Конструкция скважины на воду

Сейчас уже никто не будет спорить с тем, что самый лучший и надежный способ обеспечить свой дом бесперебойным водоснабжением, это пробурить персональную скважину. Если у вас есть средства, то можно заказать работу на фирме. В противном случае, придется вести строительство скважины на воду своими руками. Но в любом случае, следует четко представлять конструкцию, порядок работ и методы обустройства скважины.

В данной статье мы поговорим об основных правилах.

Разделение по типам

Говоря о том, какие бывают скважины на воду, нельзя не вспомнить о колодце. Его теоретически также можно считать одной из разновидностей скважин, только большого диаметра, но это отдельная, широкая тема. А сейчас мы будем рассматривать материал конкретно по скважинам. Типы скважин на воду разнообразием не отличаются, точнее основных всего 2, артезианский и песчаный.

 

Вода из песчаной скважины

• Данный тип является наиболее распространенным, но он больше подходит для сугубо личного пользования. Вода из этого уровня, в большинстве случаев, по своим параметрам классифицируется как техническая и зачастую годится только для полива или купания.
• Глубина залегания песчаных водоносных слоев невелика, в среднем 10 – 50 м. Буровые работы никогда не были легкими, но конкретно для этих пластов, вполне реально произвести весь цикл работ своими руками. Единственное исключение, это когда на вашем участке через пару метров начинается сланец, пройти его самостоятельно у вас не получится.

• Положительными моментами также являются:
  1. Цена на все работы, а также на буровое оборудование и обустройство конструкции скважины будет вполне доступна.
  2. Само бурение, много времени не займет. Если привлечь 3 – 4 помощника, то вы вполне можете справиться за выходные.

• Также есть и неприятные моменты:
  1. Не факт, что при бурении у вас вода пойдет там же, где и у соседей, пласт может быть неравномерным.
  2. Из-за малой глубины, есть вероятность проникновения в воду загрязнений.
  3. Пласт может быть нестабилен, поэтому бурить под домом не стоит, вода в любой момент может уйти.
  4. Бывает сложно найти место для бурения, так как по санитарным нормам нельзя вести подобные работы ближе 20 м от потенциального источника загрязнения. Это может быть мусорная свалка или обычная сливная яма.
  5. Дополнительные, наземные фильтровальные системы для очищения технической воды обойдутся вам не дешево.
  6. Срок службы скважины на воду в песчаном горизонте, как правило, не превышает 15 лет.

Артезианский вариант

• Это вода из глубоко залегающих пластов известняка. Известняк достаточно крепкая порода и она, своим панцирем надежно защищает подземные озера. Возраст таких отложений исчисляется сотнями тысяч лет, поэтому вода в них имеет очень высокие характеристики по качеству.
• Вариант бурения своими руками можно откинуть сразу. Дело в том, что минимальная глубина ствола здесь будет 50 м, по максимуму может доходить до 200 м. Но это еще не все, пробурить известняк без спецоборудования не получится, порода достаточно крепкая.

• Если с этим смириться, то можно найти массу плюсов:
  1. Эти пласты стабильны и в местной геологоразведке вы, почти наверняка, найдете относительно точную информацию по глубине залегания и мощности пласта.
  2. Хотя цена обустройства, естественно, будет выше, зато такие стволы можно смело бурить непосредственно под жилым домом. Срок службы такой скважины будет порядка 50 лет.
  3. Высота водяного столба будет достаточно большая, так как вода на такой глубине находится в условиях избыточного давления. Когда вы пробьете кровлю пласта, вода устремится вверх по стволу.
  4. Для такой воды, в подавляющем большинстве случаев, не требуется установка дополнительных фильтров.

• По сути, минус здесь только один, бурение артезианской скважины требует средств. Хотя все затраты с лихвой компенсируются тем, что вы, как минимум, на ближайшие 50 лет будете обеспечены чистейшей водой, причем в достаточном количестве.

Важно: при выборе типа, большое значение имеет мощность или сколько воды дает скважина.
Так вот, из песчаного пласта вы получите, в среднем, около 0,5 – 1,5 м³ в час.
А артезианский вариант уже даст вам до 10 м³ в час, что может удовлетворить требованиям небольшого дачного кооператива или большого коттеджа с бассейном и 5 – 7 точками водопотребления.

Статьи по теме:

• Устройство скважины
• Водяная скважина
• Устройство скважины на воду: схема

Порядок выполнения работ

Технология скважины на воду проста. Изначально выбирается место для бурения, которое должно, по возможности, находиться в самой нижней точке усадьбы, отстоять на расстоянии от вероятных точек загрязнения и иметь удобный доступ для обслуживания. Далее бурится ствол, монтируются обсадные трубы, устанавливается оборудование и проводится обустройство конструкции.

Бурение глубоких стволов лучше доверить профессионалам, у которых есть соответствующая спецтехника. Мы же будем рассматривать устройство конструкции и порядок проведения работ своими руками.

Бурение ствола

• Разработка скважины на воду начинается с обустройства приямка. Он имеет размеры 1,5х1,5м и глубину до 2м. Можно обойтись и без него, но с приямком можно будет применять более длинные штанги для наращивания.
• Далее вам понадобится буровая вышка. Это может быть тринога, собранная из труб или бревен. Существуют также не большие полупрофессиональные вышки, которые можно взять в аренду.

• Для бурения, вам как любителю понадобится несколько насадок. Прежде всего, это шнек или змеевик (2), он пригодится для прохождения мягких слоев. Для более плотных слоев подойдут буровые ложки (1). Встречающиеся камин разбиваются долотом (3). И наконец, желонка (4) вам необходима для удаления супеси или прохождения плывуна.
• Насадка монтируется на буровую колонну, которая представляет собой металлическую трубу диаметром около 25 мм. По мере заглубления добавляются секции колонны. Соединение может быть резьбовое или штифтом, это не принципиально.
• За один вход, проходится расстояние до 0,5м, далее колонна вытаскивается и чистится от шлама. Вскрыв кровлю пласта, следует перейти на желонку, с обратным клапаном. Водоносный пласт мягкий и желонкой проходится легко, до упора. Заглубляться дальше можно не более чем на 50 мм, можете пробить подошву и вода, уйдет вниз.

• Кроме этого существует ударный способ бурения, инструкция по проведению работ здесь проще. Изначально шнеком проходятся мягкие слои грунта.
• Далее, из трубы делается снаряд длинной порядка 0,5м. С нижней стороны затачивается и закаляется, можно накрутить готовую буровую коронку. С обратной стороны, для утяжеления, приваривается штанга, к которой привязывается шнур.


• Принцип прост, снаряд бросается в ствол и под своей тяжестью заглубляется. После чего вы его вытаскиваете шнуром и вычищаете.
• Но при ударном способе, стенки ствола не будут идеально ровными и диаметр не велик. Чаще таким способом проводится диагностика скважины на воду.
• На видео в этой статье показан принцип ударного способа бурения.

Обсадка колонны

• Когда ствол пробурен, его следует укрепить обсадными трубами. Здесь есть 3 варианта, каждый из них заслуживает внимания, но выбирать следует в зависимости от условий конкретной скважины.
• Стальные трубы, применяются на больших глубинах или при нестабильном грунте. Их отличает высокая надежность и прочность, но они подвержены коррозии.
• Асбоцементные трубы, используются достаточно давно, имеют высокую прочность, но для обсадки подходят только напорные трубы, цена на которые достаточно высокая. Плюс соединить их можно только посредством муфты, а при таком соединении, в месте стыковки, уменьшается диаметр колонны.
• Трубы из НПВХ пластика, в данное время наиболее распространены. Цена у них приемлемая, они не ржавеют, долговечны, экологически нейтральны. При стабильном грунте, до глубины 50 м, это идеальный вариант.

Важно: если в процессе бурения вы встретили пласт плывуна, то для обсадки можно использовать исключительно металлические трубы.
Асбоцементные трубы лопнут, а пластик просто сомнет.
Как вариант, можно пластик вставить в металл.

Фильтровальная колонна

• Эксплуатация скважины на воду невозможна без хорошей фильтровальной колонны. Она располагается в нижней части ствола и представляет собой сквозную трубу с перфорацией и сеткой для механической фильтрации воды.
• Колонна состоит из перфорированного сектора, фильтрующего слоя вокруг скважинной колонны и отстойника для оседания шлама. Существуют 2 вида фильтров, с дырчатой перфорацией и щелевые колонны.
• Дырчатые фильтры можно сделать, просверлив определенное количество отверстий нужного диаметра в шахматном порядке.
• Щелевые колонны более эффективные, но щели здесь нарезаются секторами, чередуя их со сплошными участками, которые исполняют роль поясов жесткости.
• Фильтрующая сетка вокруг колонны подбирается в зависимости от глубины залегания воды и типа скважины. Она может быть как пластиковая, так и металлическая, но обязательно устойчивая к коррозии.

Важно: рассчитывая количество и диаметр отверстий, следует учесть, что общая площадь отверстий должна быть дольше 25%, по отношению к общей площади колонны.

• После удаления шлама из колонны, низ следует надежно заглушить. Для этого можно сшить мешочек из материи, по размерам колонны, в него засыпается цементно-песчаная смесь 1 кг цемента, плюс 1 кг песка и опускается на дно. Через 2 – 3 дня пробка схватится.
• На видео в этой статье показан принцип монтажа фильтра своими руками.

Кессон или адаптер

• Кессон, это колодец вокруг верхней части скважины, предназначенный для обеспечения круглогодичного функционирования автономной системы. Кроме функции утепления, в кессоне можно удобно поместить сопутствующую аппаратуру для нормального функционирования скважины, в результате чего шум от работающей аппаратуры в доме будет не слышен.
• Кессоны бывают железобетонные, металлические или пластиковые. Наиболее предпочтительно использовать металлические или пластиковые изделия, так как они абсолютно герметичные и более долговечные. Если грунт стабильный выгоднее использовать пластик, так как он дешевле. Если присутствуют грунтовые воды или плывун, ставьте железо.
• Адаптер представляет собой переходник, который обеспечивает герметичность выхода водоподающей колоны из обсадной трубы. Монтируется он ниже уровня промерзания почвы и цена у него в несколько раз меньше чем у кессона. Но через каждые 2 – 3 года вам придется раскапывать адаптер для замены прокладок. Так что по нашему мнению лучше ставить кессон.

Сопутствующая аппаратура

• Принцип работы скважины на воду основан на поднятии воды при помощи насоса и подачу ее через автономную систему в дом. Едва ли не основную функцию здесь играет насос. Следует отметить, что бытовые погружные насосы типа «малыш», вибрационного типа, для долговременного использования не годятся. Так как в результате вибрации, поднимающийся ил забивает фильтрующую колонну.
• Подбор насоса зависит от уровня зеркала воды. Так на уровне 8 м используются самовсасывающие агрегаты. На 15 м, такие же, но с верхним эжектором. На 20 м и более применяются скважные или глубинные насосы.

• Оголовок для обсадной трубы предохраняет от попадания мусора в ствол и служит опорой для подвески насоса и водоподъемной колонны. Он может быть пластиковый или металлический. Пластик выдерживает груз до 200 кг, а металл до 500 кг. Соединение должно быть фланцевое, полностью герметичное с использованием резиновой прокладки.

• Гидроаккумулятор служит для накопления запаса воды и компенсации гидроудара в системе при включении насоса. Он позволяет менее интенсивно использовать насос. Также в литературе он может называться мембранным баком. Емкость выбирается в зависимости от мощности системы от 50, до 200 л. Монтироваться он может в кессоне или непосредственно в доме.
• Вся остальная сопутствующая аппаратура состоит из реле давления, которое отвечает за включение насоса. Манометра для визуального определения давления в системе. И клапана для удаления, попавшего в систему воздуха.

Статьи по теме:

• Виды скважин
• Конструкция скважины
• Технология бурения скважин на воду

Вывод

Из всего выше сказанного может показаться, что строительство скважины на воду предельно просто и не представляет особого труда. Но это верно лишь отчасти, в процессе обустройства нет второстепенных узлов и если вы не совсем уверены в своих силах, лучше доверьте монтаж проблемного узла профессионалам. Это будет дешевле, нежели потом бурить новую скважину.

kolodec.guru

Выбор параметров для самодельной скважины

Работа производится в такой последовательности:

• выбор диаметра будущего колодца;
• определение вида и типа нужной буровой установки;
• выбор насосного оборудования и фильтров.

При определении вышеуказанных параметров надо учесть, что диаметр скважины должен обеспечивать нужную производительность.

Очистное оборудование для воды

Конструкция и тип фильтра выбирается в зависимости от таких факторов, как:

• химический состав подземных вод;
• минимальное гидравлическое сопротивление;
• при минимальных размерах максимальный дебет;
• коррозионная стойкость материалов;
• разумная стоимость;
• средний срок гарантированной работы самого очищающего устройства и т. п.

В простейших вариантах в качестве фильтрационного устройства используют металлическую сетку с мелкими ячейками. При необходимости применения более сложных очистительных устройств их выбирают таких типов:

• проволочные;
• щелевые;
• выполненные в виде пластинок;
• гравийные на клею;
• созданные напылением из полиэтилена высокого давления;
• подобные пропиленовые конструкции;
• объемные устройства.

Выбор того или иного фильтра зависит от условий на дачном участке и финансовых возможностей хозяина.

Отдельные элементы водозаборного устройства

Конструктивно скважина должна состоять из таких элементов, как:

1. Направляющая труба — она имеет диаметр чуть меньше калибра пробуренного отверстия. Ее длина выбирается из условия, согласно которому она должна доставать до основного водоносного слоя, мешая глинистым растворам размывать устья колодца. Ее используют и для задания направления бурения.
2. Труба-кондуктор — имеет меньший диаметр, но большую длину. Ее используют для крепления пород в верхнем секторе скважины.
3. Промежуточные колонны — имеют меньший диаметр, но длиннее кондуктора. Служат для укрепления стен скважины от осыпания.
4. Эксплуатационная труба — имеет калибр меньше, чем промежуточная колонна, и используется для отделения продуктивного горизонта подземных вод от других слоев.
5. Фильтрационная труба имеет самый малый диаметр и служит для подъема чистой воды. Имеет несколько частей: кусок над самим фильтром, его рабочую часть и отстойник.

Для дачного участка такая конструкция может быть упрощена, так как обычно самодельная буровая установка позволяет проделать скважину глубиной не более 30-35 метров, что вполне достаточно для обустройства колодца во многих частях Российской Федерации.

В таких конструкциях объединяют фильтровую и эксплуатационную колонны в одно устройство, внутренний диаметр которого превышает калибр насосов (они бывают 3- или 4-дюймовые) на 15%. В качестве материала труб применяют полимеры, что устраняет проблему коррозии, но вызывает необходимость точного расчета конструкции на сжимающие и растягивающие нагрузки. Срок эксплуатации самодельных скважин достигает 15-20 лет, если учтены все рекомендации и применены качественные материалы.

Если при бурении применен вращательный способ (шнек или винтовой бур), то возможна установка гравийно-обсыпных фильтров. Они требуют наличия щелевого каркаса, что при самостоятельных работах может вызвать трудности с установкой.

В рыхлой породе можно попытаться применить вариант без использования фильтра, но для этого надо быть уверенным в высоком качестве поднимаемой воды.

Бурение скважины самодельными устройствами

При таких работах обычно используется вышка в виде треноги, бур (шнек, ложка или забойный стакан из металлической трубы с режущей кромкой), обсадные трубы.

Бурение обычно проводят два человека. Бур периодически вынимают после прохода 0,5-1 метра и тщательно вычищают от грязи.

Стенки скважины укрепляют обсадными трубами из асбоцемента или пластика. После достижения горизонта подземных вод в колодец опускают трубу с укрепленным на ней фильтром. Затем устанавливают насосное устройство и делают кессон. Он должен иметь люк с диаметром, достаточным для свободного доступа к воде.

Применяемые для обустройства скважины материалы и устройства

1. Трубы металлические или пластиковые.
2. Самодельные буровые установки.
3. Фильтрационные устройства.
4. Насос с соответствующим электрооборудованием.
5. Трубопровод из пластика.

Конструкции самодельных скважин представляют собой аналоги их промышленных типов. Разница состоит в глубине бурения. На дачных участках обычно достаточно проделать отверстие в 15-20 метров, чтобы добраться до воды. На крупных скважинах артезианского типа глубина бурения может достигать 200-300 м.

moyaskvazhina.ru

Виды скважин

Разобраться, как устроена скважина для воды, помогут простые описания ее отдельных элементов. Каждая деталь выбирается с учетом потребностей хозяев участка. Сначала стоит определиться с разнообразием таких конструкций. К примеру, самый простой прототип скважины на воду – обычный колодец. Только он имеет большой диаметр. Теперь стоит обратиться непосредственно к скважинам. Существует всего 2 вида таких сооружений:

• артезианская скважина на воду;
• песчаная.

Каждый из таких типов скважин имеет определенные особенности.

Песчаная

Такие скважины более популярны среди владельцев частных домов. Однако этот вариант не годится для общественного использования. Обычно такая вода годится лишь для полива огорода и купания.

Залегают песчаные водоносные слои примерно на уровне 10-50 м. Бурение скважины требует больших затрат времени и сил. Однако все работы можно выполнить своими руками. Если же на участке найден слой сланца, самостоятельно пройти его не удастся.

Преимущества установки песчаной скважины:

• Стоимость оборудования и проводимых работ довольно низкая.
• Бурение скважины выполняется довольно быстро. При работе втроем или вчетвером можно сделать все за пару дней.

Однако существует и несколько отрицательных сторон сооружения конструкции такого типа. Пласт может быть неравномерным, поэтому нельзя точно сказать, что вода будет там же, где и у соседей. Поскольку, вода залегает неглубоко, в нее могут попадать различные загрязнения. Пласт может оказаться нестабильным, в результате чего вода с течением времени уйдет из скважины. Бурение окажется напрасным.

Кроме того, место для бурения песчаной скважины найти довольно трудно. Оно должно располагаться на расстоянии минимум 20 м от различных источников загрязнений. Приобретение дополнительных систем очистки будет стоить довольно дорого. Служит скважина песчаного типа обычно не более 15 лет.

Артезианская скважина

Вода при устройстве таких скважин берется из глубоких пластов известняка. Поскольку такая порода является довольно крепкой, подземные воды, расположенные под ней, защищены очень надежно. Подобные озера существуют тысячелетиями. Именно поэтому качество воды из подобных скважин очень высокое.

Бурить артезианскую скважину своими руками не получится. Минимальное расстояние, на которое придется выполнять ствол скважины, составляет 50 м. При максимальном бурении придется углубляться на 200 м. Однако это не все ограничения. Без специальных приборов и инструментов бурение известняка окажется довольно сложным. Это объясняется высокой крепостью породы.

Артезианские скважины имеют множество преимуществ:

• Все пласты, между которыми располагаются подземные источники воды, отличаются высокой стабильностью. Кроме того, в местной геологоразведке можно получить подробные данные о залегающих на определенной территории пластах.
• Несмотря на высокую стоимость обустройства артезианской скважины, подобные стволы можно бурить даже под жилыми домами. Прослужить подобная скважина может более 50 лет.
• При бурении артезианской скважины водяной столб будет довольно высоким. Это обусловлено тем, что вода находится под большим давлением. Сразу после завершения бурения пласта над подземным озером вода устремляется вверх.
• На артезианские скважины не нужно монтировать дополнительные системы очистки.

Недостаток у таких скважин один – высокая стоимость бурения. Однако все затраты компенсируются высоким качеством воды.

Решив установить песчаную скважину, можно получить примерно 0,5-1,5 куб. м воды в час. Если выполнить бурение артезианской, за это же время будет прибывать до 10 куб. м воды. В этом случае можно обеспечить чистой водой большой загородный дом с бассейном.

Технология бурения скважины

Порядок работ при сооружении скважины довольно простой. Сначала потребуется найти подходящее место для бурения. К нему должен быть хороший доступ, чтобы проводить своевременное обслуживание. Располагать точку бурения скважины необходимо в самой нижней точке загородной территории. Затем бурят ствол, монтируют обсадные трубы и оборудование.

Если задумано бурить глубокую скважину, следует обратиться к профессионалам. Они обладают специальной техникой, что позволяет проводить бурение быстро и без лишних затрат. Особое внимание стоит уделить самостоятельному обустройству скважины.

Бурение ствола скважины

Прежде чем начинать бурение скважины на воду, следует сначала обустроить приямок. Он должен иметь размеры 1,5х1,5 м. Глубина приямка должна быть около 2 м. Он может и не обустраиваться. Однако с приямком можно использовать более длинные штанги при бурении.

Дальнейшая последовательность работ по бурению скважины такова:

• Необходимо обустроить буровую вышку. Она может представлять собой треногу, собранную из бревен и труб. Могут использоваться и полупрофессиональные вышки. Их часто берут напрокат для выполнения скважин на частной территории.
• При бурении понадобится определенное количество насадок. Каждая из них необходима для прохождения определенных пород. К примеру, чтобы пробурить мягкий грунт, понадобится змеевик. Когда будут буриться плотные слои грунта, следует использовать буровые ложки. Для разбивания камней используют долото. Чтобы удалять спесь и пройти плывун, понадобится желонка.
  
• Основным элементом, которым проводится бурение скважины, является буровая колонна. Она представляет собой металлическую трубу диаметром 25 мм. На нее надевают насадки. Колонна является составной. При погружении на определенную глубину трубу удлиняют дополнительными секциями. Элементы колонны соединяются как штифтами, так и при помощи резьбы.
• Один ход при бурении позволяет погрузиться в грунт на 0,5 м. Затем колонну следует вытаскивать и очищать. После вскрытия кровли пласта необходимо перейти на желонку. Она имеет обратный клапан. Водоносный пласт является довольно мягким. Его можно пройти довольно легко. Дальше, чем на 0,5 м, заглубляться не следует. Если при бурении не учитывать этот момент, можно пробить подошву, и вода начнет уходить вниз.

Можно воспользоваться и более простой технологией бурения – ударной. Принцип работы при этом довольно прост. Такой метод бурения включает следующие этапы:

• Мягкий слой грунта проходят шнеком.
• Затем из трубы необходимо выполнить снаряд. Его длина должна быть около 0,5 м. С нижней стороны снаряд затачивают и закаляют. Можно воспользоваться готовой буровой коронкой.
• С обратной стороны, чтобы утяжелить снаряд, понадобится приварить штангу, а к ней привязать шнур.

Бурение при помощи такой конструкции объясняется довольно просто. Снаряд бросают в ствол. Он заглубляется под своим весом. Затем его необходимо вытащить за шнур и очистить. Однако у такого способа имеется один недостаток. Стенки ствола не будут ровными. Его диаметр при этом окажется довольно маленьким. Такое бурение проводить довольно просто. Работа выполняется быстро и без особых усилий.

Обсадка колонны

Когда бурение ствола будет завершено, его укрепляют при помощи осадных труб. Существует 3 варианта, которые следует рассмотреть подробнее:

• Трубы из стали. Их используют при бурении, если грунт на участке нестабильный, а также при большой глубине бурения. Такие изделия очень прочны и надежны. Их единственным недостатком является подверженность ржавлению.
• Асбестоцементные трубы. Их используют для укрепления колонн довольно часто. Однако для таких задач подходят только напорные трубы, отличающиеся дороговизной. Соединяются они муфтой, что уменьшает диаметр колонны.
• Трубы из пластика тоже широко распространены при бурении скважин. Их стоимость довольно невысокая, такой материал не ржавеет, отличается экологической нейтральностью и долговечностью. Если грунт стабильный, а бурение проводится на глубину до 50 м, использоваться пластиковые трубы можно без опасений.

Фильтровальная колонна

Скважина не может эксплуатироваться без фильтровального комплекса. В конструкции обязательно располагается колонна, в которой имеется сетка для грубой очистки воды и перфорация. Перфорированный сектор дополняется фильтрующим слоем. В конструкции фильтрующей системы присутствует отстойник, в котором оседает шлам. Фильтр в колонне может быть щелевым или с дырчатой перфорацией.

Дырчатые фильтры выполняются довольно просто. Их можно сделать, если просверлить некоторое количество отверстий необходимого диаметра. Выполнять дырки нужно в шахматном порядке.

Большей эффективностью обладают щелевые колонны. Щели в них нарезают определенными секторами. Сетка для фильтрации, расположенная вокруг колонны, выбирается в зависимости от глубины бурения скважины.

Фильтр можно установить своими руками. Для этого следует выполнить ряд простых действий. Сначала из колонны удаляют шлам и заглушают ее низ. Чтобы решить такую задачу, необходимо выполнить небольшой мешочек (по размеру колонны) и засыпать цементной смесью. Состав должен содержать 1 кг песка и столько же цементного порошка. Мешочек опускают на дно колонны. Спустя трое суток, пробка надежно схватится.

Адаптер или кессон

Кессон представляет собой колодец, устанавливаемый в верхней части конструкции. Он необходим для возможности круглогодично обслуживать скважину. Одна из его основных функций – утепление. Кроме того, он также выполняет защитную функцию. В кессон помещают специальные приборы, которые позволяют скважине нормально функционировать. Одним из преимуществ установки кессона является отсутствие шума от работающего оборудования.

Кессоны выполняют из различных материалов. Они могут быть пластиковыми или железобетонными. Самыми распространенными являются изделия из металла и пластика. Это объясняется их долговечностью и герметичностью. При стабильном грунте лучше использовать пластиковые трубы. Это позволит сэкономить на устройстве скважины. При наличии плывуна или грунтовых вод устанавливают металлическую колонну.

Адаптер является специальным переходником, позволяющим сделать выход колонны из обсадной трубы абсолютно герметичным. Уго устанавливают ниже уровня промерзания грунта. Его стоимость ниже, чем у кессона. Однако спустя каждые 2-3 года в нем необходимо менять прокладки. По этой причине многие выбирают установку кессона.

Сопутствующая аппаратура

Принцип работы скважины на воду довольно простой. Вода в ней поднимается из подземных озер наверх за счет высокого давления. В дом она подается за счет насоса. Насос при этом играет основную роль в работе системы автономного водоснабжения. Бытовые насосы при монтаже скважины на воду использовать не следует. Они не подходят для долговременной эксплуатации. В результате постоянной вибрации ил, поднимающийся со дна, забивает систему фильтрации.

Прежде чем выбирать конкретный насос, следует определить уровень зеркала воды. Если он располагается на глубине 8 м, следует использовать самовсасывающие агрегаты. При уровне зеркала на 15 м применяют такие же приборы, но верхним эжектором. Для погружения на глубину более 20 м выбирают глубинные насосы.

В список сопутствующего оборудования входят:

• Оголовок для обсадной трубы. Благодаря этому элементу конструкции в ствол не попадает мусор. Его тоже изготавливают из пластика или металла. Пластиковый оголовок способен выдержать нагрузку до 200 кг. При использовании металлического изделия максимальная масса груза может составлять 500 кг. Соединение выполняют фланцевое. Оно является абсолютно герметичным. Для этого используется резиновая прокладка.
• Гидроаккумулятор предназначается, чтобы компенсировать гидроудар. За счет его использования насос эксплуатируется менее интенсивно. Его нередко называют мембранным баком. Емкость гидроаккумулятора выбирают исходя из мощности установленной конструкции. Устанавливают гидроаккумулятор в кессоне.

Другая аппаратура для скважины представляет собой реле давления. Оно контролирует включение насоса. Кроме того, за счет него включается манометр давления и клапан удаления воздуха из системы.

bouw.ru

Срок службы

Перед тем, как приступить к сооружению объекта, желательно ознакомиться с методами выполнения бурения и принципами выбора конструкции, узнать о том, какие параметры скважины считаются основными и какие расчеты потребуются для правильного выбора оборудования, в частности — насоса.

Можно встретить информацию, что срок службы скважины на воду равняется 15 годам, но в реальности он зависит от того, насколько интенсивно используется источник. При частом использовании, срок работы может равняться 30 годам, а то и более. Зачастую его ограничением является срок годности труб, которые были использованы для обсадки. В случае обсадки качественными трубами из материалов с большим сроком службы и соответствующим составом воды, срок службы источника будет неограниченным по времени.

Выбор конструкции скважины

Наиболее важным моментом в строительстве объектов является процесс выбора и обоснования конструкции — в последствии от него зависит качество и затратность выполненных работ. В соответствии со своим предназначением, разведочные скважины должны:

• позволить опробовать определенное количество вскрываемых водоносных горизонтов,
• быть экономически целесообразными,
• иметь как можно меньший диаметр ствола,
• позволить повторно использовать обсадные трубы и фильтр,
• быть готовыми к качественному ликвидационному тампонажу.

Сооружение скважин сегодня производится с применением способов:

• вращательного с прямой и обратной промывкой,
• вращательного с продувкой воздухом,
• ударного
• ударно-вращательного.

Каждый из них имеет свои особенности и область рационального применения, в соответствии с гидрогеологическими условиями и перечнем поставленных задач. В современном строительстве чаще применяют способы с обратной и прямой промывкой глиносодержащим раствором.

Конструкция скважин на воду эксплуатационных должна позволить:

• вскрывать продуктивные водоносные пласты с целью эксплуатации, с минимальным сопротивлением профильтровых колонн,
• эксплуатировать объект на протяжении длительного периода при минимальных темпах спада производительности,
• обеспечение качественной изоляции пластов воды, кроме тех, которые планируется эксплуатировать одновременно,
• получить экономию по стоимости материалов и трудовых затрат,
• иметь скважину наименьшего возможного диаметра,
• получать минимальное сопротивление при подъеме насосом воды.

Требования к скважинам на воду достаточно специфичны и имеют друг с другом сложные взаимосвязи. При решении вопроса обоснования и выбора той или другой конструкции должны учитываться и анализироваться многочисленные факторы.

Схема конструкции скважины

Рассмотрим схему скважины на примере артезианской. Верхняя ее часть представляет собой устье, нижняя — башмак или забой. На схеме также указывается:

• какими трубами будет обсажена скважина, т.е. ее конструкция,
• общее описание пород,
• какие именно породы пройдены при сооружении объекта.

Такой рисунок профессионалы называют геолого-техническим разрезом, конструкция источника при его составлении дополняется информацией:

• о возрасте пород, которые будут проходиться,
• сведениями о категории буримости, на основании которой подбирается рабочее долото,
• данными по подбору погружного насоса.

Судя по тому, насколько информация о скважине соответствует нормативно-техническим документам, делается заключение о расчетном сроке эксплуатации объекта. Подбор типа конструкции скважины осуществляется специалистами-гидрогеологами, в зависимости от конкретного геологического разреза.

Фильтровые и безфильтровые скважины

Решение об использование фильтрового или безфильтрового типа конструкции скважины основывается на типах грунтов на данной местности: в скальных породах или на рыхлых неустойчивых грунтах обычно сооружают фильтровые источники. При установке фильтра следят, чтобы расстояние между его рабочей частью и породой в кровле водоносного горизонта составляло от половины метра до метра. Длина рабочей части фильтра должна соответствовать мощности пласта, в котором он будет работать. Глухая труба, называемая отстойником, должна иметь специальные вырезы, ее длина должна быть как минимум 2 м.

Схема конструкции скважины делается с учетом:

• ее глубины,
• назначения,
• уровня воды,
• габаритов фильтров и их конструкции.

Количество необходимых обсадных труб, глубина их спуска и диаметр взаимосвязаны:

• со способом бурения,
• количеством задействованных пластов воды,
• используемым насосом,
• методикой крепления обсадных труб,
• потребности в цементировании затрубного пространства,
• сроком эксплуатации объекта.

Если запланирована конструкция с установкой скважинного насоса в фильтре, то в конечном итоге диаметр скважины будет зависеть от габаритов насоса. Если насос будет устанавливаться в эксплуатационной колонне над фильтром, то ее диаметр также будут определять габариты насоса. Для упрощения монтажных работ и получения возможности контроля за старением воды предусматривают наличие зазора между диаметром внутренней части эксплуатационной колонны и внешним диаметром корпуса насоса около 50 мм. Но не следует стремиться к значительному увеличению этого показателя — оно приведет к удорожанию работы и увеличению веса конструкции.

Строительство безфильтровых объектов возможно при наличии достаточно устойчивой кровли в рыхлых породах.

recn.ru

Обсадная труба

После бурения скважины во избежание осыпания её ствол укрепляется обсадной трубой. Верхняя ее часть называется устьем, нижняя – забоем или башмаком. Вокруг трубы формируют естественный природный фильтр, снижающий нагрузку на основной скважинный фильтр, для чего затрубное пространство заполняется мелким гравием (с размерами частиц 1,0-2,5 мм) или крупнозернистым песком. На дне трубы выполняется отстойник для шлама, который состоит из отрезка трубы с глухим или гравийным дном. Он предназначен для сбора оседающих частиц пород.

Фильтр скважинный

В забое устанавливается основной фильтр. Исключением является бесфильтровая конструкция скважины, устраиваемая на  твердых и стабильных известняковых пластах. Он служит для очистки воды от песка и обломков породы пластов. Существуют следующие виды фильтров:

1. Трубчатый или каркасно-стержневой (с сеткой или штампованным листом);
2. Гравийно-обсыпной (кожухный или корзинчатый);
3. Блочный (пористо-керамический, пористо-бетонный, поролоновый);
4. Гравитационный (колокольный, зонтичный).

От правильного выбора типа фильтра, его качества и правильности его установки зависит качество воды и срок службы оборудования скважины.

Насос

Служит для поднятия воды на поверхность по водоподъемным трубам. Он крепится к оголовку с помощью троса с антикоррозийным покрытием. Водоподъемная труба через обратный клапан соединяется с водопроводной трубой дома. Двигатель насоса комплектуется системой защитной автоматики (реле давления, манометр и т.д.). К нему подводится электрический кабель с изоляцией из пищевого полиэтилена для питания и управления насосом.

Водяная скважина может иметь:

1. Поверхностный насос. Применяется для конструкции скважин с высоким динамическим уровнем воды;
2. Глубинный насос (вибрационный, винтовой, центробежный, вихревой). Преимущества этого вида: низкий уровень шума, устойчивость к изменениям температуры воздуха, естественное охлаждение водой. Недостатки: сложность монтажа, необходимость качественной защитой изоляции питающего электрокабеля.

Оголовок

Устье скважины закрывается чугунным, стальным или пластиковым оголовком. Он герметизирует её от мусора и атмосферных осадков, талых вод. К нему крепится трос, удерживающий насос. Также он обеспечивает герметичный выход из ствола вертикальной водоподающей трубы. Выбирают оголовок, исходя из веса насоса и диаметра обсадной трубы.

Кессон или адаптер

Вокруг оголовка ниже уровня земли устраивается кессон – емкость, защищающая от грунтовых вод, осадков и промерзания устье скважины и расположенное у оголовка оборудование, а также элементы автоматики. Такое расположение оборудования позволяет сэкономить пространство внутри дома. Параллельно с этим обеспечивается свободный доступ к оборудованию. Ёмкость кессона выполняется из нержавеющего металла или пластика, реже бетона. Крышка кессона имеет замок от несанкционированного доступа. Иногда её утепляют листовым пенополистиролом.

Преимущества кессона:

• Компактное расположение оборудования и автоматики;
• Быстрый доступ к ним;
• Трубы (особенно вертикальные) и оборудование защищены от замерзания, так как находятся ниже уровня промерзания почвы

Устройство скважины с адаптером позволяет отказаться от  устройства кессона. Адаптер позволяет вывести водоподъемные трубы через стенки обсадной трубы. Его преимущества: дешевизна и быстрота установки. Применяется в основном для скважин на песке из-за небольшого срока службы.

Гидроаккумулятор и реле давления

Конструкция скважин подразумевает установку гидроаккумулятора (он же гидробак, мембранный или напорный бак). Служит для решения следующих задач: поддержание давления воды в водопроводной системе, её накопление и защита всей системы от гидроудара. Реле времени, управляя насосом, контролирует уровень воды в аккумуляторе.

Внутри бак разделен резиновой мембраной. С одной её стороны находится вода, с другой – инертный газ или воздух. В строении корпуса предусмотрен золотник для стравливания воздуха, манометр, фильтр для удаления мелких загрязнений.

Гидроаккумуляторы выпускаются горизонтального и вертикального исполнения, для холодного (баки синего цвета) и горячего (корпус красного цвета) водоснабжения. Объем: от 10 до 1000 литров. Широкое применение нашли емкости объемом 100 литров.

Напорный бак может устанавливаться как в кессоне, так и внутри дома. Комплектуется обратным клапаном и сливным краном. Мембранный бак увеличивает срок службы насоса, предотвращая его частое включение.

Дополнительное оборудование

Дополнительно конструкция скважин может иметь:

• фильтр для смягчения воды;
• водогрейный бак – для горячего водоснабжения дома;
• стабилизатор напряжения – для электропитания насоса;
• шаровый кран для прокачки  скважины, её обслуживания;
• и прочее.

Устройство водяной скважины требует ответственного подхода к выбору каждого элемента схемы. От этого зависит конструкция скважин, срок их службы и эффективность работы в период эксплуатации.

vodakanazer.ru

Куда бурить?

Общая схема формирования водоносных пластов в природе показана на рис. Верховодка питается преимущественно осадками, залегает в пределах примерно 0-10 м. Верховые воды могут быть пригодны для питья без глубокой обработки (кипячение, фильтрация через шунгит) лишь в отдельных случаях и при условии регулярной проверки проб в органах санитарного надзора. Тогда, и для технических целей, верховодку берут колодцем; дебет скважины в таких условиях будет мал и очень нестабилен.

Скважина для воды своими силами бурится в межпластовые воды; выделено красным на рис. Артезианскую скважину, дающую воду наилучшего качества очень долгое время, забурить самостоятельно невозможно, даже если есть в распоряжении подробная геологическая карта местности: глубина залегания, как правило, более 50 м и лишь в исключительных случаях пласт поднимается до 30 м. Кроме того, самостоятельная разработка и добыча артезианских вод категорически, до уголовной ответственности, запрещена – это ценный природный ресурс.

Чаще всего пробурить скважину своими силами удается в безнапорный пласт – пропитанный водой песок на глиняной подстилке. Такие скважины и называют скважинами на песок, хотя безнапорный водоносный слой может быть гравелистым, галечниковым и др. Безнапорные воды залегают примерно в 5-20 м от поверхности. Вода из них чаще всего питьевая, но только по результатам проверки и после раскачки скважины, см. далее. Дебет невелик, 2 куб. м/сутки считается великолепным, и несколько колеблется в пределах года. Обязательна отфильтровка песка, что усложняет конструкцию и эксплуатацию скважины, см. далее. Отсутствие напора ужесточает требования к насосу и всему водопроводу.

Напорные пласты лежат уже глубже, в диапазоне около 7-50 м. Водоносный пласт в таком случае представляет собой плотные водоупорные трещиноватые породы – суглинок, известняк – или рыхлые, гравийно-галечниковые отложения. Вода наилучшего качества получается из известняков, и скважины такие служат дольше. Поэтому скважины водоснабжения из напорных слоев называют скважинами на известняк. Собственный напор в пласте может поднимать воду почти до поверхности, что намного упрощает обустройство скважины и всю систему водоснабжения. Дебет большой, до 5 куб. м/сут, и стабильный. Песочный фильтр чаще всего не нужен. Как правило, первая же проба воды анализ проходит «на ура».

Примечание: а как узнать, какой пласт в данном месте есть и доступен? Методы поиска воды для бурения скважины в общем те же, что и при строительстве колодца. В Средней Полосе РФ безнапорную воду почти всегда можно найти в пределах первых 20 метров глубины.

Важные обстоятельства

Первое: массовый неконтролируемый забор безнапорных вод может привести к т. наз. суффозии грунта, вследствие которой внезапно и непредсказуемо возникают его провалы, см. рис.

Второе: критическая глубина самостоятельного бурения на равнинной местности в РФ составляет 20 м. Глубже – стоимость заказной скважины под ключ оказывается меньше прямых и косвенных затрат на «самобур». Вдобавок вероятность неудачи приближается к 100%

Третье: срок эксплуатации скважины сильно зависит от регулярности водозабора из нее. Если брать воды понемногу по мере расходования, то скважина на песок прослужит около 15 лет, а на известняк до 50 лет и более. Если же периодически выкачивать все сразу или, наоборот, брать эпизодически, то скважина иссякнет через 3-7 лет. Ремонт же и повторная раскачка скважины дело настолько сложное и дорогое, что проще забурить новую. Если вас это обстоятельство удивляет, учтите – ремонтируют-то не трубу в земле, а водоносный пласт.

Исходя из этого, уже можно посоветовать: обнаружив безнапорную воду не глубже 12-15 м, не торопитесь радоваться, лучше пробуриться еще насколько возможно, чтобы выйти на известняк. А лучше всего не полениться и произвести разведочное бурение скважиной-иглой, см. далее. Сделать скважину-иглу возможно буквально за выходные, сложного и дорогого оборудования не требуется. И она же может быть временным источником водоснабжения, пока вы не определитесь по времени, деньгам и пр. с постоянным.

Примечание: скважину-иглу на воду называют абиссинским колодцем (подробнее по ссылке). Пробить его можно буквально из подвала дома, как в ролике ниже:

Видео: абиссинский колодец в доме

Колодец или скважина?

То, что копка колодца неизмеримо более тяжкий, сложный и опасный труд, чем бурение скважины, известно, как и то, что правильно обустроенный колодец ремонтопригоден. Но есть между ними еще и принципиальная разница. Воду из колодца вычерпывают, сколько земля даст, т.е. сколько из пласта натечет. А действие скважины подобно отбору крови из вены донора. Именно поэтому срок службы скважин ограничен и они способны катастрофически изменить геологию местности. Колодец же способен давать воду десятилетия и столетия, а пробитый в скальном грунте – тысячелетия, никак не влияя на местную экологию и геологию. Поэтому частные скважины на воду бурят, имея в виду в дальнейшем либо построить коллективный артезианский водопровод (артезианские скважины долговечны и экологически безопасны), либо, собравшись с духом и средствами, выкопать колодец. Систему водоснабжения дома при этом строят капитально, т.к. ей в общем лишь бы напор был, кроме некоторых нюансов, см. далее. А брошенную скважину тампонируют бетонным раствором и землю вокруг нее возвращают на хозяйство.

Виды скважин

Буровая скважина представляет собой длинную узкую полость в горной породе – ствол. При бурении в ствол опускают буровой инструмент (буровой снаряд или просто бур) на жесткой сборной штанге из труб (буровая колонна или буровая штанга) или тросе. В стволе помещается труба или несколько концентрических труб – обсадка (case pipe, case string) – предохраняющая стенки ствола от обрушения и держащая давление породы. Обсадка может сидеть в стволе плотно или с некоторым промежутком – затрубным пространством; его заполняют засыпкой либо глиной (глиняный замок) или заливают бетоном. Нижний конец ствола может быть открытым, заглушенным или оканчиваться ступенчатым сужением – забоем. Внизу или в забое добычной скважины для жидких ископаемых делают заборное устройство. Верхняя часть обсадки называется оголовком скважины. Вокруг оголовка или в нем помещают комплекс устройств, составляющих обустройство скважины. Из множества конструкций скважин самостоятельно проходят более всего виды, представленные на рис; более подробная схема скважины с обсадкой показана там же, поз. 5.

1 – скважина-игла. Буровая штанга, обсадка и буровой снаряд составляют одно целое; бур так и остается в земле. Проходят скважину-иглу ударным способом, см. далее. Копёр, набор буровых инструментов и пр. оборудование для бурения скважин с отдельной обсадкой для скважины-иглы не требуется, см. рис. справа. Скорость проходки доходит до 2-3 м/час, а предельная глубина, достигнутая таким способом, составляет около 45 м. Скважины-иглы применяют для устройства абиссинских колодцев, особенно на даче. Дебет скважины-иглы невелик, но в летнее время достаточно стабилен. Срок ее службы не зависит от интенсивности и регулярности водозабора, однако непредсказуем: есть абиссинские колодцы, дающие воду вот уже более 100 лет, но может иссякнуть за полгода. Ремонту скважина-игла не подлежит, пройти ее можно только в не очень плотных и однородных грунтах. Максимальный диаметр буровой штанги при бурении без копра – до 120 мм, что достаточно для погружного насоса калибром 86 мм.

Примечание: при бурении разведочной скважины-иглы лучше обойтись простым фильтром, слева на рис.

2 – несовершенная скважина. Она как бы висит в пласте. Не требует тонкого знания геологии и навыков буровых работ, но дебет меньше и качество воды хуже максимально возможного для данного пласта. Качество воды можно получить максимальное, если скважина внизу заглушена. Кроме того, возможно т. наз. затягивание бурового инструмента и обсадной трубы вглубь. «Самомобойные» скважины чаще всего несовершенные; большая часть дальнейшего материала касается их. Несовершенными бурят и скважины в мощных водоносных пластах, т.к. при заглублении в пласт уже на 1,5-2 м дебет стабилизируется и глубже почти не растет.

3 – совершенная скважина. Обсадка опирается на кровлю подстилающего водоупорного пласта. Дебет и качество воды максимальны, но для проходки совершенной скважины необходимы точные знания местной геологии и опыт буровика, иначе, во-первых, обсадку может затянуть в подстилающий пласт, если он пластичен. Во-вторых, можно при бурении проткнуть подстилку, и вода уйдет вниз; это особенно актуально в засушливых местах с тонкими пластами. В-третьих, всего 1 неправильно забуренная совершенная скважина способна причинить серьезный ущерб местной экологии.

4 – скважина с забоем. Может быть как совершенной, так и несовершенной. Забой облегчает обслуживание скважины и делает ее до некоторой степени ремонтопригодной, но бурить скважину с забоем должны опытные буровики по данным местной геологии.

Примечание: в некоторых источниках забой скважины называют зумпфом. Это неверно и по-немецки, забой скважины и зумпф колодца совершенно разные вещи.

Способы бурения

Самостоятельно бурить скважины можно следующими способами:

1. Вращательным, или роторным – буровой снаряд вращается, вгрызаясь с породу;
2. Ударным – по буровой штанге бьют, заглубляя буровой снаряд в породу, так бурят скважины-иглы;
3. Ударно-вращательным – штангу с буровым снарядом несколько раз приподнимают и с силой опускают, разрыхляя породу, а затем вращают, забирая ее в полость снаряда, см. далее;
4. Канатно-ударным – специальный буровой снаряд поднимают-опускают на канате, забирая им породу.

Все эти способы относятся к сухому бурению. При гидробурении рабочий процесс происходит в слое воды или специального бурового раствора, увеличивающего податливость породы. Гидробурение неэкологично, требует дорогого специального оборудования и большого расхода воды. В любительских условиях его применяют в исключительных случаях, в крайне упрощенном и ограниченном виде, см. далее.

Сухое бурение, кроме ударного без обсадки, бывает только прерывистым, т.е. бур приходится то опускать в ствол, то извлекать из него, чтобы выбрать породу из бура. В профессиональном гидробурении размельченная порода выносится отработанным буровым раствором, но любителю нужно твердо знать: пройти за 1 цикл бурения ствол на глубину, большую длины рабочей части инструмента, нельзя. Даже если бурить шнеком (см, далее), его нужно поднимать и вытряхивать породу из витков максимум через 1-1,5 м проходки, иначе дорогой инструмент придется отдать земле.

Установка обсадки

У внимательного читателя, возможно, уже возник вопрос: а как ставят в ствол обсадку? Или, как поднимают/опускают бур, который, по идее, должен быть шире ее? В профессиональном бурении – разными способами. Самый старый иллюстрирует рис. справа: ось вращения инструмента смещают относительно его продольной оси (обведено красным), а режущую часть выполняют несимметричной. Шейку бура делают конической. Все это, разумеется тщательнейшим образом просчитывается. Тогда в работе бур описывает окружность, выходящую за обсадку, а при подъеме его шейка скользит по ее краю и бур проскальзывает в трубу. Это требует мощного точного привода буровой колонны и ее надежного центрирования в обсадной трубе. По мере заглубления обсадку наращивают сверху. Любителям сложная спецтехника недоступна, поэтому устанавливать обсадные трубы им возможно следующими способами:

• Бурят «голый», без обсадки, ствол на полную глубину буром большего, чем обсадная труба, диаметра, а затем опускают в него обсадные трубы. Чтобы вся колонна не ухнула вниз, пользуются 2-мя бурильными воротами: одним удерживают уже ушедшую в скважину трубу, см. рис. справа, а второй устанавливают на новую, прежде чем снять первый. Только тогда колонну осаживают в ствол, если сама уже не идет. Этот способ нередко используется любителями на достаточно плотных, адгезирующих (прилипчивых) и связных (не сыпучих) грунтах на глубину до 10 м, но сколько скважин при этом обрушилось, сколько буров и обсадки было потеряно – статистики нет.
• Бур берут меньшего диаметра, а нижнюю обсадную трубу делают с расходящимися заточенными зубьями (коронкой) или снабжают режущей юбкой. Забурившись на 1 цикл, бур полнимают, а трубу принудительно осаживают; коронка или юбка срезают излишки грунта. Этот способ замедляет бурение, т.к., прежде чем начать новый цикл, нужно желонкой (см. ниже) выбрать осыпавшийся грунт, но надежнее, облегчает гравийную засыпку затрубного пространства и позволяет применить наружный песочный фильтр, см. далее.

Буровой инструмент

Теперь посмотрим, каким буром какой грунт и каким способом нужно бурить, см. рис. справа:

1. Шнековый бур, или просто шнек – для роторного бурения связных однородных грунтов обычной плотности; попросту – для земли, суглинков, слегка влажных супесей, мягких глин. В отличие от садового бура бур-шнек двухзаходный, иначе асимметрия усилия сопротивления грунта уведет бур в сторону и он застрянет;
2. Бур-стакан, или буровой снаряд Шитца – для связных, но вязких, сильно облипающих грунтов, в которых шнек застревает. Бурение – канатно-ударное;
3. Ложковый бур – для сыпучих и рыхлых грунтов, которые не держатся в витках шнека и в стакане. Бурение – ударно-вращательное или вращательное;
4. Желонка – для чистки ствола от осыпавшегося грунта, ила, и т.п. очень сыпучей или плывущей мягкой полужидкой породы. Бурение – канатно-ударное;

5. Как говорится, тьфу-тьфу-тьфу через левое плечо, и упаси боже, чтобы вам не понадобилось – буровое долото для разбивания валунов. Поперечное сечение – пластина с закругленным гранями. Калибр – внутренний диаметр обсадки минус 3-5 мм. Бурение – ударное штангой.

Режушие кромки всех буров выполняются из закаленной стали. Чертежи самодельных бура-стакана, аналога ложкового бура (режущие лопасти устанавливаются пропеллером под углом 3-10 градусов) и схема желонки показаны на след. рис. справа. Внешние диаметры всех этих буров можно менять смотря по калибру скважины.

Как бурят?

Мобильные буровые установки, позволяющие забуриться прямо «с земли», вроде той, что на рис. слева,

в аренду, увы, не сдаются: управление ими требует профессиональной подготовки а самый факт владения, пусть и временного – лицензии на буровые работы. Поэтому начинать нам придется по старинке, по-горщицки – с самодельного копра, если только не бьется бабой скважина-игла.

Копёр

Простейший копёр – тренога из бревен или стальных труб в виде равностронней трехгранной пирамиды – тетраэдра, поз. 1 на рис. ниже. Такая конструкция очень прочна и жестка при минимальном расходе материала. Высота тетраэдра равна 0,8165 длины его ребра, т.е. из обычных 6-м бревен с учетом заглубления ног копра в грунт получится тренога высотой около 4,5 м, что позволит применять колена обсадной трубы до 3 м длиной. Вообще-то высоту копра берут на 1,2-1,5 м выше максимальной длины того, что будет опускаться в ствол.

Ноги копра можно от разъезжания скрепить рамой из тех же бревен/труб, но ради экономии материала можно и вкопать в грунт на 0,7-0,8 м, подложив горизонтально под пятку каждой отрезок бревна длиной около 1 м – лежень. Собирают шатер копра на земле, поз. 3, ноги одновременно (втроем-вшестером) вводят в котлованы с лежнями и засыпаютгрунт обратно, плотно его утрамбовывая.

Примечание: укрепление ног копра прямо на грунте вбитыми снаружи ломами или стальными прутьями крайне опасно!

Копер оборудуется подъемным и буровым воротами (поз. 1 и 2), блоком с крюком (поз. 1, 2, 4) и рычагом-качалкой для подъема бура, канатно-ударного бурения, осаживания обсадных труб и работы желонкой, поз. 2. Крюк блока и буры, имеющие рым (кольцо для крепления каната) привязываются якорным узлом (его еще называют рыбацкий штык, поз. 1 на рис. справа), а длинномерные грузы – грузовым узлом, поз. 2 там же.

Шурф

Установив копёр, крюк с компактной тяжестью (кувалда напр.) опускают до земли, именно здесь и начнется ствол. Вокруг этой точки копают (забивают) шурф размерами примерно 1,5х1,5х1,5 м. В шурфе так же отмечают точку старта и бурят первые 3-4 м шнеком, постоянно выверяя его вертикальность. Это крайне ответственная операция, от первых метров зависит судьба всей скважины! Далее, если бурение будет на глубину более 7 м, весьма желательно установить кондуктор – трубу диаметра большего, чем диаметр затрубного пространства ствола скважины. Кондуктор тщательно выверяют на вертикаль и бетонируют.

Примечание: Внимание! Выбирая размеры скважины, буров и труб, привязывайте их к калибру погружного насоса! Зазор между его корпусом и ближайшей стенкой должен быть не менее 7 мм или по ТУ на агрегат. Самый распространенный калибр бытовых погружных насосов – 86 мм.

Проходка

Способы бурения разными снарядами на разных грунтах описаны выше. Проблемы могут возникнуть, кроме валунов, с плотной сухой глиной, это очень вредная порода. Справиться с ней можно по-разному, напр., как показано здесь:

Видео: бурение скважины на воду в плотной глине

В общем, для проходки плотной глины используют вращательно-ударное или канатно-ударное гидробурение, см. рис.справа. Качать воду, которой пока еще нет, не обязательно. Можно просто вылить в обсадку несколько ведер, подождать с полчаса или меньше, и пробовать, что лучше возьмет – стакан или ложка. Шнеком можно не пробовать, его глина возьмет.

Обсадка и колонна

Буровую колонну собирают из стальных труб диаметром около 80 мм и со стенками толщиной от 4 мм. Будете вы брать готовые буровые колена или делать их самостоятельно, обратите внимание на способ соединения. Для ручного бурения пригодны только соединения штыковыми муфтами! Резьбовые и замковые любого вида не годятся: штангу неизбежно придется когда-то да поворачивать в обратную сторону и штанга развинтится, а замок разойдется при любом виде ударного бурения.

В процессе бурения, как уже сказано, монтируются и обсадные трубы. В наше время уже и в профессиональном бурении на небольшие глубины практически безальтернативным вариантом стали пластиковые, но нужно брать специальные обсадные:

• Легки, можно ворочать в одиночку.
• Выдерживают принудительное осаживание и давление грунта с усилием до 5 тс.
• Практически не тормозят внутренний фильтр, см. далее, при его установке.
• Не коррозируют и не портят воду весь свой срок службы, до 50 лет.

Единственно, чего боится пластиковая обсадка, так это повреждения изнутри буровой штангой. Поэтому желательно использовать центраторы буровых труб, см. рис. справа, по 1-му на каждые 3-5 м штанги. Самые дешевые – стальные пружинные, они вполне подойдут. Что до сложных с турбулизаторами и пр., то они для профессионального гидробурения.

Обсыпка

По мере заглубления обсадки в ствол в затрубное пространство необходимо подсыпать мелкий гравий. Гравийная обсыпка скважины на воду намного ускорит ее раскачку и продлит срок службы. А скважина на песок без подсыпки может оказаться вообще неработоспособной.

Есть вода!

О достижении водоносного слоя скважиной-иглой судят по увеличению скорости проходки, а проверяют наличие воды манеркой – отрезком заваренной с одного конца стальной трубы, опускаемой в скважину на шнуре. С остальными скважинами проще: как бур в очередной раз вынес влажный грунт, значит – есть вода. Остается определиться, нужно ли заглубляться еще. Для этого центробежным погружным насосом (вибрационный в такой жиже сразу забьется) выкачивают несколько ведер. Если в 5-м ведре вода заметно не посветлела, нужно заглубиться еще на 0,5 м (1 цикл бурения) и опять проверить. Если заглубились уже на 2 м, а проба все та же – все, большего дебета не будет, и придется смириться с долгой раскачкой. Также, если скорость проходки вдруг упала (а засечь ее неопытному бурильщику при любом способе бурения, кроме вращательного, очень трудно), то бурение немедленно прекращают – мы на дне пласта, скважина будет совершенной.

Примечание: по прекращении бурения или при его перерыве штангу с буром непременно извлекают, иначе затянет в землю.

Раскачка

Забуренная скважина еще не даст воду в нужном количестве и качестве. Для этого необходимо или вскрыть водоносный пласт, или раскачать скважину. Вскрытие пласта позволяет получить питьевую воду в течение суток. Оно требует большого количества чистой воды, сложного и дорогого оборудования. К сведению: вскрытие проводится прямым и обратным способами. При прямом воду закачивают под давлением в обсадную трубу и выкачивают буровой раствор из затрубного пространства. При обратном воду подают самотеком «за трубу» и выкачивают раствор из ствола. Прямое вскрытие происходит быстрее, но сильнее нарушает структуру пласта и скважина служит меньше. Обратное – наоборот. Имейте в виду при переговорах с буровиками, если будете заказывать скважину.

Раскачка скважины занимает несколько дней, но может производиться обычным бытовым погружным центробежным насосом; вибрационный не годится по причинам, указанным выше. Для раскачки сначала желонкой удаляют из скважины ил; как работать желонкой, можно посмотреть в видео ниже:

Видео: чистка (раскачка) скважины самодельной желонкой

Дальнейшее несложно: воду полностью откачивают каждый раз, как ее наберется достаточно, чтобы покрыть насос. Полезно перед включением несколько раз поднять-опустить его на кабель-тросе, чтобы взмутить остаточный ил. Раскачку можно делать и манеркой, но черпать замаешься, и уйдет на нее недели две.

Примечание: по мере раскачки гравийная засыпка будет оседать; ее надо восполнять, подсыпая.

Раскачка скважины считается законченной, когда прозрачность воды поднимется до 70 см. Проверяют ее белым эмалированным или фаянсовым диском диаметром 15 см (блюдце, крышка от кастрюльки) в непрозрачном сосуде, напр. чистой бочке. Когда края диска при погружении начинают расплываться – стоп, уже непрозрачность. Смотреть на диск нужно строго вертикально. По достижении прозрачности пробу воды сдают на анализ и, если все ОК, бетонируют или замыкают глиной затрубное пространство, и ставят фильтр.

Фильтр

Скважинный фильтр – основное устройство, обеспечивающее качество воды из нее. И вместе с тем – наиболее подверженный износу ее узел, поэтому к выбору скважинного фильтра нужно отнестись со всей ответственностью.

Артезианскую воду забирают без фильтрации. Для скважины на известняк чаще всего достаточно простого решетчатого фильтра в виде перфорации на нижнем колене обсадки; она же послужит основой фильтра скважины на песок. Требования к перфорации таковы:

• Диаметр отверстий – 15-20 мм, до 30 мм смотря по грунту.
• Скважность фильтра (отношение общей площади отверстий к площади занимаемой ими поверхности) – 0,25-0,30, для чего расстояние между центрами отверстий берут в 2-3 раза больше их диаметра.
• Расположение отверстий – поперечными рядами в шахматном порядке.
• Общая площадь всех отверстий – не менее площади поперечного сечения просвета обсадной трубы.

Для скважины на песок необходима еще, во-первых, гравийная засыпка; в данном случае именно она обеспечивает долговременное качество воды, как и в колодце. Ввиду этого в продаже имеются скважинные фильтры со слоем гравия, включенным в состав конструкции. Худа от них не бывает, но ствол скважины нужен большего диаметра, что затрудняет проходку, и без внешней засыпки скважина все равно быстро заиливается.

Далее, если следовать току воды, идет та же перфорированная труба, но теперь она будет несущим элементом, воспринимающим давление породы. Чтобы песок, который гравий плохо задерживает, не испортил весь водоводный тракт, нужен еще песочный фильтр. Он может быть внешним или наружным (слева на рис.) либо внутренним (справа там же). У внешних фильтров преимуществ три: минимальные диаметр и заиливание скважины и глубина установки насоса. Но они легко повреждаются при монтаже обсадки, неремонтопригодны и дороги, т.к. вследствие последнего обстоятельства должны выполняться из очень качественных материалов: сплавы на сетку и проволоку наружных скважинных фильтров стоят дороже серебра.

При установке насоса в скважину с внутренним фильтром ее дном считается его верхний обрез, поэтому объем однократного отбора воды серьезно снижается. Болезнь всех внутренних фильтров – усиленное заиливание скважины из-за просачивания воды в зазор между фильтром и обсадной трубой. Также вследствие этого срок службы фильтра сокращается, а износ насоса усиливается, т.к. в него попадает песок. Нередко поэтому насос помещают в отдельную трубу, насаженную на выход фильтра, что опять-таки требует увеличения диаметра скважины.

Оптимальный вариант – присоединение насоса непосредственно к выходному патрубку фильтра, тогда и заиливание, и запесочивание прекращаются. Но для этого нужен центробежный насос с заборным патрубком на днище, что намного его усложняет и удорожает, а напор вибрационных часто оказывается мал для скважин на песок.

Фильтрующие элементы песочных фильтров иногда делают самостоятельно из ПВХ труб, нержавеющих пружин и полимерной сетки, см. рис. слева, но фильтруют они плохо и служат недолго. Лучше взять хороший покупной фильтр, уж больно тяжелы условия его работы, а вынуть его, как говорится, целое дело. В таком случае возможны в основном 3 варианта, см. рис:

1. Полимерный наборно-кольцевой фильтр. Дешевле прочих, но служит меньше и склонен к заиливанию, зато ремонтопригоден: можно поднять и перебрать, заменив плохие кольца. Требует увеличенного диаметра скважины;
2. Трубчато-проволочный с обмоткой из профилированной проволоки. Немного дороже полимерного, но служит долго и не заиливается. Для ремонта не нужна переборка, достаточно промыть наверху. Был бы оптимальным, если бы не одно «но»: неоднократно отмечены случаи жульничества и производителей, и торговцев, и буровиков – как полностью нержавеющие подаются фильтры, в которых продольные стержни сделаны из обычной оцинкованной проволоки. Проверить, не разломав фильтр, невозможно, но в воде вскоре появляются вредные примеси, а затем стержни полностью ржавеют, обмотка сползает, и весь фильтр приходится менять.
3. Безопорные сварные фильтры, проволочные и щелевые. Были бы идеальными (последние выдерживают и осадку в ствол снаружи на трубе), если бы не цена: делаются из той самой профилированной нержавеющей проволоки, что стоит примерно как серебро.

Обустройство и автоматика

Для подачи воды в дом скважину необходимо обустроить и взаимно согласовать с водопроводом. Обустройство скважины водоснабжения в последние годы претерпело радикальные изменения. Традиционная схема (см. рис. справа) – кессон, бетонный или стальной, или каменный приямок, требующий большого объема дополнительных земляных работ и полезной земельной площади под себя, уходит в прошлое. Сейчас скважины на воду все чаще оборудуются скважинными адаптерами, см. рис. ниже. Поставить адаптер дело довольно кропотливое, но с кессонно-приямочной маетой несравнимое:

• Как только пошла вода, по скорости ее осветления судят, насколько еще можно углубиться, и обрезают в размер сверху последнюю обсадную трубу.
• Перед ее установкой траншею к дому на глубину, большую нормативной глубины промерзания грунта.
• В трубе заранее сверлят отверстие под адаптер и ставят его, заглушив патрубки. Если ставить прямо в скважине, может туда булькнуть.
• Ставят трубу и добуриваются, ориентировав выход адаптера в траншею на глубине больше глубины промерзания.
• Раскачивают скважину, ставят фильтр, опускают насос, подключают подающую трубу насоса и транзитную в дом к штуцерам адаптера, прокладывают кабель насоса.
• Ставят крышку скважины, когда вода пошла в бак, засыпают траншею – все.

Водоснабжение частного дома из скважины имеет свои особенности, но они не помешают потом подключиться к коллективному водопроводу или запитаться водой из колодца. Переделывать ничего не придется, только надежнее будет.

Во-первых, необходим напорно-накопительный бак. Дебет не артезианской скважины может по непонятным причинам падать вплоть до полного прекращения, а потом вода вновь идет как ни в чем не бывало. Во-вторых, за баком по току воды нужен как минимум 2-х ступенчатый мембранный фильтр. В коммунальных водопроводах качество воды непрерывно контролируется, чего дома нет. А вдруг где-то в зоне питания пласта техногенная авария или несанкционированный сброс загрязнений? Все уже и забыли, когда это было, а плохая вода как раз подошла к скважине.

Наконец, домовый водопровод должен соответствовать принципу постепенного равномерного отбора воды, о котором говорилось в начале. Кооперироваться с соседями, как при постройке общего септика, в данном случае не лучший выход. Вдруг дебета на всех не хватит, вместо сообщества будет склока. Т.е. нужна автоматика, включающая насос на подкачку, едва кто-то где-то кран открыл.

Тут возможны 2 варианта. Первый – напорный бак с поплавковым краном на теплом чердаке. Всей автоматики – шток, проходящий во втулке сквозь крышку бака и опирающийся на рычаг поплавка, да микровыключатель (микрик) на 6-10 А с нормально замкнутыми контактами в цепи электропитания насоса. Пока бак полон – шток давит на рычажок микрика, насос обесточен. Чуть пошла вода в дом – шток опустился, микрик сработал, насос пошел качать.

Однако, во-первых, нужно утеплять чердак, что стоит немалого труда и средств. Второе – насос, от него потребуется лишних метров 4-5 напора, а для 2-этажного дома и все 8-9, так что и насос оказывается дорогим. В-третьих, протечка бака или неисправность поплавка приведут как минимум к замоканию потолка. Поэтому более дешевой и надежной выходит все-таки современная автоматика для скважин водоснабжения, управляемая микроконтроллером, отслеживающим расход, давление воды и периодичность включения насоса. Домовый водопровод тогда выполняется с герметичным мембранным накопительным баком в подвале.

Послесловие

Еще живы буровые мастера, когда-то осваивавшие Тюмень с Уренгоем. Геофизической аппаратуры, строящей на дисплее компьютера 3D картинку того, что в земле, и полностью роботизированных буровых тогда не было, но они и так видели сквозь землю своей интуицией, опытом и были на «ты» со всеми духами недр. А тогдашние министры и члены политбюро, спеси у которых было поболее, чем у старозаветных бояр и удельных князей, к этим асам обращались на «вы» по имени-отчеству и почтительно здоровались с ними за руку.

Так вот, у любого из старых буровиков-зубров есть на счету неудачные скважины, чего они не стесняются – работа такая. Что ж тогда говорить начинающим, действующим самостоятельно? Не обескураживайтесь неудачей, вдруг первая скважина окажется пустой, или обрушится, или бур застрянет. Не без того в буровом деле. Но досада и разочарование моментально схлынут под мощным напором, как сейчас говорят, позитива, едва только ваша скважина даст воду.

vopros-remont.ru