Ударно канатное бурение скважин своими руками

Что такое ударно-канатное бурение скважины: достоинства и недостатки

Лучший способ создания скважинной шахты для воды — это ударно-канатное бурение. Дачникам под силу выполнить работы своими руками. Для правильного проведения процедуры потребуется подробная инструкция.

  1. Бурильный инструмент
  2. Особенности бурения по различным грунтам
  3. Обсаживание стенок скважин
  4. Скважина на участке
  5. Порядок выполнения работ
  6. Недостатки и преимущества процесса

Бурильный инструмент

Метод базируется на дроблении грунта. После разрушения частицы породы извлекаются из котлована. Работы выполняются специальным буровым снарядом Шитца. Существует несколько вариантов рабочего инструмента:

  1. Для формирования котлована под скважину в почвах, состоящих из влажной глины или песчано-глиняной смеси, бурильная установка оснащается забивным стаканом. Для его изготовления применяется фрагмент трубы соответствующего сечения.
    Заостренный конец рабочего органа легко разрушает грунтовые пласты. В некоторых исполнениях торец инструмента дополняется острыми зубьями. Частицы раздробленной породы на стенках стакана извлекаются из скважинной шахты.
  2. В сыпучих почвах для ударно-канатного способа бурения скважин в качестве снаряда используется желонка. Конструкция представлена фрагментом трубы, на конце которой установлен особый клапан. Предохранительное устройство удерживает разрушенный грунт внутри рабочего органа при извлечении на поверхность.
  3. В твердых каменистых породах предыдущим инструментам сложно справиться с дроблением. Поэтому буровая установка оснащается шарошечным долотом. Такая методика ударно-канатного бурения скважин своими руками практикуется и в плотных почвах, состоящих из известняка.

Кроме рабочего инструмента в конструкцию оборудования включается лебедка, с помощью троса закрепленная на специальной треноге. Таким подъемником ударный снаряд извлекается из забоя.

Особенности бурения по различным грунтам

Для разных типов грунтовых пород ударно-канатного бурения скважин технология отличается. Рабочий орган подбирается в зависимости от физических характеристик разрушаемой почвы. В некоторых случаях приходится комбинировать ударный инструмент. Рассмотрим методику подробнее:

  1. При пробивке скважинного котлована в песках или плывунах допускается применять плоскую желонку. Она свободно разрушает рыхлый грунт и извлекает на поверхность. Обязательное требование для создания шахт в таких неустойчивых породах — обсаживание ствола, предотвращающее обрушение стенок. Нежелательно поднимать снаряд выше 0,5 м над обсадной трубой. Нарушение условия приводит к перекосу и заклиниванию колонны в шахте.
  2. Двутавровая конфигурация долота используется для дробления гравийных горизонтов и галечных пластов. Выемка производится желонкой с плоским клапанным механизмом.
  3. Для вязких грунтов, представленных пластичными глинами, рекомендуется применять ударный инструмент специфической конструкции. Усовершенствованные плоскостные снаряды или выполненные в форме двутавра долота дополняются крестообразными деталями.

Трудно разрушаемые валуны или крупные камни способны помешать вертикальному прохождению шахты. В таких случаях выработку приходится переносить в другое место. Справиться с дроблением породы повышенной твердости можно с помощью утяжеленного долота.

Трещиноватые пласты склонны к осыпанию. Для предотвращения обвалов ударное бурение скважин необходимо проводить с предельной осторожностью, контролируя параллельную обсадку стенок шахтного колодца.

Обсаживание стенок скважин

Некоторые загородные участки в Москве и пригородах располагаются на сыпучих рыхлых грунтах. Нестабильность породы может привести к обрушению выработки. Работы придется прекратить и перенести котлован в другое место.

Альтернативный вариант — одновременно с бурением скважины проводить обсаживание стенок. Технология заключается в укреплении ствола специальными обсадными трубами. Изделия выпускаются в 2 модификациях:

  1. Муфтовые. С обеих сторон оснащаются резьбой. Фиксация выполняется резьбовым соединением с помощью муфт с внутренней нарезкой.
  2. С высаженными концами. Для стыковки не требуются дополнительные крепежные элементы или особые фитинги. На одном из торцов производится высадка — увеличение сечения на толщину стенки за счет уширения путем нагревания. Она оснащается внутренней резьбой. На противоположной стороне выполняется наружная нарезка. Фрагменты колонны стыкуются ввинчиванием.

Некоторые владельцы загородной собственности применяют для обсаживания ствола трубы из ПВХ. Изготовители оснащают пластиковые изделия крепежными элементами.

Скважина на участке


При строительстве гидротехнического сооружения главное условие — выяснение геологических характеристик участка. Это позволяет определить:

  • наличие водоносных пластов, доступных для бурения;
  • физические свойства грунтовых пород;
  • вид бурового инструмента;
  • длину обсадной колонны, зависящую от глубины и направленности скважинной шахты.

После геологического обследования местности владелец принимает одно из решений:

  • арендовать УКБ бурильный буровую установку канатного бурения и выполнить работы своими силами;
  • нанять специализированную бригаду.

Для самостоятельных действий можно изготовить треногу собственной конструкции. Треугольная пирамида выполняется из подручных материалов — деревянных брусьев или металлического профиля. Потребуется запастись подъемным механизмом для опускания в скважину обсадной трубы и манипуляций со снарядом. Высота вышки для бурения определяется размером единичного фрагмента обсадки.

Порядок выполнения работ

Начинать рекомендуется с подготовительных мероприятий. Первый этап — формирование площадки для монтажа треноги. Необходимо выкопать небольшой котлован размером 1,5х1,5 м и глубиной до 2 м. В этот приямок впоследствии устанавливается самодельная буровая вышка. Щитовые дощатые конструкции, закрепленные на стенках шурфа, предотвращают обвалы сыпучих пород, содержащихся в поверхностных пластах.

Следующий шаг — установка на подготовленной площадке треноги, выполненной своими руками. На вершине треугольной пирамиды монтируется лебедка с тросом, на котором закрепляется ударный инструмент. Обязательным условием является вертикальная ориентация конструктивных деталей бурильного оборудования. Малейшие отклонения не позволят установить в пробуренной шахте обсадную трубу.

Последующие работы по бурению скважин ударно-канатным способом выполняются по следующему алгоритму:

  • с двухметровой высоты самодельный забивной стакан с помощью ударной штанги погружается в грунт, разрушая его;
  • лебедкой или колодезным воротом рабочий орган поднимается на поверхность, извлекая раздробленные частицы почвы;
  • снаряд освобождается от разрушенных грунтовых фрагментов, и процедура повторяется циклически;
  • в зависимости от характеристик породы буровой инструмент заменяется желонкой или долотом.

В некоторых случаях поверхностные пласты увлажняют, поливая выработку водой. В других ситуациях в забой подсыпают сухой грунт.

Недостатки и преимущества процесса

Дачники, выбирающие для строительства гидротехнических сооружений на своих участках технологию ударно-канатного бурения, руководствуются преимуществами способа. К ним относятся:

  • возможность получения в процессе работ раздельных образцов грунта для геологической экспертизы местности;
  • сокращенные сроки последующего обустройства скважин, позволяющие начинать мероприятия сразу по завершении бурильной процедуры;
  • методика не требует применения промывочной жидкости, что упрощает технологию бурения и уменьшает трудоемкость процесса;
  • возможность создания шахты большого диаметра, от 0,5 м и более;
  • сохранение первоначального вида водоносного горизонта, выраженное отсутствием загрязнений при использовании оборудования;
  • способ позволяет пробуривать скважины в породах повышенной твердости, содержащих крупные валуны и галечные включения, и в грунтах, впитывающих промывочную жидкость;
  • упрощенная технология допускает выполнение полного объема работ своими силами, что сокращает расходы на оплату специализированных бригад;
  • возможность эффективного и быстрого вскрытия с последующим испытанием водоносного горизонта.

При массе достоинств технология бурения ударно-канатным способом имеет свои недостатки. Среди них:

  1. Обязательное требование — вертикальная ориентация при установке оборудования. Отклонения недопустимы, поскольку препятствуют правильному монтажу обсадной трубы.
  2. Невысокая скорость работ. При необходимости срочного строительства скважины придется применить другой способ бурения.
  3. Ограниченная длина скважинного шурфа. С углублением шахты производительность снижается.
  4. Избирательность метода. Ударно-канатная технология доступна не для всех типов пород. В песчаных грунтах повышенной сыпучести она не применяется.

Перечень преимуществ превышает количество недостатков. Поэтому в подходящих почвах выбор очевиден.

Как пробурить скважину канатно-ударным способом?

Бурение скважин на воду – довольно сложный процесс, для проведения которого необходимо привлекать специализированную технику. В домашних условиях целесообразно использовать оборудование, изготовленное своими руками. В данном случае лучшим вариантом будет ударно-канатный способ бурения. Для изготовления данного оборудования не нужно быть профессионалом и достаточно использовать простые и недорогие материалы.

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

  • при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
  • при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
  • при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
  • к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
  • ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
  • ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
  • при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Читайте также  Как отрегулировать ВОМ на МТЗ 80?

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Технология ударно канатного способа бурения скважин самостоятельно

Ударно-канатное бурение известно с древних времен. С его помощью можно бурить глубокие скважины для нахождения водоносного пласта, не используя специальную технику. Преимущество данного метода заключается в простоте и доступности оборудования, возможности прохождения глубоких пластов грунта за короткий промежуток времени.

Преимущества метода

Ударно-канатное бурение имеет ряд преимуществ:

  • Увеличение срока эксплуатации скважины;
  • Возможность создания источника воды, обладающего достаточно большим диаметром;
  • Исключение риска загрязнения воды попаданием примесей грунта в процессе бурения;
  • Возможность контроля уровня воды на различных горизонтах грунта;
  • Высокая эффективность применения при бурении скважины зимой с экономической точки зрения.

К недостаткам можно отнести затруднения при бурении скважин в сыпучих грунтах и замедление процесса бурения при создании скважины на большой глубине.

Применяемое оборудование

Оборудование, используемое при технологии ударно-канатного бурения, называется буровым снарядом Шитца. Он состоит из каркаса, блока с лебедкой, штанги, троса и забивного стакана. Забивной стакан изготавливается из части металлической трубы, оканчивающейся режущей кромкой, обладающей хорошей прочностью и скошенной во внутреннюю часть стакана. Чуть выше располагается наковальня, ударами по которой производится забивание стакана. Лебедка используется для спуска и поднятия стакана.
Каркас снаряда является вышкой, имеющей вид треноги, размеры которой должны по пропорциям соответствовать величине штанги. Чтобы достать забойный стакан было легче, высота вышки должна превышать его длину на 1,5 или более метра. Ее можно сделать самостоятельно из металлических труб или бревен. Все детали применяемого при ударно-канатном бурении оборудования могут быть изготовлены дома своими руками.
Трос должен обладать достаточной прочностью. Обычно используется стальной толщиной 12 мм и более. Значительный запас мощности необходим для выдерживания нагрузок нестандартного вида, которые могут возникнуть в процессе работы. Большая нагрузка на трос возникает при подъеме вошедшего в почву стакана, также может произойти заклинивание внутри скважины стакана, содержащего довольно крупный фрагмент породы.

Изготовление лебедки

Лебедка представляет собой подъемный блок, через который проходит трос, к которому крепится стакан или желонка. При желании его можно сделать своими руками. Для изготовления можно использовать бревна, в центр которых с торцевой стороны для придания большей прочности забита металлическая труба или стальной пруток. Перед забиванием металлической детали можно просверлить отверстия на торцах бревна с меньшим диаметром, чем диаметр детали. Это позволит упростить забивание оси и сделать прочнее ее фиксацию.
Чтобы не происходило проворачивания, на один из концов оси, выходящих из бревна, привариваются специальные ушки. На другой конец приваривается ручка, которую можно сделать из отрезка трубы, придав ей форму буквы «Г». Ворот закрепляется между стоек каркаса, на него наматывается трос при опускании или поднятии из скважины инструмента, ударах по стакану и его последующем извлечении, наполненного грунтом.

Технология процесса

При ударах штангой по наковальне происходит забивание стакана в грунт. Затем его поднимают с помощью лебедки наверх вместе с попавшим в него грунтом, высыпают почву и опускают стакан снова. Этот процесс продолжается до достижения требуемой глубины. Лучше всего использовать ударно-канатное бурение с применением забивного стакана на содержащей глину мягкой почве. При использовании стакана при прохождении сыпучих пород они высыпаются из него в скважину из-за недостаточной величины силы трения, которая могла бы связывать частицы породы между собой.
Данная технология менее трудоемка по сравнению с ударно-вращательным бурением на глубинах, превышающих 10 м. При ударно-вращательном бурении достаточно высок риск деформирования штанги и искривления ее хода, значительное количество времени тратится на соединение и отсоединение штанг. Также затруднение может вызвать разрыв соединения при бурении или попадание на пути бура камней.

Порядок работы

  1. На месте будущей скважины роется шурф со сторонами 1,5 × 1,5 м и примерно такой же глубиной. Предотвратить осыпание грунта со стен шурфа позволит обшивание их досками.
  2. Над точкой бурения устанавливается каркас вышки.
  3. Производится крепление забивного стакана (если грунт сыпучий или предстоит прохождение водоносного пласта – желонки). Забивают инструмент вглубь грунта на 0,5 – 1 м, затем выполняют его подъем для удаления попавшего внутрь грунта.

Для бурения чрезмерно плотного грунта можно использовать дополнительную штангу для утяжеления стакана, закрепив ее на трос выше забивного стакана. Штанга представляет собой стальную трубу, имеющую крепежные насадки.

Этапы работы

  1. Подъем забивного стакана с помощью лебедки с последующим резким опусканием вниз.
  2. Внедрение стакана в пласт породы и захватывание некоторого его количества.
  3. Силой трения частицы грунта удерживаются внутри стакана.
  4. Для углубления снаряда внутрь скважины поднимают и опускают ударную штангу, ударяющую по расположенной на верхней части стакана наковальне.
  5. После выполнения ряда ударов, снаряд поднимают на поверхность, высыпая вошедший в него грунт.
  6. Затем цикл работы повторяется заново.

Бурение в условиях сыпучего или твердого грунта, содержащего камни

На сыпучих грунтах вместо забивного стакана предпочтительно использовать желонку. Это отрезок стальной трубы, в нижней части которого имеется задерживающий почву клапан. Когда желонка входит в грунт, происходит открытие клапана. В момент подъема желонки вверх клапан закрывается, препятствуя высыпанию набившейся внутрь почвы.
Бурить твердую почву удобно с помощью бурового долота. Его удары позволяют расколоть камни на мелкие части, которые можно затем поднять, используя желонку. Для работы на твердом грунте устанавливаются обсадные трубы с расширителем, увеличивающим диаметр конструкции.

Использование обсадных труб

Края скважины рекомендуется обсаживать специальными трубами из стали, асбеста или пластика. Наиболее легкими, недорогими и простыми в установке являются пластиковые трубы. Обсадные трубы имеют следующее предназначение:
• Позволяют предотвратить осыпание грунта со стен скважины при механическом воздействии, которым сопровождается процесс бурения.
• Перекрывают попадание в скважину воды из расположенных выше водоносных пластов.
• Исключают загрязнение дна скважины при ее эксплуатации.
Забивание труб производится одновременно с углублением скважины. Первый участок обсадной трубы следует оборудовать расширительным башмаком, имеющим конусовидную форму. Для свободного прохождения забивного стакана внутри труб их диаметр должен превышать его ширину. Опускаясь в скважину под давлением собственного веса или под небольшим физическим воздействием, они производят срезание с боковой поверхности скважины некоторого количества грунта.

Использование расширителя

При бурении твердых пород расширитель позволяет срезать грунт, находящийся на стенках скважины. На расширителе имеются подвижные резцы, складывающиеся при продвижении его внутри обсадной трубы. После достижения нижнего отдела трубы и соприкосновения с грунтом резцы раскрываются благодаря наличию в их механизме специальных пружин. Срезание резцами расширителя породы позволяет увеличить диаметр скважины.
Прохождение промежуточного пласта, содержащего воду
Пройти промежуточный водоносный слой почвы можно, используя установку обсадных труб. Они забиваются в пласт грунта, находящийся несколько ниже водоносного. По мере прохождения производится откачивание скапливающейся воды и удаление со дна скважины смешанного с водой грунта желонкой. При использовании забивного стакана следует придать находящейся на дне жидкой смеси большую вязкость и густоту, подсыпая в скважину почву.

Читайте также  Бетононасос своими руками

Разновидности желонок

Желонкой можно не только вычерпывать находящуюся на дне жидкую смесь, но и подавать цементный раствор в скважину, производить отбор жидкости для проверки при прохождении водоносного пласта.
Желонки могут быть следующего вида:

  1. В виде трубы, имеющей снизу плоский или вогнутый клапан и ручку, к которой прикрепляется трос в верхней части.
  2. Оборудованной поршнем, производящим всасывание растворенного в воде грунта при каждом ударе штангой.
  3. Желонка пневматического вида, имеющая две камеры – воздушную и песочную. Ее заполнение производится благодаря созданию в камере высокого давления.

Желонка первого вида называется обычной или клапанной. Различают три типа клапанов:

  1. Плоский клапан, может изготавливаться из стали, резины или быть комбинированным. Предназначен для очистки скважины от ила.
  2. Шариковый клапан. Если приварить к нему несколько металлических зубцов, с его помощью можно будет также рыхлить грунт. Он может быть изготовлен самостоятельно из пластикового мяча, применяемого в «сухом бассейне». На его поверхности делается надрез, в который закладывается свинцовая дробь в смеси с эпоксидкой. В желонке также устанавливается ограничитель для шарикового клапана.
  3. Клапан «карбюратор».

Изготовление желонки

Для изготовления желонки с шариковым клапаном можно взять трубу примерно 90 мм в диаметре, стальной переход и шарик, имеющийся в подшипнике. Для плотного прилегания шарика к переходу их притирают наждачной бумагой. После затачивания перехода шарик размещается внутри него. Утяжелить желонку можно залив в ее верхнюю часть бетон. Если вместо перехода используется шайба с расширяющимся в виде воронки верхом, к ней приваривается металлическая решетка и дуга, выполненная из отрезка толстой проволоки для крепления троса.

Наполнение желонки

В отличии от забивного стакана, который сбрасывается с довольно значительной высоты – не менее 2-х м от места бурения, желонку бросают вниз с высоты 0,3–0,5 м. Для ее наполнения этот процесс повторяется несколько раз. Это позволяет собрать таким образом находящийся на дне смешанный с водой песок или некрупный гравий. Для сбора крупного гравия применяется желонка пружинного типа.

Вертикальность бурения

Очень важно при бурении следить за строго вертикальным расположением оси скважины. Даже минимальное ее искривление может стать препятствием для опускания обсадных труб, приводя к остановке работы. Облегчить сохранение вертикальности прохождения позволит использование забивного стакана длиной 2 метра и более.

Скважина ударно-канатным способом своими руками: простая и недорогая технология

Ударно канатный способ бурения скважин является наиболее простым. При этом он осуществим почти на всех типах грунтов. Работы можно производить без использования тяжелой спецтехники, при помощи сравнительно компактной установки.

Почти все ее элементы можно изготовить своими силами.

Такой метод бурения оптимален для самостоятельного обустройства водяной скважины.

Особенности метода

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

Устройство бурильной установки

На фото конструкция бурильной установки.

Оборудование для ударного типа работ собирается из таких элементов.

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

Забивные стаканы представляют собой главный инструмент установки.

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

Технология ударно канатного бурения скважин требует сооружения вышки.

Оптимальный вариант – сделать ее в виде треножника.

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

Применение конструкции с забивным стаканом

Бурение скважин ударно-канатным способом осуществляется так.

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

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

Использование технологии на сыпучих почвах

Для работ на песчаных почвах применяются желонки.

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

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

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

Вариант с твердым грунтом

Разновидности буровых долот.

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

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

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

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

Важные моменты

Схема обустройства скважины при помощи ударного метода.

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

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

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

Вывод

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

Ударно-канатное бурение своими руками. Буровой снаряд Шитца.

При глубине скважины более 10 м процесс ручного ударно-вращательного бурения становится очень тяжелым и трудоемким. Длинные штанги гнутся, трудно избежать искривления оси скважины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. И когда бур не идет, натыкаясь на камни, работа превращается в настоящее мучение.

Между тем дело можно существенно облегчить, если штанги заменить стальным тросом или даже веревкой и производить бурение только ударным способом. В настоящее время этот ударно-канатный способ имеет некоторое промышленное значение, применяясь в основном при бурении глубоких скважин на воду.

Станок ударно-канатного бурения для сооружения колодцев был изобретен еше в Древнем Китае, и в принципе он не отличается от современных конструкций. Древнее техническое оборудование было преимущественно деревянным и приводилось в движение вручную. Несмотря на медленные темпы бурения, которое иногда длилось несколько лет и даже десятилетий, сооружались глубокие колодцы глубиной 1200—1500 м. Правда, строились они для добычи рассола и газа, а не для получения питьевой воды.

Буровой снаряд Шитца.

Ударно-канатное бурение подробно описано в брошюре профессора Е. Е. Скорнякова «Как находить воду посредством бурения и устраивать простейшие буровые колодцы», изданной в 1922 г.
В своей брошюре Е. Е. Скорняков упоминает буровой снаряд Шитца, который «работает чрезвычайно быстро и просто. В течение дня, если работать вдвоем, со всеми приготовлениями, можно легко пробить скважину диаметром 270 мм до 20 м глубиной». Буровой снаряд Шитца состоял всего из четырех несложных инструментов и был доступин для изготовления в любой кузнице (рис. 31).

Читайте также  Разбрасыватель минеральных удобрений навесной своими руками

Перед бурением в скважину глубиной 1 м (делается буравом) устанавливают вертикально столб диаметром 140—200 мм и закрепляют оттяжкой за якорь. На верху столба заранее делают поперечину (в виде глаголицы) с подкосом и блоком. Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины. Начинают, проходку скважины тем же буравом на глубину 1 м.

Далее работу ведут комическим стаканом — это основной инструмент. Поднимают его за веревку на высоту 1 —1,5 м и бросают. Стакан врезается в дно скважины, грунт входит в него, уплотняется и удерживается в стакане, пока его вытаскивают на поверхность. Может случиться, что стакан будет забирать грунта слишком мало или совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень тверд и сух или состоит из сыпучего; песка или песка, напитанного водой (плывуна). В первом случае надо подливать в забой воду, во втором —подсыпать немного растительной земли и незначительно смачивать водой. Можно также пустить в дело цилендрический стакан или желонку. Последняя и предназначена для проходки сыпучих н оплывающих грунтов, поскольку снабжена клапаном. С помощью желонки можно извлекать и довольно большие камни, лишь бы они смогли пройти в отверстие под клапан.

Желонка в плывучих грунтах будет успешно забирать породу. Но поскольку порода будет заливать скважину, проходку скважины придется вести одновременно с опусканием обсадной трубы.А материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть самыми разными, здесь же мы пока остановимся на конструкции обсадной трубы из досок (рис. 32).

Это один из самых доступных вариантов. Заметим, что современные материалы позволяют несколько упростить конструкцию дощатой обсадной трубы — шины сделать вставными, а все соединения собрать на водостойком синтетическом клее, например, эпоксидном, с запрессовкой шурупами или гвоздями. Доски нижнего конца обсадной трубы заостряют, закругляют и в них также просверливают отверстия для прохода воды в водоносном слое. Верхние доски устанавливают вразбег, чтобы разнести стык ,при наращивании трубы. Обсадную трубу во время проходки скважины опускают до самого дна.Описаный выше спаряд Шитца без помощи кузнеца изготовить совсем непросто. Так, даже в условиях довольно оснащенного рементно-механического цеха конический стакан автору сделать не удалось. Поэтому пришлось готовить этот инструмент из двух отрезков труб: в нижней вырезали клинья кислородным резаком. нагрели до пластичного состояния, подогнули и заварили — получился копус (рис. 33).

Рис 33. Конический стакан в современном исполнении: 1-башмак; 2-конус; 3-окно для чистки; 4-ударная штанга.

Недостатком бурового спаряда Шитца является невозможность проходки скважины в породе с крупными валунами и сплошными каменными пропластами. Однако устранить этот недостаток сравнительно легко, если использовать долота (как при ударно-вращательном бурении), а веревку заменить стальным тросом. Тогда ударно-канатное бурение становится универсальным, пригодным для любых пород.

Проходка твердых пород требует более сильного удара инструмента в забое. Достигается это применением тяжелой ударной штанги, которую можно сделать цельной или составной (из отдельных стальных болванок, штанг, заполненных бетоном). Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, поскольку цилиндрические резьбы от ударов быстро сминаются и разъединить потом болванки крайне трудно.

В практике автора для проходки очень тяжелых пород (каменные плиты по 60—80 см толщиной одна над другой через 3—4 м) были использованы штанги обшей массой по 500 кг. Попятно, что в этом случае уже без лебедки не обойтись, а веревку приходится заменить стальным тросом. Последний необходим здесь не только из-за прочности. Дело в том, что плоские долота необходимо при каждом ударе поворачивать на некоторый угол, чтобы они разрабатывали круглую скважину. Когда бурят ударно-вращательным способом, штанги поворачивают при каждом ударе руками. А как быть, если вместо штанг веревка? Замена веревки стальным тросом и позволяет осуществлять такой поворот с помощью специального устройства — канатного замка (рис. 34).

Рис 34 Канатный замок: 1- корпус; 2- шайба; 3- втулка; 4- отверстие для выхода воды.

Для крепления троса в замке его протягивают во втулку, конец расчаливают на отдельные проволоки, очищают до металлического блеска и вырезают пеньковый сердечник. Затем проволоки загибают вверх, чтобы они смогли войти в коническую расточку втулки,затягивают туда канат и заливают каким-либо легкоплавким металлом или сплавом. Втулка с закрепленным канатом должна в замке свободно вращаться, перемещаться вдоль оси и проскальзывать при закручивании-раскручивании каната. В этом как раз и заключается конструктивная идея канатного замка. Таким образом, при поднятии долота трос натягивается и раскручивается,поворачивая свободно висящее долото вместе со втулкой на некоторый угол. Когда же брошенное долото ударяет в породу,трос в результате снятия нагрузки снова закручивается, проворачиваясь в замке.

Назначение опорной шайбы замка — предохранить его корпус от расклепывания при ударах, отверстия служат для вытекания воды, попавшей в замок. Конусная гребенка в верхней части замка позволяет захватить замок с помощью ловильного приспособления при аварии, если трос вырвется из замка, и вытащить ударную штангу с инструментом на поверхность.

Чтобы осуществить удар в забое, то есть сбросить ударную штангу с буровым инструментом с высоты тех же 1—1,5 м, надо оттягивать канат. Для этого удобно и просто использовать вторую лебедку. Например, с этой целью на выходной вал какого-либо редуктора можно установить небольшой барабан 220 мм диаметром, а на него несколькими витками набросить капроновую веревку (рис. 35).

Один конец этой веревки с помощью захвата следует укрепить на тросе. При натягивании второго конца веревки руками она (в результате трения на барабане) оттягивает трос. Если отпустить конец, веревка проскальзывает по барабану и штанга с инструментом падает в забой. Разумеется, по мере углубления инструмента в грунт трос необходимо протравливать, а при подъеме из забоя на поверхность веревку с захватом отсоединять. Промышленные установки ударно-канатного бурения для оттягивания каната снабжаются специальными устройствами с довольно сложной кинематикой, воспроизвести которые самодеятельному бурильщику сложно да и не нужно.

Барабан для оттягивания каната можно сделать и с ручным приводом по типу старинного «донецкого» ворота. Такой ворот диаметром до 2 м делали из толстых досок, чтобы он выполнял роль маховика (для этого основную массу колеса надо по возможности разместить на ободе) и облегчал оттягивание каната благодаря инерции.

Надо сначала поработать штангами, чтобы прочувствовать всю прелесть ударно-канатного бурения. Скважина в этом случае идет совершенно отвесно, прямолинейно, глубина ее не лимитируется, лишь бы хватило троса, а о быстроте подъема и спуска инструмента в забои не приходится и говорить, особенно если использовать лебедку с механическим приводом. Не требует сколько-нибудь значительных усилий и на подъем ударной штанги второй лебедкой.
Здесь не будут рассматриваться особенности бурения различных пород, слишком их много. Строитель колодца сам приспособится к «своим» породам, подбирая тот или иной инструмент. В ряде случаев дело облегчается, если в забой подливать воду. Тогда и процесс бурения идет легче, и разбуренные породы, особенно твердые, легче забрать желонкой.

При каждом подъеме из забоя бурового инструмента его надо тщательно осматривать. И вес же, несмотря на все предосторожности, случаются аварии. Наиболее слабым местом при ударно-канатном бурении является крепление стального троса в канатном замке. При заклиниваний инструмента в забое трос иногда можно вырвать из замка. В этом случае для извлечения инструмента придется изготовить ловитель (рис. 36).

Рис 36. Ловитель для канатного замка: 1-корпус; 2-траверса; 3-штифт; 4-зуб; 5-скоба; 6-канатный замок.

Перед спуском ловителя в скважину зубья его надо отвести в крайнее положение сжав пружины и закрепив зубья штифтами. Когда ловитель наденется на верхнюю часть канатного замка — на конусную гребенку, торец замка приподнимет траверсу, штифты освободят зубья, и последние под воздействием пружин захватят замок за конические выступы.

Когда проходка скважины ведется с обсадной трубой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10—15мм на сторону. Остающийся на стенках скважины лишний грунт будет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять весьма полезной окажется тяжелая штанга, которой трубу можно основателыю пристукнуть и обсадить вниз. Стальная труба в этом случае будет наилучшей.

Если скважина проходит через твердые пропласты камня, срезать стенки с помощью обсадной трубы уже не удастся. Можно попытатся расширить скважину эксцентричным долотом, но более эфективным инструментом является специальный расширитель, тот расширитель имеет два резреза, которые могут поворачиваться на оси и, выступая наружу, за края обсадной трубы, разрабатывать соответственно скважину большего диаметра. Расширитель работает вместе с долотом. Чтобы спустить расширитель в обсадную трубу, надо его резцы согнуть вниз, сжав пружину.
Пройдя нижний обрез обсадной трубы, резцы под воздействием сжатой пружины (через подкладку) расходятся и устанавливаются в рабочее положение (рис, 37).

Рис 37. Расширитель скважины: 1- верхний фланец; 2-корпус; 3-ось; 4-резец; 5-подкладка; 6-пружина; 7-нижний фланец.

При падениях ударной штанги резцы срезают породу со стенок скважины за пределами обсадной трубы. Когда инструмент поднимают на поверхность, резцы упираются в края обсадной трубы, поворачиваются вниз, преодолевая сопротивление пружины, и проходят в обсадную трубу.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: