Ударно канатное бурение скважин технология

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

Характеристика технологии

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

Плюсы и минусы

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

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

Что требуется для работы

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

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

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

Особенности обустройства в мягком грунте

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

Процесс работы должен выполняться в строгом порядке

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

Как бурить в сыпучих породах

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

Ход работы такой:

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

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

Как бурить в твёрдых породах

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

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

Правила выполнения работы

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

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

Источник: KolodecOnline.ru

Особенности ударно-канатного бурения

Основные приспособления, задействованные в данном способе, — это лебедка и блок, буровая штанга, забивной стакан, каркас установки и трос. Работу выполняет стакан, который называют еще желонкой. Это отрезок стальной трубы, имеющий острую кромку, который подвешивается на тросе. Стакан, привязанный тросом к каркасу, опускают вниз, он врезается в грунт. Ударами по штанге стакан вгоняют в грунт таким образом, что он наполняется землей. Заполненный стакан поднимают, извлекают из него породу и опускают вновь.

На месте предполагаемой скважины обустраивают шурф со сторонами 1,5 × 1,5 метров и примерно равной глубиной. Над точкой бурения монтируют каркас вышки, на вышку крепится стакан. Стакан можно утяжелить, если при выполнении работы планируется проходить особо твердые слои грунта.

Этапы работы

Резкое опускание стакана с вышки.
Внедрение стакана в пласт породы, углубление его ударами штанги
Поднятие наполненного стакана после нанесения ряда ударов штангой – наполненный снаряд с грунтом опустошают.
Стадии процесса повторяют до тех пор, пока скважина не пробурится на нужную глубину.

Плюсы и минусы ударно-канатного бурения

Достоинства метода состоят в следующем:

Возможность проведения бурения в самых разных породах, включая твердые, галечниково-валунные.
Возможность проводить бурение без промывки или на тех грунтах, которые быстро впитывают промывочные жидкости.
Быстрое вскрытие водоносных горизонтов.

Минусы данного способа немногочисленны:

Способ лучше не использовать при бурении глубоких скважин, во время глубинного бурения могут возникнуть проблемы, связанные с разнородностью грунтов.
Невозможность применения способа в грунте песчаного типа – ни стенки скважины, ни отработанный грунт в стакане просто не удержатся, так как в сыпучих породах частицы не имеют достаточной силы связи друг с другом, они будут высыпаться из стакана.
Низкая скорость бурения.

Оставить заявку на бурение

Источник: burenie-d.ru

Преимущества и недостатки

К достоинствам ударно-канатного бурения можно отнести:

в большинстве случаев качественное вскрытие и дальнейшее опробование водоносного пласта;
отсутствие необходимости обеспечения установки глиняным раствором и водой;
успешное проведение бурения в галечниково – валунных прослойках, а также в породах, легко впитывающих промывочные жидкости;
возможность освоения скважины в краткие сроки – сразу после завершения бурильных работ. Благодаря применению данного способа водоносные горизонты не засоряются, они сохраняются в таком же виде, что и до бурения:
возможность выполнения бурильных работ скважины при больших начальных диаметрах, достигающих 500 мм и более;
взятие раздельных проб (образцов) водоносного горизонта во время бурения.

Недостатки ударно-канатного бурения:

самый большой недостаток — это низкая скорость бурения;
невозможность бурения в некоторых песчанных грунтах;
проблематичность бурить глубокие скважины;
только вертикальное бурение.

Бурение в различных почвах и климатах

Песок

Технология проведения бурильных работ ударно-канатным способом зависит в основном от геологических условий. Когда работы проводятся в песках или зыбучих песках – так называемых плывунах – тогда обязательно используется желонка с плоским клапаном. В этом случае одновременно с бурением нужно произвести крепление стенки скважины обсадными трубами.

Если песок чистый и водоносный – используются желонки с короткими ударными штангами. Для соблюдения правильности технологического процесса важно, чтобы частота ударов была как можно меньше.

Внимание! Категорически нельзя опускать желонки ниже закрепленного башмака обсадной трубы больше чем на 50 см. Если не придерживаться этого правила, то не исключено, что песчаные карьеры скважины попадут под обвал и захватят при этом и желонку. В результате может полностью остановиться весь процесс бурения.

При бурении скважины в песках, она заполняется песком, перемешанным с водой, который поднимается за желонками. Тут важно проследить, чтобы не произошло переполнение желонок, так как в этом случае порода перебросится через них и может привести к заклиниванию или прихвату. А это чревато остановкой бурильных работ и, следовательно, снижением показателей. Этот момент нужно учесть именно при бурении в песках-плывунах. Поскольку они характеризуются высокой плавучестью, их бурение следует проводить быстрее, чем в простых песках. В таких местах при данном способе бурение категорически нельзя останавливать.

Гравий

В гравийной породе и в галечниках бурение проводится двутавровыми долотами. Единственная желонка, применяемая в этом случае, это желонка с плоским клапаном и низко посаженным башмаком. Также двутавровым долотом проводят бурение в глинистой породе.

После разрыхления до глубины 1,5м применяется любая желонка. Буровой станок используется только при проведении бурения в сильно песчаных глинах. Желонка в этом случае может быть без крепления клапана.

Глина

Вязкие, пластичные глины бурят специальным долотом, изготовленным из плоского или двутаврового долота, на конце которого дополнительно приваривают несколько лопастей, после чего долото приобретает крестообразный вид. Работая с таким специальным долотом, нужно помнить, что в скважину следует долить примерно 5 л водного раствора, а процесс бурения продолжается несколько минут, не более. Образующийся внутри скважины шлам удаляется с помощью долота.

При наличии в породе большого количества валунов есть риск искривления ствола скважины во время бурения, вследствие чего невозможно будет добывать качественную воду. Для случаев, когда требуется раздробить встречающиеся при бурении валуны, существуют утяжеленные долота.

Породы с повышенным содержанием трещин больше других склонны к обвалам и обрушениям. Поэтому при бурении в них нужно проявлять особую осторожность. Канат бурильной установки нужно держать натянутым, чтобы избежать раскачиваний инструмента и в то же время аккуратно выполнять обсадку скважины.

В районах вечной мерзлоты, характеризующимися устойчивыми окаменелыми породами (плотные глинистые сланцы, песчаники, известняки), бурение производится так же, как и в обычных климатических условиях.

Элементы и устройство конструкции

Основными элементами предварительной конструкции скважины при бурении ударно-канатным способом являются:

глубина залегания скважины;
ее расчетный диаметр;
обсадные трубы (необходимо указать длину и количество колонн);
необходимые для работы специализированные устройства;
фильтр, колонна, расположенная над ним, отстойник, стакан, изготовленный из цемента.

Существуют некоторые условия, выполнение которых гарантирует создание правильной конструкции скважины ударно-канатным методом бурения.

И вот какие именно:

размер выхода обсадной колонны из труб не должен превышать 30 м;
углубление прикрепленных башмаков обсадных труб в водоупорную породу производится на 2 м ниже водоупорной кровли;
применяемый диаметр долота нужно изменять через одного;
во избежание расшатывания обсадных труб, их загоняют в грунт насколько можно плотнее;
обсадная колонна, которую соединяют с последующим участком обсадной трубы, должна входить в нее не больше чем на 5 м при глубине скважины до 50 м и не более чем на 7м при ее глубине более 50м.

Обсадные колонны применяют с целью закрепления стен скважин, пробуренных в неустойчивых породах. Их используют также для изолирования водоносных горизонтов, не подлежащих дальнейшему использованию. Опробование отдельных участков происходит также с использованием обсадных труб.

Рассмотрим основные диаметры используемых при бурении обсадных труб. Минимальный наружный диаметр имеет 219 труба. Ее внутренний диаметр составляет 205 мм. Следующие диаметры труб – 273 и 325 мм. Стенки этих труб имеют толщину 9мм. Трубы с толщиной стенки 10мм имеют большие наружные диаметры – 377 и 426 мм.

В процессе производства работ по бурению в не совсем устойчивых, рыхлых породах обсадные колонны опережают снаряд бурового инструмента. В этом случае рекомендуется использовать обсадные трубы с соединением без муфтового захвата, другими словами, труба в трубу.

Такая конструкция достойна внимания из нескольких соображений. В первую очередь, гораздо легче становится обсаживание скважин, как и их выемка при консервации или полной ликвидации.

Кроме того, для такой конструкции допустимы трубы горячей прокатки, стоимость которых намного меньше стоимости обычных труб.

Для скважин глубиной до 100м применяется для обсаживания набор асбоцементных труб диаметром до 300 мм с соединениями резьбовыми и без резьбы.

Инструмент

Рабочий инструмент, с помощью которого разрушается порода – долото. Желонка, служащая для извлечения разрушенной породы на поверхность. Буровой снаряд, составными частями которого являются ножницы, штанга для ударов, канат и канатный замок.

Вспомогательный инструмент, с помощью которого производят сборку и установку бурового снаряда. К ним относятся различные ключи, в том числе рожковые и гаечные, затяжные трещотки, отвертки.

Специальные инструменты для работы непосредственно с обсадными трубами. Это — башмак, забивные головки и снаряды, хомуты.

Инструмент для ловли и установки труб.

Перечень установок для проведения бурильных работ ударно-канатным способом не такой большой, как для роторного способа. В него включены УКС22М-2, УКСЗОМ-2, установки для комбинированного бурения, когда роторное бурение сочетается с ударно-канатным способом и обратной промывкой.

Комбинированные буровые установки очень часто используются в США. Они дают возможность сочетать вращательный и ударно-канатный методы проведения бурильных работ, делать обратную промывку. Но стоимость таких комбинированных установок гораздо больше стоимости обычных бурильных установок и чтобы окупить данное оборудование нужно выполнять немалые объемы работ. Поэтому они невыгодны у нас для многих мелких фирм.

Источник: udobnovdome.ru