Канатно ударное бурение своими руками: Бурение скважины на воду своими руками ударно канатным методом

Бурение скважины своими руками — каковы возможности?

Никакой загородный дом не может существовать без нормального водоснабжения. Возить воду с собой при посещении дачи в выходные дни?  Этот вариант даже не рассматривается, так как ее вряд ли хватит даже на бытовые нужды. Постоянно надоедать соседям с просьбами пополнить свой водяной запас? Это возможно лишь до поры, до времени — всякому людскому терпению есть предел… Источник воды будет тем более необходим, если в загородном доме планируется длительное или даже постоянное проживание, а на прилегающем участке есть желание разводить какие-то цветы или сельскохозяйственные культуры. Выходы – подключаться к системе централизованного водопровода (в большинстве случает это попросту невозможно или же сопряжено со слишком большими финансовыми затратами), или  оборудовать на своей территории источник автономного водоснабжения.

Про выкапывание колодца подробно рассказывалось в соответствующей публикации нашего портала.

Виды водоносных скважин

Прежде всего, нужно разобраться, какие скважины могут использоваться для обеспечения жилья водой. Существует три основных их типа, зависящих от глубины и условий залегания водоносного слоя.

Вода под землей залегает в нескольких горизонтах.

• Ближе всего к поверхности расположена так называемая верховодка, относящаяся, скорее, к почвенным водам, имеющая нестабильный характер, не отличающаяся чистотой и для питьевых и бытовых целей практически не используемая. Обычно она располагается не глубже 4 – 5 метров.
• Ниже, начиная с 7 – 10 метров, должны находиться песчаные водяные горизонты. Они могут располагаться на нескольких уровнях, разделяясь между собой водонепроницаемыми глиняными слоями. Вода здесь прошла достаточно хорошую фильтрацию, и в большинстве случаев вполне пригодна для применения. Именно на эти слои ориентируются при выкапывании колодцев и бурении скважин – абиссинских или же «на песок». Залегают такие пласты водоносного песчаника на глубинах до 50 метров.
• Еще ниже, под толстыми слоями водоупорной глины, в толще пористого известняка, расположен самый мощный водоносный горизонт – артезианский. Вода здесь находится под давлением, достаточным для самостоятельного подъема на поверхность земли. Артезианская скважина – самый оптимальный вариант для водоснабжения – она одна может покрыть все потребности сразу нескольких домов. Обладает она и самым длительным периодом активной эксплуатации – обычно он доходит до 50 лет.

Однако, из-за большой глубины залегания и необходимости проходки через плотные породы, пробурить артезианскую скважину по силам только специалистам, использующим особую тяжелую технику. Поскольку данная публикация посвящена возможности самостоятельного бурения скважин, то будут рассмотрены только абиссинская и «на песок».

При всей сложности бурения, организация водоснабжения именно из скважины часто является более приемлемым решением, нежели выкапывание колодца. Так, объемы земляных работ просто несопоставимы. Вода в колодце в большей степени подвержена загрязнению, зацветанию, появлению в ней болезнетворных бактерий. Кроме того, при удачно складывающихся обстоятельствах, скважину можно пробурить прямо в подвале дома, а это существенно сократит дальнейшие расходы на прокладку и утепление водоводов, на насосное оборудование и на разводку домашней водопроводной сети.

Технологии бурения скважин

Итак, скважина – это узкое вертикальное отверстие от поверхности земли до водоносного слоя. Каким образом его проделывают?

Шнековое бурение

Шнековое бурение – один из самых простых способов. Бур с заточенными режущими лопастями, расположенными под определенным углом к оси, вворачивается в толщу грунта.

После прохождения определенного участка бур поднимается на поверхность для очищения от выбранного грунта (шлама). По мере углубления в землю, штанга с буром наращивается дополнительными звеньями.

Подобная технология считается одной из самых производительных, позволяет проводить работы даже вручную, с помощью несложных самодельных приспособлений, например, бурильной «мини-вышки» — треноги с закрепленной через вертлюг на тросе буровой колонной. Обязательно предусматривается подъемный механизм – ручной, с использованием обычного ворота или лебедки, либо механизированный. Самостоятельно извлечь бур с захваченным шламом при углублении даже на несколько метров будет практически невозможно.

Нередко в сети встречаются публикации о возможности ручного бурения скважин подобным методом, без использования какого-либо дополнительного оснащения.

Сказать по правде, это вызывает сомнения в достоверности, или, по меньшей мере, в качественности проведения подобного бурения. Дело даже не в приложении силы – мускульных усилий двух здоровых мужчин, да еще с хорошо подобранными рычагами для вращения колонны, должно бы и хватить. Загвоздка кроется в соблюдении вертикальности проходки – вот ее без точной фиксации бура достичь чрезвычайно сложно. А отклонение от вертикали – это деформирование усадочных труб и невозможность нормальной обвязки скважины.

Часто прибегают к использованию малогабаритных буровых установок, представляющих собой металлическую станину с установленным на подвижной раме механическим приводом, передающим вращение на буровую колонну. Конструкция позволяет проводить плавное опускание и подъем привода, обеспечивая и необходимое поступательное усилия для прохождения грунта, и выемку шнека для регулярной очистки.

Этот способ бурения обычно используется на небольших глубинах, на мягких грунтах – именно здесь он покажет наибольшую эффективность и производительность. Однако, есть у него и немало недостатков:

• Подобной технологией бурения бывает непросто справиться с попавшими на пути твёрдыми породами, плотными слоями глины, каменистым слоем.
  Существуют специальные буры с твердосплавными напайками, которые могут иногда помочь в этом случае, но порой приходится либо менять место, либо переходить к иной технологии бурения.

Могут возникнуть проблемы при попадании на «верховодку» или слой «плывуна» — даже неглубокая скважина будет постоянно заполняться грязной водой, смешанной с песком, что предельно затруднит работу. Поэтому, при таком методе бурения чаще всего проводят постоянное параллельное обсаживание скважины, по мере углубления в грунт.

Возникают сложности и при прохождении, разжиженных участков грунта, в преддверии водоносного слоя. Лопасти шнека уже не могут удержать на себе шлам, и поэтому придется «перевооружать» колонну буром – ложкой, который обеспечивает захват и подъем даже полужидкой консистенции.

Изготавливать или приобретать подобное буровое оборудование самому для того, чтобы пробурить одну — две скважины на своем участке – крайне нерентабельно. Лучше воспользоваться услугами организация сдающих подобные комплекты в аренду – уточнить наличие таких фирм будет несложно у местных жителей или соседей по дачному поселку.

В интернете нет-нет, да и встречаются рекомендации применять в подобных целях мотобур. Будет большой ошибкой использовать для проделки водоносной скважины такой агрегат, если он не относится к профессиональному оборудованию с большим запасом мощности и прочности, и если в его технической документации прямо не оговорены такие возможности. Стоят подобные модели очень дорого, а дать их в аренду вряд ли кто согласится.

Мотобуры же бытового или полупрофессионального класса очень полезны для проделывания лунок и относительно неглубоких скважин для свай, столбов, посадки деревьев и т.п. Применять подобный инструмент на значительных глубинах – верный способ «угробить» технику. Тем более, что без стационарной установки удержать мотобур при работе на значительных глубинах даже двум человекам – весьма проблематично и даже небезопасно.

Колонковое бурение

Технологи, в принципе, схода со шнековым бурением, однако режущая часть бура имеет совершенно другое устройство. Сам бур – это пустотелый цилиндр, на нижней грани которого размещены напайки из высокопрочных материалов, способные справиться с грунтами любой плотности. Шлам в этом случае скапливается внутри этого «стакана» и периодически вычищается при подъёме бура на поверхность.

Такая технология позволяет получить скважины очень точного диаметра. Однако, в условиях самостоятельной проходки подобный метод практически не применяется, так как он требует специального стационарного оборудования, обеспечивающего равномерное одновременное распределение усилий — на вращение бура и на его поступательное движение вниз.

Гидравлическое роторное бурение

Как видно из самого названия, бурение обеспечивается непрерывной подачей в забой воды (бурильного раствора) под большим давлением. Напор жидкости и вымывает на поверхность шлам, и в некоторых случаях, кроме того, приводит во вращательное движение сам бур – долото.

• Вода под давлением может подаваться в тело бурильной колонны и затем самотеков, вместе со шламом, выходить через затрубное пространство (между стенкой трубы и породой) – этот способ именуют прямой промывкой.
• Применяют и обратную промывку, когда бурильный раствор подается в скважину через затрубное пространство, а затем выкачивается их полости трубы. Такая технология считается более эффективной, но и более дорогостоящая, требующая очень сложного и мощного оборудования для выкачивания полужидкой породы.

Гидравлическое роторное бурение наиболее широко используется для промышленных и геологоразведочных работ на практически любую глубину. Применяют ее и бурильщики, выполняющие заказы по обустройству артезианских скважин, используя при этом специальное оборудование, установленное на автомобильное шасси.

Выпускаются и малогабаритные установки для гидравлического бурения с прямой промывкой.

Такие установки нередко можно арендовать, но вот только для бурения неглубоких скважин под воду использовать его будет достаточно проблематично. Сложность в том, что песчаные водоносные горизонты весьма неоднородны по глубине залегания и своей толщине, а проконтролировать попадание на него при постоянной подаче воды в скважину – практически невозможно.

Видео: работа малогабаритной гидравлической буровой установки

Подобная технология скорее подойдёт для бурения скважин на заранее определённую глубину, когда предварительная геологоразведка точно определила место залегания водоносных слоев.

Ударно-канатная технология бурения скважин

Этот метод бурения скважин нередко «поругивают» за его трудоемкость, но он, тем не менее, остается одним из самых простых и надежных. Это обуславливает его широкое применение именно в рассматриваемых в данной статье условиях.

Суть технологии состоит в том, что проходка осуществляется последовательными ударами пустотелого бурильного «стакана» — цилиндра с отточенными определенным образом нижними гранями. Он поднимается на определенную высоту, а затем свободно сбрасывается вниз. Порода, уплотняясь, забивается в стакан, и периодически вычищается при подъеме его на поверхность.

Достоинства подобного метода – возможность работы практически на любых грунтах, отсутствие необходимости наращивания длинных штанг при уходе на значительную глубину, простота применяемого оборудования, которое, по сути, можно изготовить даже самостоятельно.

Безусловно, подобный метод требует значительных усилий, и если использовать только мускульную силу (а ролики с  ручной технологией бурения встречаются в сети), то сама установка превратиться в своеобразный «силовой тренажер», а производительность будет при этом невысока. Однако, народные умельцы находят и интересные решения дооборудования своих установок.

Они применяют электрический привод для подъема бурового стакана и устанавливают механизм, схожий по конструкции с системой автомобильного сцепления, для обеспечения свободного падения бура вниз с нужной высоты.

Видео: интересное решение по организации ударно-канатного бурения скважины

Подобное бурение позволяет четко контролировать структуру проходимого слоя грунта, то есть водоносный песок сразу даст о себе знать. При этом бурильный стакан заменяется на желонку – специальный инструмент, оснащенный клапанной системой, позволяющий вычерпывать на поверхность разжиженный грунт.

Желонки требуемого диаметра можно приобрести или же изготовить самостоятельно. Клапанная система у них может быть разной:

•  в виде плоской створки, открывающейся вовнутрь;

• или же с шариковым клапаном;

Желонки применяются и при прохождении несвязных грунтов, плывунов -, в тех случаях, когда удаляемый шлам не фиксируется в полости обычного бурильного стакана.

Применяя технологию ударно-канатного бурения, при грамотной и своевременной обсадке, можно пробурить ровные скважины с прочными стенками на значительную глубину, достигая глубоко расположенных песчаных водоносов.

Видео: бурение скважины ударно-канатным методом

Цены на  шнеки для мотобуров

Шнек для мотобура

Бурение скважин на загородном участке

Итак, если принято решение по самостоятельному обустройству скважины на своем участке, необходимо определиться с ее типом (абиссинская или «на песок») и найти оптимальное место для проведения буровых работ.

Про поиск наиболее перспективных участков в плане близкого расположения водоносных горизонтов подробно было рассказано в статье про рытье колодцев. Однако следует четко понимать, что гарантировать точное попадание на водоносный слой никто не может. Песчаные водоносы могут достаточно сильно «гулять» по высоте, и чаще всего все определяется опытным путем. Нередки случаи, когда у соседей на глубине 8 – 10 метров отлично работает абиссинская скважина, но при бурении аналогичных в непосредственной, казалось бы, близости, глубины оказываются несколько иными, а порой водоносный слой вообще не обнаруживается. Приходится делать несколько «проколов», чтобы найти наиболее приемлемый вариант.

Как пробурить абиссинскую скважину

Для небольшого дома с невысоким водопотреблением вполне может хватить абиссинской скважины, которая полностью удовлетворит и бытовые потребности, и агротехнические.

Подобная технология начала применяться еще в начале XIX века, а свое название получила оттого, что именно таким способом обеспечивалось водоснабжение английских военных экспедиций в Восточной Африке. Даже в жарких полупустынных условиях Абиссинии (Эфиопии) подобный метод доказывал свою эффективность.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Суть технологии заключается в бурении узкой (обычно диаметром до 2 дюймов) скважины на незначительную глубину – порядка 7÷15 метров с последующим забиванием в нее трубы со специальным наконечником и фильтром на конце. Такое устройство часто еще называют иглой. Сам фильтр-игла – это тоже труба, но с многочисленными просверленными отверстиями, которые забраны тонкой сеткой галунного плетения из нержавеющей стали. Нижняя часть «иглы» заканчивается приваренным металлическим конусным наконечником, который обличает забивание обсадной трубы в пробуренную скважину, плотное вхождение в грунт с таким расчетом, чтобы сетчатая часть пришлась именно на толщу песчаного водоноса. На верхней оконечности «иглы» нарезана резьба для муфтового соединения с вышележащей секцией.
	Для сборки всей длины обсадной трубы используются отрезки труб (оцинкованных или что, конечно, лучше – из нержавеющей стали AISI 304, особенно если вода будет использоваться для пищевого применения). В продаже в настоящее время можно приобрести готовые комплекты для абиссинских скважин, которые включают саму «иглу» и требуемое количество отрезков труб (обычно длиной 1,5 или 2 м) с системой их сопряжения – резьбовыми муфтами, диаметрами 1, 1¼ или 1½ дюйма.
	Как видно, такой комплект не требует скважины большого диаметра, поэтому применяется технология шнекового бурения. Оптимальное решение – это использование компактного бурового станка. Он представляет собой надежное металлическое основание для установки над точкой бурения, одну или более вертикальных направляющих, по которым поступательно вверх-вниз перемещается платформа. На этой платформе устанавливается силовой блок – электродвигатель с редуктором, к которому уже будут подсоединяться буровые штанги. Силовой блок можно при необходимости снять, и тогда подъемная платформа может применяться для вытягивания бура из грунта по окончании бурения. Подъем платформы вверх производиться с помощью лебедки – тросовой или цепной, ручной, или, как оказано на этой иллюстрации – электрифицированной. Вниз платформа опускается под собственной массой – весового усилия от силового блока и подсоединенных к нему буровых секций для проходки грунта – вполне достаточно.
	Некоторые буровые станки оснащены колесной тележкой, что предельно упрощает перемещение оборудования по участку и даже позволяет закатывать его в помещения.
	На иллюстрации показан комплект буровых штанг. Нижняя из них оснащена буровой головкой с наваренными твердосплавными резцами. Обычно для абиссинских скважин используются штанги диаметром 48 мм (реже применяются буры диаметром до 80 мм).
	Штанги по концам оснащены соединительной частью. Это может быть шлицевое соединение, пол типу шестигранника…
	…которое после вставки штанг одна в другую фиксируется металлическим штифтом через совмещенные сквозные отверстия. Впрочем, встречаются комплекты, оснащенные резьбовым соединением буровых штанг.
	Итак, в выбранной точке устанавливается станок, вставляется горизонтально и вертикально (для этого на них часто имеются регулируемые подставки-опоры). Силовой блок подключается к электрической сети (или к генератору, если работы проводятся в полевых условиях). В патроне редуктора устанавливается и фиксируется первая штанга с бурильной головкой. Начинается проходка – под тяжестью платформы вращающийся бур постепенно погружается в землю, а шнековая его конфигурация, действуя по принципу «Архимедова винта», поднимает выбранный грунт наружу, на поверхность. Именно по состоянию выбираемой породы опытный мастер будет судить о наличии водоносного слоя.
	После того как первая секция бура погрузилась в грунт до такой степени, что наружи остается около 200 мм, силовой привод останавливают. С помощью выколотки и молотка вынимают штифт, фиксирующий секцию в патроне редуктора.
	Затем с помощью лебёдки платформа с силовым блоком поднимается вверх, на такую высоту, которая позволит провести наращивание бура. Стандартная длина одной секции – метр. Это очень удобно в том плане, что легко отслеживается глубина выполненной проходки.
	По количеству подсоединенных секций (точнее, наверное, будет – по количеству оставшихся) сразу вырисовывается ясная картина.
	Очередная буровая секция вначале стыкуется и фиксируется штифтом с уже погруженной в грунт.
	Затем платформа с приводом аккуратно с помощью лебедки опускается вниз, так, чтобы хвостовик новой секции вошел в патрон редуктора, и при этом совпали отверстия для штифта.
	Следующим шагом проводится фиксация соединения – вставляется и до упора молотком подбивается штифт. После этого можно возобновлять бурение. Подобная операция повторяется каждый раз, когда очередная буровая штага погружается в грунт, то есть через каждый метр проходки.
	Вначале, после слоя плодородной почвы, как правило, идет глинистый слой.
	Но постепенно и состав, и даже цвет поднимаемого шнеком грунта начинает меняться.
	Влажность поднятого шлама увеличивается, и в нем явно заметны частицы крупного песка.
	Чтобы извлеченный шнеком грунт не скапливался вокруг пробуриваемой скважины и не мешал в работе, его регулярно убирают в сторону. Для этих целей можно использовать обычный металлический ковшик.
	По мере углубления в землю, признаки близости водоносного слоя становятся всё более явственными. Шнек уже поднимает пастообразную влажную массу.
	Эту грязь также постоянно вычерпывают ковшом. Это еще не водонос, но он уже явно близок. Так что можно параллельно приступать к подготовке обсадной трубы.
	Сборка обсадной трубы из отдельных секций практически ничем не отличается от обычных сантехнических операций. Резьбовая часть промазывается уплотнительной пастой…
	…выполняется подмотка льняной паклей, а затем трубы свинчиваются через обычные муфты с помощью двух газовых ключей.
	Собранная труба с фильтром-«иглой» на конце ожидает окончания буровых работ.
	К этому моменту уже в общих чертах понятно, какой длины понадобится обсадная труба. Правда, при ее сборке необходимо учитывать и то, что ее придется усилием пары работников поднимать вертикально – при слишком большой длине собранной «плети» это будет сделать не так просто, тем более, что появляется риск деформации или даже залома. То есть, необходимо соблюдать меру. Опытные мастера уже знают, какой длины трубу они будут в состоянии поднять и опустить в скважину.
	Тем временем бур достиг глубины, с которой шнек поднимает уже практически жидкий, растекающийся песок (в данном примере это было 11 метров). Мастер принимает решение, что середина водоносного слоя достигнута, и можно прекращать операцию бурения. Может потребоваться и более глубокая проходка, но ниже 10-12, максимум 15 метров обычно не опускаются, так как подъем воды с больших глубин в абиссинской скважине будет крайне затруднен – самовсасывающий насос попросту с этим не справится, а качать воду вручную – очень утомительное и непроизводительное занятие.
	Силовой блок со станка можно снять, а поднимающуюся с помощью лебедки платформу – использовать для вытягивания буровых штанг. Для этого применяется специальная скоба, надеваемая на витки шнека.
	По мере вытягивания наружу каждой из секций, их отсоединяют и убирают в сторону. Так продолжается, пока не будет извлечена последняя, снабжённая буровой головкой. На этом бурильные операции завершены – станок, в принципе, для дальнейших работ больше не понадобится.
	Начинается ответственная операция введения обсадной трубы в пробуренную скважину.
	Для этого ее поднимают вертикально и заводят иглой в жерло скважины.
	Затем, аккуратно, «в четыре руки», опускают вниз, насколько это возможно. Обычно при хорошо пробуренной и очищенной от шлама скважине обсадная труба входит достаточно легко, почти по всей своей длине. Если глубина скважины превышает длину смонтированной заранее трубы, то сборку ведут последовательно, присоединяя очередные секции к уже погруженной в скважину части. Для этого применяют специальные стопорные приспособления, не дающие трубе самостоятельно «нырнуть» вниз.
	Если труба вручную больше не опускается, прибегают к ее забивке. Обычно это всегда практикуется на последних полутора — двух метрах погружения. Чем забивать трубы в скважину? Существует несколько подходов. В одном случае используют специальную бабку – тяжеловесный цилиндр, надеваемый на трубу. Он может быть заглушенным – тогда удары будут приходиться по верху трубы с установленной на него муфтой. Здесь есть опасность повредить резьбовую часть. Бабка может, быть и сквозной. Тогда на стенки трубы в нужном месте с помощью цангового соединения устанавливается подбабок – удар приходится на него. Второй способ – установка внутрь трубы штанги – прочного металлического прута, который упрется в самом низу иглы, и через который будет передаваться ударное усилие. По мере наращивания труб идет и наращивание этой штанги. После того как будет достигнута требуемая глубина, прут извлекается из полости трубы.
	После того как весь столб «иглы» полностью вбит, переходят к прокачке скважины. Это удобнее всего делать с помощью поверхностного самовсасывающего насоса. На резьбовой участок торчащей из земли оконечности обсадной трубы накручивают короткий рукав для подсоединения к насосу.
	Чтобы скважина «заработала» нормально, для начала ее саму необходимо заполнить водой. То есть рукав от обсадной трубы вначале прикручивают к выходному патрубку насоса.
	К всасывающему патрубку насоса также присоединяется короткий рукав, который опускают в ведро с чистой водой.
	Включают питание насоса – вода из ведра перекачивается в скважину.
	Затем рукава свинчивают с патрубков и меняют местами. Тот, который идет от трубы скважины, прикручивается к всасывающему патрубку насоса.
	Второй, свободный рукав, прикручивается к выходному, напорному патрубку.
	Насос включают – и тут начинаются самый томительные секунды всего процесса работы над скважиной: «жива» она, или нет.
	Есть, пошло! Вначале насос «вытянул» чистую воду, которая была залита в осадную трубу.
	Затем мощность потока начинает нарастать, но вода становится более мутной.
	Главное, что скважина функционирует, и дает хороший дебет! А мутности воды пугаться не стоит – вокруг фильтра-«иглы» в песчаной среде немало мельчайших илистых и глиняных включений. Сетка их не задерживает, и они на первых порах попадают в поток воды.
	Ничего страшного, надо дать скважине «поработать», и вся область вокруг фильтра промо

Ударно канатное бурение скважин своими руками: технология их строительства

Промышленное бурение скважин для воды стало применяться совсем недавно. До этого повсюду использовалось ручное бурение скважин своими руками, которое состояло в поднятии выработанного грунта ударно-вращательным способом. Это тяжелый физический труд, и в настоящее время ударно канатное бурение скважин применяется везде.

Ударно канатное бурение позволяет пробивать скважины большого диаметра и может применяться для личного хозяйства.

Несложная технология дает возможность бурения скважин своими руками для личного хозяйства, а также в местах, где невозможно применение буровой техники. Канатное бурение позволяет вести строительство скважины совершенно отвесно и на большие глубины. Применив механическую лебедку, можно значительно ускорить строительство.

Технологии ударно канатного бурения

Они дают возможность пробивать скважины глубиной до 70 м и диаметром до 250 мм.

Канатно ударное бурение скважин отличается преимуществами:

• длительный срок эксплуатации скважин;
• возможность строительства скважин большого диаметра;
• герметичность соединений, исключающая возможность загрязнения воды в скважине;
• экономическая эффективность.

Схема установки скважины ударно канатного бурения: 1 – долото; 2 – ударная штанга; 3 – блок; 4 – подвижный захват; 5 – канатный барабан; 6 – барабан для веревки; 7 – электродвигатель; 8 – редуктор; 9 – канат; 10 – веревка.

Технология канатного бурения имеет и ряд недостатков:

• значительное снижение скорости бурения на большой глубине;
• небольшая глубина скважины при бурении сыпучих грунтов.

Проходку скважин ведут 2 способами:

1. Применение различных видов буров, которые круговым движением разрыхляют породу и вытаскивают ее на поверхность.
2. Применение в твердых пластах долота и стаканов различной конфигурации для дробления почвы на куски, которые также подаются на поверхность.

Для ударно канатного бурения необходимы инструменты:

• бурав;
• долото;
• штанга;
• конический или цилиндрический стакан;
• стальной трос;
• канатный замок.

Строительство скважин ударно канатным бурением

Стакан с конической формой крепится на металлический трос, затем поднимается на высоту и резко сбрасывается в скважину.

Простым по своему изготовлению является буровой снаряд Шатца, описанный в начале XX века профессором Скорняковым Е.Е. По его мнению, этим устройством можно пробурить скважину глубиной до 20 м в течение дня.

Вначале ручным буравом делают неглубокую скважину до 1 м. В нее устанавливают столб диаметром в 20 см с твердой фиксацией на поверхности. К столбу крепится перекладина с откосом и блоком. Закрепленным на блоке буравом отмечают центр скважины и начинают проходку специально изготовленным стаканом. Он может иметь коническую или цилиндрическую форму и крепится на металлический трос. Поднимая стакан на небольшую высоту (до 1,5 м), его резким движением бросают в скважину. При ударе о дно скважины стакан захватывает часть грунта. Натягивая трос, заполненный стакан вытаскивается на поверхность.

В зависимости от плотности грунта бур забирает немного почвы или совсем не забирает. Если он плотный, очень сухой и сыпучий, то в скважину доливают воду, чтобы смочить грунт. Или, наоборот, если почва, пропитанная водой, не захватывается, то добавляют сухую почву и немного воды. В таком случае начинают работать цилиндрическим стаканом или желонкой, имеющей специальный клапан для задержания грунта внутри. Желонка может забирать и небольшие камни, которые по своему размеру пройдут в отверстие клапана.

Бурение своими руками скважины – процесс не из легких.

Установка обсадной трубы

Схема установки обсадной трубы.

После проходки ее на глубину до 4 м начинают установку обсадной трубы, которую можно сделать из металла, асбоцемента, пластика или чугуна. Устанавливают 1 – 2 ее звена. Их установка на такой глубине обычно не вызывает затруднений. Отдельные звенья обсадной трубы могут достигать длины в 4 м. Обычно для соединения на них нарезают резьбу или сваривают их. Трубы в 50 мм можно соединить муфтами, а больший диаметр лучше сварить. Для более глубоких колодцев рекомендуется использовать стальные трубы, так как они имеют большой запас прочности и соединить их довольно просто.

При установке обсадной трубы встречаются твердые включения породы. Для предохранения торца трубы от деформации внизу приваривают или крепят резьбовым соединением фрезер или башмак, а сверху для защиты трубы вставляют металлический патрубок. Ее звенья, соединенные между собой, висят свободно на стальном хомуте, удерживающем их. Крепление трубой необходимо при бурении нижних слоев почвы, чтобы пластичные или сыпучие верхние породы не сужали скважину. Сужение затруднит доступ к нижним слоям грунта бурового оборудования.
Ударно канатное бурение можно использовать и при бурении твердых пластов грунта, но для этого необходимо увеличение силы удара. Поэтому производят утяжеление ударной штанги. Она может быть цельной или составной.

Изготовление ударной штанги

Виды долота, применяемые при ударно канатном бурении: а) плоское; б) двутавровое; в) округляющее; г) крестовое.

Для изготовления составной штанги используются цельные стальные болванки, а в штанги для утяжеления заливают бетон. Болванки соединяют фланцами и болтами. Соединение болванок при помощи резьбы не рекомендуется. Практика показывает, что при сильном ударе резьба сминается и дальнейшее их разъединение по окончании работ невозможно. То есть это будет разовый инструмент.
Ударяя о дно скважины долотом, его необходимо поворачивать на небольшой угол, чтобы отрезать часть грунта. Используя простую веревку это сделать невозможно. Для канатного бурения лучше всего подходит металлический трос, с помощью которого создается канатный замок. Между стенками обсадной трубы и буровым инструментом обязательно должен быть зазор минимум в 10 мм. Звенья обсадной трубы при установке обрезают лишний грунт со стен скважины.

Применение расширителя скважин

Установка скажины в твердых грунтах создает строителям трудности проходки.

Универсальным в такой проходке является расширитель скважины.

Схема элементов расширителя для скважины: 1 – верхний фланец; 2 – корпус; 3 – ось; 4 – резец; 5 – подкладка; 6 – пружина; 7 – нижний фланец.

Это специальный буровой инструмент, имеющий 2 резца, закрепленных на оси, и 2 пружины, удерживающие их в нерабочем состоянии. В рабочем состоянии расширителя скважин резцы выступают за пределы стенок обсадной трубы и, срезая грунт, делают скважину нужного диаметра. Для того чтобы опустить расширитель на дно скважины, необходимо отогнуть резцы вниз, сжав находящуюся между ними пружину. При ударе о почву дна пружина выталкивает резцы, устанавливая их в рабочее состояние. Чтобы поднять расширитель из скважины, надо потянуть его вверх. При движении резцы упираются в торец обсадной трубы, проворачиваются по оси вниз. Преодолев сопротивление пружины, расширитель свободно поднимается по трубе на поверхность.

Изготовление канатного замка

Схема элементов канатного замка: 1 – корпус; 2 – шайба; 3 – втулка; 4 – отверстие для выхода воды.

Детали замка:

• металлический корпус;
• втулка;
• опорная шайба.

Для очистки корпуса от воды высверливают несколько отверстий. На верхнюю часть замка устанавливают конусную гребенку, которая в аварийной ситуации поможет поднять его специальным ловителем на поверхность. Опорная шайба предохраняет корпус замка от расклепывания при сильных ударах о грунт.

Через втулку протягивают конец троса и разъединяют его на составляющие. Каждую проволоку зачищают и загибают вверх так, чтобы они могли свободно войти в расточку втулки. Протягивают немного трос и заливают легким сплавом металла. После того как он застынет, втулка должна свободно перемещаться и вращаться в корпусе замка.
При поднятии режущего инструмента натяжение троса увеличивается, и он раскручивается, поворачивая долото. При ударах о пласт почвы, когда нагрузка снижается, трос закручивается, поворачиваясь в замке.

Для усиления силы удара о дно скважины нужно оттягивать трос. Для этого устанавливают дополнительную лебедку. На вал редуктора нужно установить небольшой барабан и закрепить на нем один конец капроновой веревки, сделав несколько витков. Второй конец закрепить на тросе. Этой веревкой оттягивается канат, который затем отпускается. Ударная штанга с закрепленным на ней инструментом падает в скважину, срезая часть грунта.

Скважина своими руками ударно канатным способом: этапы

Существует множество способов добраться до близлежащих водных пластов, но среди них лидирующий – ударно канатный способ, причем осуществляется он без помощи какой-либо спецтехники. Данный вариант самый древний из существующих, но по сей день пользуется заслуженной популярностью.

Рисунок 1. Схема ударно-канатного бурения.

Основные понятия

Подобный вариант можно осуществить своими руками даже без помощников, т.к. они требуются лишь для ускорения процесса. Такое бурение скважин на воду считается самым дешевым и быстрым из всех ручных. Перед работой стоит учесть, что придется немало вложить в трубы, т.к. при бурении они деформируются, из-за чего приходится излишки срезать.

Существует 2 основных варианта установки для бурения, причем сложный (рис. 1) применяется крайне редко. Чаще применяют простое устройство (рис. 2).

Конструкция состоит из следующих деталей:

Рисунок 2. Схема приспособления для ручного бурения.

1. Забивной стакан. Данный элемент является основным, а внешне представляет собой стальную трубу со скошенным к центру окончанием. Окончание тщательно затачивается, чтобы добиться максимального проникновения в породу.
2. Наковальня. Используется для усиления эффекта, но иногда при ручной сборке отсутствует.
3. Штанга – бьет по наковальне.
4. Лебедка – важнейший рабочий элемент, который должен быть минимум в 2 раза длиннее предполагаемой глубины проведения работы. Оптимально использовать стальной трос в 12 мм или толще.
5. Тренога – опорный элемент конструкции высотой в 3-4 м. Собирается на месте из любого удобного материала вплоть до швеллера.
6. Колесо – подвесной блок через который перекидывается лебедка. Имеет верхний порог, чтобы лебедка не выпрыгнула на ходу.
7. Катушка – используется для комфортной работы, но при желании можно обойтись без нее.

Этапы создания установки

Для начала нужно изготовить треногу. Оптимальная высота для нее – 4 м, поэтому для работы потребуется:

• труба толстостенная диаметром в 30 мм: 3 шт. по 4,5 м и 3 шт. по 3 м;
• блок подвесной;
• прут армирующий 10 мм;
• трос стальной;
• катушка;
• сварочный аппарат;
• болгарка;
• рулетка.

Схема строения бурового снаряда.

Сначала формируется треугольник из коротких отрезов, после чего из углов выводятся 3 луча к центру, которые свариваются на всех стыках. Из арматуры выгибается еще 1 треугольник, а в его нижней части фиксируется подвижный блок, после чего арматура приваривается к месту своей дислокации ровно под сводом.

В нижней части монтируется катушка, причем ее монтаж нужно осуществить максимально надежно, т.к. бурение скважин на воду подобным образом подразумевает резкие перепады давления на металл, из-за чего сварной шов будет испытывать немалое напряжение. К катушке фиксируется трос, а потом перебрасывается через блок. Основная конструкция для работы готова, но нужно изготовить и рабочую часть.

Основная труба подвешивается на трос и максимально надежно фиксируется. Если зафиксировать слабо, то есть вероятность при осложнениях в подъеме потерять ее. На конец трубы крепится забивной стакан (рис. 3), в последний раз проверяется долото (нижняя часть, которая принимает на себя всю ударную нагрузку). Долото можно приобрести профессиональное или просто заострить напильником конец трубы, что будет не так эффективно, но гораздо экономичнее.

Рабочий процесс бурения ударно канатным способом достаточно прост и проходит всегда одинаково:

1. Выкапывается небольшое углубления в земле (0,5 м достаточно).
2. Канат натягивается до предела, чтобы труба дошла до блока, после чего ее нужно отпустить. На данном этапе труба входит в породу, попутно зачерпывая ее внутрь стакана.
3. Труба поднимается до предела. Такая процедура повторяется 3-5 раз, пока стакан не заполнится.
4. Труба извлекается из земли и отводится в сторону, после чего при помощи молотка несильными ударами обивается, чтобы извлечь грунт. На этом же этапе проверяется состояние долота.
5. После захода на определенную глубину нужно воспользоваться обсадной трубой, чтобы избежать обсыпания грунта. Обсадная труба превышает рабочую минимум на 5 см в диаметре, чтобы при работе они не контактировали. Каждый последующий сегмент наваривается поверх предыдущего.

Дополнительные аспекты

Схема бурения скважин на воду всегда однотипная, но нужно учитывать некоторые тонкости:

1. Ручным буром нельзя пробить толстую скалу напрямую, но можно насверлить в ней множество отверстий, после чего выдолбить излишки. Такой ход используется в тех случаях, когда идет бурение скважин на воду в известняковом слое.
2. Иногда подобный метод встречает неслабое сопротивление, которое пробить традиционным путем очень проблематично, поэтому придется приобрести специальное долото. Принцип его строения достаточно прост и эффективен, поэтому даже самая твердая порода крошится под его воздействием. Подобная буровая деятельность обычно кратковременная.
3. Бурение скважин на воду через песок подобным способом также возможно, но потребуется дополнительное забрало, которое будет приподниматься при вхождении в породу, а при подъеме опускаться самостоятельно. На глубине песок находится в сбитом состоянии, поэтому быстрому продвижению ничто не повредит. Зафиксировать результат нужно будет сразу же, т.к. стенки склонны к обрушению.

Подобная скважина прослужит достаточно долго, вне зависимости от уровня залегания, но стоит учитывать, что близкая к поверхности вода имеет особенность неожиданно пересыхать, тогда как глубокие пласты в большем или меньшем количестве есть всегда.

Не стоит жалеть время и деньги на бурение скважин на воду, т.к. от этого зависит комфортная жизнь.

Ручное и ударно-канатное бурение своими руками

Любой частный дом необходимо обустроить надежной системой водоснабжения. Создание скважины на первый взгляд кажется непосильными и слишком масштабным проектом. Однако это вполне выполнимая задача. Надо только поинтересоваться существующими на сегодняшний день простыми методами бурения, которые к тому же не нуждаются в дорогостоящем оборудовании.

Ручной способ бурения

Чтобы пробурить скважину самостоятельно, необходимо обзавестись буром, к которому прилагается вышка, а также лебедкой, штангой и особыми обсадными трубами.

Если бурится неглубокая скважина, то вышка может и не понадобится, так как бурильная колонна вполне достается руками. Роль бурильных штанг играют трубы, соединенные друг с другом шпонками или резьбой. На нижней штанге необходимо разместить бур.

На формирование режущих насадок идут трехмиллиметровые стальные листы. Их края затачиваются таким манером, чтобы во время вращения устройства они входили в землю по часовой стрелке.

Высота бурильной вышки должна быть больше высоты штанги. В этом случае вынимать штанги в момент подъема будет намного легче. Направляющую выемку, предназначенную для бура, следует выкопать лопатой. Первые витки в состоянии осуществить один человек. При дальнейшем погружении трубы ему понадобится помощь.

Чем глубже уходит в землю бур, тем сложнее вращать трубу. Облегчить процесс можно при помощи размягчения земли водой. Через каждую половину метра, пройденную буром, его необходимо доставать и избавлять от налипшей почвы. Когда рукоятка устройства опустится до уровня расположения верхнего слоя грунта, необходимо удлинить бур специальным коленом.

Из скважины следует стараться доставать каждый раз как можно большее количество земли для повышения эффективности производимых работ.

Когда бур достигнет водяного слоя, то вынимаемая почва будет мокрой. Этот водный слой следует пройти, чтобы достигнуть следующего слоя, называемого «водоупорным». Если дойти до него, вода в скважину будет поступать с предельным напором. Следует знать, что ручное бурение возможно только в том случае, если водоносный слой залегает на глубине, не превышающей 20-ти метров.

Ударно-канатное бурение

Секрет данного метода ручного бурения кроется в разбивании породы посредством специального забойного станка, представляющего собой тяжеловесный массивный инструментарий, которому предстоит падать с вышки.

Для выполнения подобной задачи следует воспользоваться буровой вышкой, которую можно соорудить своими руками. Еще понадобятся инструменты, традиционно используемые для канатно-ударного бурения, а также для удаления земли из скважины.

Вышка, предназначенная для создания скважины, похожа на обыкновенное треножное сооружение, которое можно смастерить из труб, выполненных из стали или имеющихся в хозяйстве бревен. Размеры устройства должны быть сопоставимы с параметрами забойного инструментария.

Процесс ударного бурения предполагает поочередное опускание забивного устройства, называемого «стаканом», призванного измельчать и захватывать грунт, а затем поднимать его на поверхность при помощи бурового агрегата.

Для создания канатно-ударной конструкции обычно применяется труба из прочной и надежной стали. На ее свободный край насаживается режущий инструмент. Его заточенный конец похож на половинчатую часть витка шнека. Предназначение инструмента — прямой контакт с забоем. На верху стакана фиксируется трос. Он будет опускать стакан, и опорожнять его на поверхности. Стакан очищается от грунта через каждые полметра.

Бурение скважины своими руками | Екатеринбург

• Контакты