Технология ударно-канатного бурения скважин

Самый простой и приемлемый способ устройства гидротехнического сооружения – ударно-канатное бурение скважин.  Главная особенность такого метода выполнения работ состоит в том, что для этого не нужно использовать сложную специализированную технику. Кроме этого, сборка буровой установки выполняется в кратчайшие сроки. Все эти особенности привели к тому, что данная технология очень часто реализуется владельцами загородных участков для выполнения скважины на воду своими руками. С использованием данной методики можно наиболее качественно вскрывать поверхностные водные горизонты.

Описание технологии

Для выполнения работ таким методом необходимо иметь основной набор приспособлений, благодаря которым вы сможете выполнить всё своими руками:

• лебёдка с блоком для подъёма и сброса снаряда;
• бурильная штанга;
• специальный забивной стакан;
• каркас буровой установки;
• трос, который крепится к стакану и лебёдке.

Главный рабочий инструмент  в данной технологии – это стакан. Если работы вести своими руками, то его можно сделать из отрезка толстостенной стальной трубы. Это изделие должно обладать достаточно высокой прочностью и значительной массой. При этом нижняя кромка трубы может иметь зазубрины или быть заточенной для облегчения разрыхления породы. Забивной стакан в верхней части имеет специальную наковальню, по которой при помощи штанги производят удары.

По мере забивания стакана в землю в нём накапливается порода, которая удерживается там за счёт силы трения. Периодически стакан необходимо извлекать из забоя, чтобы убрать из него накопившийся грунт. Для этого и нужна лебёдка с тросом.

Ударная штанга позволяет глубже погрузить стакан в породу. Для этого штангу сбрасывают сверху на наковальню. Такие действия повторяют много раз, пока стакан полностью не заполнится породой. После этого его извлекают на поверхность, тщательно очищают от грунта и снова опускают в забой.

Вся процедура повторяется, пока проходка не достигнет водоносного горизонта. Как видите, ударно-канатное бурение скважин – довольно простая технология, которая может быть реализована своими руками. Более того, для работы вам не нужно покупать дорогостоящее оборудование, обычную буровую установку легко сделать своими руками, что позволит вам сэкономить много денег.

Преимущества и недостатки

Ударно-канатный способ бурения скважин, как и любой другой метод, имеет свои достоинства и недостатки. К плюсам данной технологии можно отнести следующее:

1. В процессе выполнения работ можно брать раздельные образцы породы.
2. Особенность технологии позволяет выполнять скважины со значительным начальным диаметром – более 50 см. Для этого необходимо сделать стакан соответствующего размера.
3. Эксплуатировать скважину можно сразу после выполнения работ, поскольку в ходе них не используются промывочные растворы, которые могут загрязнить воду в горизонте.
4. Вскрытие горизонта происходит наиболее качественно (без засорения породой и глиной из промывочного раствора), поэтому вода в источнике сохраняет свои первозданные характеристики.
5. Буровые работы можно с успехом выполнять в галечниково-валунных слоях и породах, впитывающих промывочные жидкости.
6. Поскольку в ходе работ не используются промывочные жидкости и вода, рабочий инструмент не так сильно загрязняется и изнашивается.
7. Данная методика позволяет наиболее быстро и качественно вскрыть и опробовать водоносный слой.
8. Срок службы скважины, созданной таким методом, значительно повышается.
9. В процессе работы можно контролировать уровень воды в различных слоях породы.
10. Экономически высокая эффективность бурения в зимний период.

Несмотря на такой большой перечень достоинств, есть у этой методики и свои недостатки, среди которых можно назвать следующие:

1. Ударно-канатная технология бурение может вестись только по вертикали.
2. При обустройстве скважин значительной глубины в ходе работ могут возникнуть определённые сложности.
3. В песчаных грунтах данная технология бурения не позволяет проводить работы. Даже использование специального инструмента не решает проблемы.
4. Самый значительный недостаток этого метода – низкая скорость выполнения работ.

Используемый инструмент и оборудование

Главные рабочие инструменты и приспособления:

• для разрушения грунта используется долото;
• чтобы извлекать разрушенную породу на поверхность, нужна желонка;
• также необходим бурильный снаряд, который состоит из ударной штанги, специальных ножниц, замка и каната.

Важно: для работы также нужен вспомогательный инструмент. С его помощью производится сборка и монтаж бурового снаряда. Сюда относятся гаечный и рожковый ключ, отвёртка, затяжная трещотка.

Для работы с обсадными трубами понадобятся специальные инструменты, среди которых можно назвать забивную головку, башмак, хомуты и снаряды.

Расширитель

При бурении в твердых породах используется специальный расширитель. Он помогает срезать породу со стенок скважины. Расширитель имеет подвижные резцы, которые складываются во время его движения по обсадной трубе. После того, как расширитель достигает нужного места в проходке и соприкасается с породой, резцы открываются благодаря специальному пружинному механизму.

Внимание: когда резцы расширителя срезают породу со стенок проходки, диаметр скважины увеличивается.

Чтобы пройти через промежуточный водоносный горизонт, устанавливают обсадные трубы. Они забиваются ниже водоносного пласта. По мере прохождения этой прослойки производится откачка воды и удаление при помощи желонки со дна проходки смеси грунта с водой. Если будет использоваться забивной стакан, то смеси на дне нужно придать необходимую густоту. Для этого в забой подсыпается почва.

Обсадные трубы

Стенки скважины рекомендуется укреплять обсадной трубой из асбеста, стали или пластика. Пластиковые изделия самые лёгкие, простые в установке и недорогие. Основное предназначение обсадных труб:

• Эти изделия защищают скважину от осыпания породы со стенок в процессе бурения, сопровождающегося механическим воздействием.
• Не дают воде из вышерасположенных водных горизонтов попадать в скважину.
• Защищают дно скважины от загрязнения в ходе эксплуатации.

Обсадные трубы забиваются одновременно с углубление проходки. Первый участок труб должен быть оборудован расширительным конусовидным башмаком. Чтобы забивной стакан мог свободно перемещаться внутри труб, их сечение должно быть больше его ширины.

Желонки

С помощью желонки можно вычерпывать жидкость со дна скважины, подавать цементный раствор или производить забор воды для анализа при прохождении промежуточного водного горизонта.

Существует три вида желонок:

• Труба с расположенным в нижней части вогнутым или плоским клапаном. Сверху у трубы есть ручка для крепления троса.
• Желонка с поршнем, который всасывает смесь воды и грунта в момент удара штангой.
• Пневматическая желонка, состоящая из двух камер (песчаной и воздушной). Заполнение этого изделия происходит благодаря возникновению в камере необходимого давления.

В свою очередь желонка первой разновидности называется клапанной и может иметь один из трёх видов клапанов:

• С помощью плоского клапана скважину очищают от ила. Он может быть резиновым, стальным или комбинированным.
• Шариковый клапан с приваренными к нему металлическими зубьями может хорошо измельчать породу.
• Карбюраторный клапан.

Особенности бурения в разных грунтах

Технология выполнения буровых работ по данной методике напрямую связана с геологическими условиями. Рассмотрим основные этапы и тонкости бурения в песках, глине и гравии.

Песок

Для работы в песчаных грунтах и плывунах используется желонка, оборудованная плоским клапаном. При этом стенки проходки одновременно укрепляются обсадными трубами.

В чистом и водоносном песчаном грунте применяются желонки с укороченными ударными штангами. Технологические особенности работы в таких породах требуют сократить до минимума частоту ударов.

Важно: строжайше запрещено опускать изделие ниже зафиксированного башмака обсадной колонны более чем на 0,5 м. В противном случае может произойти обвал с захватыванием в процесс и самой желонки.

При бурении в песчаной породе происходит заполнение желонки смесью песка и воды. Важно следить, чтобы желонки не переполнялись. Иначе порода перебросится наверх и приведёт к заклиниванию изделия. При работе в плывунах стараются как можно быстрее провести весь процесс без остановки.

Гравий

Для выполнения бурения в галечниковой или гравийной породе используется двутавровое долото. В этом случае подходит только желонка, имеющая плоский клапан, а также низко посаженный башмак.

Когда глубина проходки достигает 15 м, может использоваться любая подходящая желонка. Бурильный станок можно применять при бурении в гравийно-песчаных грунтах. При этом желонка может быть без клапана.

Глина

В вязкой глине работу ведут при помощи долота с приваренными на конце лопастями, от чего изделие приобретает крестообразную форму. При работе с помощью такого инструмента в скважину доливают пять литров водного раствора. Сама процедура бурения продолжается не больше нескольких минут, после чего при помощи долота удаляется скважинный шлам.

Важно: если на пути проходки встречаются валуны, их дробят при помощи утяжелённого долота.