Как пробурить скважину ударно канатным способом. Способы бурения скважин: технологические принципы и особенности основных методов. Использование обсадных труб

Есть у меня дом в глубокой деревне, практически в лесу, там проблемы с водой. Ближайший колодец находится в более чем 200 м, а глубина его порядка 25 м. То есть пока сходишь, пока достанешь оттуда воду, уже ничего не хочется... А еще приходится это делать и зимой по сугробам.

Из инструментов:
- болгарка;
- сварка;
- плоскогубцы и пр.

Касательно вложений... Труба на металлобазе обошлась в 8 грн за 1 кг. Можно было найти и дешевле, просто не было времени и желания искать.
Троса купил 30 м по 10 грн каждый метр. Еще купил вертлюжок. Все остальное нашлось дома... Короче потратил я на все не более 1000 грн.

Процесс изготовления бурильной машины:

Шаг первый. Подготовка деталей и сборка рамы
Вообще для таких устройств принято делать треногу, ну а я решил сделать двуногу. Нашел металлический каркас от кровати и разрезал его по диагонали. Далее сварил вверху уголки так, как видно на фото.

Чтобы укрепить раму, я приварил к правой и левой стороне по куску арматуры. В принципе, этого хватило с головой. Еще для надежности можно приварить кусок уголка к основанию спереди.
Рама готова, переходим к созданию лебедки.

Шаг второй. Лебедка
Лебедка у меня получилась реально опасная для жизни, так как не имеет храпового механизма. Если отпустить при подъеме или опускании трубы, может запросто убить. Но меня это не пугает, ведь все пользуются десятилетиями колодцами с таким механизмом и еще никого не убило (по крайней мере у нас).

Лебедку я сделал из колеса от тележки. Я срезал с него резиновое подобие шины, а потом по ободу сделал надпилы. Далее эти надпилы я молотком отогнул, в итоге на колесе получился паз для троса. На такую лебедку без проблем влазит 30 метров троса 4 мм.

В качестве ручки для лебедки я использовал кусок стальной трубы. Трубу берите побольше, так работать будет легче.

На трубе лебедки есть отверстие, в котором находится стальной стержень. Он работает как фиксатор лебедки.

Шаг третий. Установка конструкции на место бурения и подготовка
Бурить я скважину решил прямо под домом, поскольку угадать местоположение воды вряд ли выйдет, а так выиграю на экономии труб. Конструкцию важно надежно зафиксировать, чтобы она не смещалась. Я установил ее на две толстых тяжелых доски и прибил гвоздями.

Теперь можно наматывать трос. Я прожег в лебедке отверстие сваркой с помощью графитового электрода и вставил трос. Затем на другой стороне надел гайку и зачалил трос проволокой.
Под устройством снял верхний слой земли, чтобы не бить по лежащим вверху камням и прочему мусору.

Шаг четвертый. Сборка ударной колонны
Ударная колонна у меня пару раз переделывалась. Сперва в качестве ножа я приварил к концу трубы обычный бидончик. Как бы смешно это не выглядело, но бидончиком я пробил первые 10 м, но потом наткнулся на камни и у меня его загнуло.

Чтобы пройти камни, я срезал бидончик и нарезал на основной трубе зубы. Этими зубами я без проблем раздробил гранит.

Конечно, бидончик, это очень слабая конструкция, но это только пример, как все работает. В качестве ножа нужно использовать прочную и тонкую трубу (отлично подойдет нержавейка). Длина ножа может быть 15-25 см. Больше особо нет смысла, так как вряд ли вы наберете за раз столько грунта.

Труба крепится к тросу с помощью стального стержня, к которому приварена гайка. Сам стержень также надежно приварен к трубе.

Крепление троса
Еще важно сказать пару слов о зачаливании троса, это очень важно. Я его вставлял в медную трубку, а потом ее загибал. Ну а петлю троса обматывал алюминиевой проволокой. В принципе, еще не порвало. Его держит в основном согнутая трубка, к тому же она не дает ему перетереться.
Еще очень важно крепить ударную трубу через вертлюг, иначе трос будет постоянно закручиваться. А если пользоваться закрученным тросом, вы его сразу порвете (у меня так было по началу).
Вертлюг само собой должен быть очень крепким. Еще полезно установить карабин, так трубу можно будет отстегнуть при транспортировке.

Клапан
Сразу решил сделать для ударной трубы клапан, чтобы можно было выкачивать воду и сухие породы (если будут). Нашел какую-то круглую штуку, по диаметру она четко входила в трубу. Пропилил в ней отверстие мудреной формы (круглое болгаркой пилить тяжко) и затем установил резиновую мембрану от камеры Жигуля, прикрутив алюминиевой проволокой (для простой замены).
Но практика показала, что эта резинка слабовата, я ее укрепил потом еще одной, вырезав кругляк из резинового сапога.

Клапан мне пригодился тогда, когда шли сильные ливни, и я плохо закрыл скважину. Там было очень много воды, я ее всю без проблем откачал благодаря этому клапану. А так при бурении он в принципе не нужен. Разве что при бурении водоносного слоя.

Шаг пятый. Устройство почти готово. Делаем спусковой механизм
Спусковой механизм у меня очень простой, работает по типу "мышеловки". Я его сделал из дверной петли, болтика с гаечкой, кольца и куска цепи.

В дверной петле нужно просверлить сквозное отверстие под болтик с гайкой, который будет ее стягивать, тем самым зажимая трос. Но вместо сверления я просто выпилил болгаркой пазик в обеих половинках. Чтобы не держать болт десятью ключами, я его приварил к петле.

К петле нужно еще приварить кусок цепи с кольцом. Кольцо можно сделать из стальной проволоки, если под рукой нет подходящего. К раме машины надо приварить стержень напротив скважины, на него будет вешаться ударная труба.

Теперь берем дверную петлю, крепим к тросу с помощью болтика и завешиваем кольцом на приваренный к раме стержень. Устройство взведено и готово к бою!

Еще важное замечание. Чтобы трос не дай бог не проскользнул, перед креплением петли мотните вокруг него листового алюминия или меди, а потом хорошенько затяните ключом.

Как бурить?
Так как на конце трубы находится острый нож, то большая сила удара здесь не нужна, у меня диапазон удара находится в районе 1-2 м. То есть труба до места удара должна лететь не более 2 м. Если вы сделаете больше, то вам будет тяжело потом выдернуть трубу из грунта. Это может быть вплоть до обрыва троса. Поэтому лучше сделать два метровых удара, чем один двухметровый. Ну, с двух метров своим 4 мм тросиком я выдергиваю без проблем. Конечно, все еще зависит от типа грунта.

Качество данных инженерно-геологических изысканий, которыми вот уже более десяти лет занимается компания «Геотоп Инжиниринг» на территории Москвы и Подмосковья, во многом зависит от правильной организации буровых работ. С учетом геологических и других природных условий проведения исследований, мы практикуем колонковое, вибрационное, шнековое и ударное бурение (ударно-вращательное и ударно-канатное бурение).

Задачи, при решении которых используется ударно-канатное бурение

Инженерно-геологические скважины, при проходке которых нами применяется ударно-канатное бурение, используются в Московской области для решения нескольких изыскательских задач:

В процессе бурения мы делаем литологическое описание грунтов и отбираем образцы для лабораторного анализа и испытаний.

По окончании буровых работ мы замеряем глубину залегания уровня грунтовых вод, в некоторых скважинах проводим гидрогеологические опытно-фильтрационные исследования (откачки, наливы, нагнетания).

Отдельные выработки мы оборудуем для ведения длительных наблюдений за динамическим и химическим режимом подземных водоносных горизонтов.

Важно! Простота метода ударного бурения скважин делает его одним из наиболее экономически выгодных, что позволяет нам устанавливать привлекательные для заказчиков расценки на изыскательские работы.

Как проводится ударное бурение?

Главной особенностью этого способа, как видно из названия, заключается в том, что ударное бурение осуществляется за счет воздействия на забой ударных нагрузок. Основными элементами применяемых нашей компанией установок, с помощью которых мы осуществляем ударное бурение скважин, являются:

мачта со шкивным устройством;

бурильный инструмент (снаряд);

электродвигатель для подъема бурильного инструмента в исходное положение;

трос (канат), удерживающий инструмент.

Ударно-канатное бурение скважин осуществляется путем резкого опускания на забой бурового снаряда, прикрепленного к канату. Грунт разрушается за счет динамического воздействия на него веса снаряда. После каждого удара бурильщик нашей бригады приподнимает инструмент над забоем в исходное положение и вновь приводит его в движение. Вес применяемых нами буровых снарядов может достигать нескольких тонн. Когда мы составляем программу инженерно-геологических изысканий, наш специалист, отвечающий за технологию работ, определяет оптимальную массу снаряда, соответствующую ожидаемым на изучаемом участке геологическим условиям.

Канатное бурение и опробование инженерно-геологических скважин

Важный элемент процесса бурения инженерно-геологических скважин – их опробование с отбором кернового материала. Пригодный для анализа и лабораторных испытаний керн можно получать не только в процессе колонкового бурения. В условиях, когда геологический разрез представлен грунтами невысокой прочности:

суглинками;

супесями;

влажными песками; -

мы с успехом применяем для отбора керна канатное бурение с кольцевым забоем. Для этого в компоновку бурового снаряда наши специалисты по технологии бурения включают:

бурильный башмак (ударный аналог коронки, используемой при колонковом бурении);

ложечный керноотборник с продольной прорезью (для облегчения вынимания из него керна);

кернорватель (приспособление для отрыва от забоя и удерживания керна при подъеме инструмента).

Важно! При проходке очень рыхлых грунтов, грозящих обвалом стенок скважины с прихватом бурового снаряда, мы ведем ударно-канатное бурение с обсадной трубой, спускаемой в скважину по мере ее углубления. Это предохраняет ствол скважины от осыпания.

Применять канатное бурение для опробования грунтов мы можем, только если программой инженерно-геологических изысканий предусмотрены горные выработки вертикального направления (в силу специфики данного метода, основанного на силе падения бурового снаряда). Для бурения горизонтальных скважин или имеющих значительный угол наклона, мы используем другие способы. Например, ударно-вращательное бурение.

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

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.
Над точкой бурения устанавливается каркас вышки.
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

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

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:

В виде трубы, имеющей снизу плоский или вогнутый клапан и ручку, к которой прикрепляется трос в верхней части.
Оборудованной поршнем, производящим всасывание растворенного в воде грунта при каждом ударе штангой.
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:

Плоский клапан, может изготавливаться из стали, резины или быть комбинированным. Предназначен для очистки скважины от ила.
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.
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.

Наиболее доступный и простой способ является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять .

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

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

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают .

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

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

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

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

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют ) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая . Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные . Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

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 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.

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:

Применение различных видов буров, которые круговым движением разрыхляют породу и вытаскивают ее на поверхность.
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

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.