоит из нескольких просверленных отверстий диаметром до 1 см и фильтровой сетки, которая пропускает только воду без примесей. Через эту сеть пройдут лишь частицы диаметром менее 0,25 мм.

Для того чтобы такая труба забилась в землю, используются бабки и штанги. Штанга в виде прута из металла обычно имеет диаметр от 16 до 22 мм. Ее наращивают по мере углубления скважины. Удары по наконечнику установленного фильтра наносят с помощью прута, за счет чего и создается необходимая нагрузка.

Бабка представляет собой устройство, ударная сила которого приходится точно на устье скважины. Для этого на оголовок скважины накручивается специальная головка и уже непосредственно по ней ударяет бабка.

Такой способ бурения скважин имеет множество преимуществ. Среди них отличное качество воды, возможность расположения скважины в подвале, производительность до 30 л/час (что хватает для семьи), экономия и долговечность. Такой результат вы получите в случае правильного бурения, которое выполняется согласно инструкции.

www.vseoburenii.ru

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. Разрушение породы при ударно-канатном бурении сплошным забоем осуществляется снарядом, включающим долота различных типов, ударные штанги, яссы (ножницы) и канатный замок, в котором закреплён конец инструментального каната. Для бурения в мягких породах используют плоские долота с клинообразным (иногда сменным) лезвием, в вязких породах — двутавровые, в твёрдых трещиноватых — крестовые, в валунах — пирамидальные. Разрушение достигается сбрасыванием снаряда массой 500-2500 кг с высоты 300-1000 мм с частотой 45-60 уд/мин. В момент подъёма снаряда под действием упругости каната происходит его поворот на 20-50°, что обеспечивает обработку всей площади забоя. Для подъёма и сбрасывания ударного снаряда используется ударный механизм (качающаяся рама с приводом от кривошипно-шатунного механизма, эксцентричный ролик, система гидроцилиндров). В сухих скважинах на забой периодически подливают воду. После разрушения участка скважины определённой длины (0,2-0,6 м) продукты разрушения извлекаются с забоя посредством обычной или поршневой желонки, которая в песках и галечниках применяется также и для бурения (забивания в породу).

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

Особенности метода

Исходя из вышеизложенного, данная технология бурения является оптимальным вариантом для самостоятельного обустройства водяной скважины на вашем участке, цена которого невелика.

Устройство бурильной установки

Оборудование для ударного типа работ собирается из таких элементов.

Бурильный снаряд. В зависимости от особенностей грунта, это может быть забивной стакан, желонка или долото.
Ударная штанга.
Канат либо трос.
Вышка с блоком и лебедкой.

Забивные стаканы представляют собой главный инструмент установки.

Это отрезок трубы, в ее низу приваривается режущая кромка («клыки» или зубцы) из особо прочного металла, имеющая скос вовнутрь снаряда.
Кромка дает снаряду возможность глубже входить в грунтовый пласт при ударении.
На верху забивного стакана формируется наковальня. По ней ударяет штанга.

Технология ударно канатного бурения скважин требует сооружения вышки.

Оптимальный вариант – сделать ее в виде треножника.

Его можно сварить из труб. Если у вас нет сварочного агрегата, трубы можно заменить брусьями из древесины.
В высоту вышка должна быть длиннее бурильного снаряда. Так его можно будет поднимать полностью над уровнем земли.
Вверху треножника монтируется блок. Через него пропускается канат или трос.
Самое простое приспособление для подъема снаряда при помощи троса – это ворот, аналогичный колодезному.

Применение конструкции с забивным стаканом

Бурение скважин ударно-канатным способом осуществляется так.

Лебедкой забивной снаряд поднимается над забоем, затем он резко отпускается.
Стакан ударяется о грунтовый пласт и часть его захватывает.
Благодаря силе трения, почва удерживается при подъеме в полости контейнера.
Чтоб снаряд прошел глубже, применяется ударная штанга. Для этого ее надо поднять и отпустить. При этом она ударяет по наковальне бурильного снаряда.
Когда будут произведены несколько ударов, заполненный контейнер поднимается и очищается от содержимого.
Далее бурильные работы возобновляются.

Обратите внимание!
Ударно-канатное бурение скважин своими руками при помощи забивных стаканов можно осуществлять лишь при работах на сравнительно мягких и не сыпучих грунтах.
Частички песка почти не взаимосвязаны.
Поэтому сила трения не может их удержать в полости забивного стакана.
Для обустройства водоснабжающих объектов на твердых и песчаных почвах применяются другие бурильные снаряды.

Использование технологии на сыпучих почвах

Для работ на песчаных почвах применяются желонки.

Внизу такой снаряд имеет клапан. Он открывается, когда контейнер ударяется о породу, тем самым дает возможность части ее попасть вовнутрь.
При подъеме желонки, под давлением захваченной почвы, клапан прикрывается, что не дает содержимому просыпаться.
На поверхности контейнер освобождается, далее бурение продолжается.

Когда ударное бурение скважин своими руками осуществляется на однородном сыпучем грунте либо с пластами такового, то он начинает засыпать забой.

Чтоб избежать этого, необходимо в ходе работ ствол скважины укреплять обсадными трубами.
На первой трубе нужно сделать расширительный (конусный) башмак.
В процессе увеличения длины забоя, отрезки защиты под действием собственной массы либо благодаря аккуратным ударам, опускаются сверху вниз.
Сечение обсадной трубы должно быть чуть большим диаметра бурильного снаряда. Так он будет в стволе двигаться свободно. Иными словами – диаметр самого забоя будет меньшим, чем сечение труб, поэтому часть почвы с его стенок будет ими срезаться.

Вариант с твердым грунтом

Для работ на твердых либо каменистых почвах инструкция предписывает применять буровое долото.

Его мощные удары раскалывают и дробят твердый грунт.
Полученные небольшие частички поднимаются со дна забоя желонкой.

Обратите внимание!
При работе на твердых почвах обсадные трубы не смогут срезать породу со стенок забоя.
Поэтому совместно с ними нужно дополнительно применять расширитель.
Такое приспособление имеет подвижные резцы.

Чтобы расширитель спустить на дно скважинного ствола, резаки его складываются, таким образом, чтоб устройство помещалось в обсадных трубах.
Когда оно оказывается ниже конца колонны, пружина приводит резаки в рабочее состояние. Они срезают грунт со стенок ствола, увеличивая его сечение.
Чтобы без проблем пройти в процессе бурения промежуточные водоносные линзы и на твердых типах грунтов нужно устанавливать обсадные колонны. В противном случае грунтовые воды зальют забой и станут мешать работам.
Чтоб водоносную линзу перекрыть, надо, чтобы нижний край колонны упирался о грунтовый пласт, расположенный ниже воды. Далее жидкость откачивается. Затем из забоя при помощи желонки убираются частички породы.

Статьи по теме:

Технология бурения скважин на воду
Желонка своими руками

Важные моменты

Перед бурением скважины сначала нужно выкопать шурф, имеющий размеры сторон 1.5×5 метра. Глубина его может составлять до двух метров. Эта яма нужна для того, чтоб в забой не обваливался сыпучий поверхностный слой грунта. Стенки шурфа укрепляются щитами из досок. Далее над местом работ монтируется вышка.
Когда осуществляется ручное или пневмоударное бурение скважин, обязательно надо контролировать ровность забоя. Его искривление вызовет затруднение установки обсадной колонны или ее монтаж станет вовсе невозможным.

Обратите внимание!
Чем бурильный снаряд длиннее, тем проще сохранять ровность ствола скважины.
Поэтому его оптимальная длина должна составлять примерно два метра.

Трос, применяемый при описываемом методе бурения скважины, должен иметь большой запас прочности. Он должен выдерживать массу бурильного снаряда и ударной штанги. Кроме этого, трос должен держать сильные нагрузки на разрыв при поднятии стакана или долота, забитого в породу.
Помимо всего прочего, при ударном способе буровых работ возникает вероятность того, что снаряд заклинит в забое, в итоге попадания твердого грунта меж ним и стенкой обсадной колонны. Исходя из этого, сечение троса должен составлять не меньше 1 сантиметра.

Вывод

При использовании ударно-канатного типа бурильных работ нет необходимости применять сложное и дорогое оборудование, а также специальную технику. С работой при желании сможет справиться любой владелец участка, имеющий умелые руки, вместе с одним-двумя помощниками. Посмотрите видео в этой статье, в нем вы найдете еще много полезного по данной теме.

kolodec.guru

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

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.
Ударное бурение по гравийным пластам и галечникам производится с использованием долот в форме двутавра. Для выемки грунта используются желонки с клапаном плоской формы.
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:

Создаются условия бурения, не допускающие повреждение фильтра, находящегося над юбкой.
Размер ствола позволяет свободное перемещение обсадной трубы вместе с муфтами или безмуфтовых внутри скважины.
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:

Подготовка приямка для устья скважины размером приблизительно 1,5 х1,5 х 1,5 метра.
Забуривание на глубину 1,0 – 1,5 метра.
Установка первой секции обсадной трубы в забуренное отверстие.
Размещение внутри обсадной трубы ударника.
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