Буровая установка канатное бурение. Бурение скважины на воду своими руками: ударный метод ретроградов. Технология ударно-канатного бурения своими руками

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.

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.

При необходимости наладить водоснабжение на своем дачном участке вовсе не обязательно покупать дорогостоящую технику или нанимать профессиональную бригаду. Можно все осуществить своими силами и при минимальных денежных затратах. Одним из самых действенных методов является ударно-канатное бурение скважин, которое позволяет максимально чисто добраться до воды и добиться желаемого результата.

При использовании современных методов главный акцент делается на скорость, так что иногда применяются такие технологии, которые заставляют не задумываться о загрязнении природы. Но когда нужно добыть воду для личного использования, то пренебрегать правилами безопасности никто не станет, так что этот устаревший метод до сих пор актуален для многих людей.

Суть технологии бурения канатно-ударного типа

Конструкция агрегата многим будет напоминать древние машины, построенные, например, Архимедом. Но на самом деле все продумано до мельчайших деталей и позволяет добиваться хороших результатов при отсутствии лишних затрат. Но человеку придется внимательно следить за процессом и контролировать его ход, чтобы избежать неблагоприятных ситуаций, которые могут привести к провалу операции.

Бурение скважин ударно-канатным способом осуществляется на глубину не более 100 метров, так как обычно после прохождения этого горизонта горные породы становятся значительно тверже и уже нет возможности проникать сквозь них без специального оборудования. В некоторых случаях можно пробовать копать и далее, если позволяет структура грунта, но обычно смысл в этой операции отсутствует, так как артезианскую воду можно найти уже на 70 метрах.

Сам процесс протекает по следующей схеме, которая является простой и надежной:

1. Вначале производится разведка, чтобы найти наиболее перспективную водоносную область. О способах проведения данной операции можно почитать в сети.
2. Далее на выявленном месте устанавливается сама машина, при помощи которой будет проводиться операция. При этом нужно убедиться, что все опоры надежно держатся на своих местах, а рабочий механизм ходит по строго заданной траектории.
3. После завершения подготовки можно приступать к непосредственному бурению, которое проходит по принципу подъема долота с его последующим ударом о землю с огромной силой. Для этого на него устанавливают дополнительный обвес в виде груза, который будет утяжелять рабочий механизм и придаст дополнительное ускорение. Для настройки нужно определить тип почвы, но обычно груз используют в диапазоне от 25 до 70 килограмм.
4. При этом не стоит забывать о необходимости постоянно вставлять в скважину обсадную трубу, чтобы ее стенки не разрушились во время бурения. Внутренний диаметр должен быть на 100 миллиметров больше долота, чтобы избежать прихвата.

Более детально рассмотреть суть процесса можно на соответствующем видео по ударно-канатному бурению скважин. Там будет показан весь процесс от начала подготовки и до итогового результата. После просмотра можно будет провести нечто подобное и на своем участке, уже имея в активе практическое представление. Но самое главное, что требуется в этом деле - аккуратность, потому что любой неверный шаг может привести к негативным последствиям и скважина станет непригодна для использования. Придется бить ее в другом месте и тратить дополнительное время.

Бурение скважин на воду ударно-канатным способом имеет свои преимущества и недостатки. К первому можно отнести следующие факты:

. отсутствие в необходимости размыва, что значительно упрощает процедуру последующей очистки и раскачки скважины;
. дешевизну метода, так как здесь не требуется привлечение дорогостоящего оборудования;
. использование для вскрытия слабонапорных горизонтов.

А из минусов нужно знать такие моменты:

. скорость бурения будет наиболее низкой из всех существующих методов;
. неправильная настройка оборудования приведет к некачественному результату;
. повышенный расход обсадных труб по сравнению с другими методами.

В настоящее время только около 12% скважин получают указанным методом.

Как изготовить машину для бурения своими руками?

Простота метода позволяет организовать ударно-канатное бурение скважин своими руками. Для этого придется построить установку из подручных средств и оборудовать ее в соответствии с проведенными расчетами. Для работы не понадобится даже двигатель, так как человек будет крутить рычаг вручную. Нужно просто поднимать забивной стакан на высоту 2-3 метра над землей, а потом отпускать его в свободное падение, чтобы он своей массой пробивал путь к воде. Далее трос наматывается на катушку, пока долото вновь не окажется на нужной высоте и процесс повторяется.

Но нужно обязательно обеспечить идеально точное направление удара, иначе получится просто большая вмятина на земле, без каких-либо признаков скважины. Крутить все время рычаг, да еще и поднимать тяжелый груз будет довольно тяжело, так что лучше найти себе нескольких помощников, чтобы можно было сменять друг друга. И не стоит забывать об обсадных трубах, так как в противном случае скважина может обвалиться и весь проведенный процесс буде насмарку.

Если был выбран ударно-канатный способ бурения скважин, то нужно соблюдать определенные моменты, которые будут очень важны для конечного результата.

Во-первых, нужно подобрать крепкий трос достаточной длины. Если он оборвется, то достать буровой стакан будет практически нереально.

Во-вторых, стоит не забывать вытряхивать из него застрявшую землю, высвобождая тем самым место для новых слоев.

В-третьих, при обсадке труб нужно не забывать соединять их между собой, чтобы обеспечивалась хорошая герметизация.

Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном и вибрационном принципе.

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину. Мы расскажем, как подобрать оптимальную технологию бурения, позволяющую быстро и безупречно пройти выработку для устройства водозабора.

Для наглядного представления предложенной нами информации текст дополнен полезными схемами, фото-подборками, видео-руководствами.

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном . Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения.

Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

Механические вращательные способы бурения скважин на воду пришли на смену малоэффективным ручным методам

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:

колонковое;
шнековое;
ударно-канатное;
роторное.

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Специфика колонкового бурения

Колонковое бурение – механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу – коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

Галерея изображений

При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

При колонковом бурении грунт не разрушается, а “высверливается” коронкой и захватывается колонковой трубой. На поверхность разбуренная порода извлекается в виде керна – монолитного цилиндрического столба горной породы

Шлам с забоя иногда удаляют промывкой – нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

геологоразведка полезных ископаемых;
бурение разведочных скважин;
устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

Галерея изображений

Задействованное оборудование и инструменты

Шнековое бурение производится буровой установкой, главным элементом которой является бурильный инструмент винтового типа, выполненный из высокопрочного металла. Буровую колонну по мере заглубления наращивают шнеками равного размера.

В комплекте иногда применяются лопастные долота, необходимые для прохождения рыхлых пород, а также долота с круглыми или конусообразными головками, используемые для разработки твёрдых пород.

Буровая установка на базе автомобиля, оснащённого мощным двигателем – оптимальный вариант для бурения в труднодоступных и отдалённых местах

Большинство современных бурильных установок оборудованы полыми снарядами, оснащёнными реверсивными замками, которые не допускают движение инструмента в обратную сторону.

Режущие части шнека в процессе бурения охлаждаются за счёт разрабатываемого грунта, а разработанная порода поднимается вверх по спиралям. Это позволяет проводить бурения без остановок, значительно уменьшая временные и энергетические затраты на создание водоносной скважины.

После выполнения проходки, глубина которой составляет 1,5 – 2,0 м, шнек извлекается, и в скважину устанавливаются . Диаметр водозаборной скважины, пробуренной при помощи шнека, составляет 50 – 200 мм и зависит от размера используемого инструмента.

Обрушение стенок скважины предотвращают обсадные трубы. Особенно это важно для рыхлых несвязных грунтов, поэтому у бурильщиков существует правило: использовать при проходке супесей и суглинков шнеки с расположением лопастей под углом 30 – 60º, а при бурении песков плотного сложения инструмент с лопастями под углом 90º.

При меньшем наклоне витков шнековой спирали больше несвязного отвала выносит на поверхность шнек.

Шнековое бурение не требует использования промывочной жидкости, разработанная при помощи долота порода выносится на поверхность на лопастях инструмента

Плюсы и минусы применения шнека

Шнековый метод бурения позволяет произвести устройство скважины максимально быстро, при условии, что размер шнека и угол наклона долота были подобраны правильно.

К достоинствам шнекового бурения относят:

грунт поднимается на поверхность сразу в процессе бурения;
высокая скорость углубления в грунт без технологических остановок;
нет необходимости делать промывку ствола скважины;
компактной шнековой установкой или ручным шнеком можно бурить внутри дома (в подвале);
нет необходимости поднимать на поверхность первое звено и разбирать/собирать буровую колонну как при колонковом методе.

Главным недостатком шнекового бурения можно считать невозможность работы на сыпучих и очень твёрдых грунтах, но в то же время шнек – идеальный инструмент для бурения в суглинистых, смешанных (глина и супесь) и мягких глинистых грунтах.

Ещё один недостаток, ограничивающий применение шнека для устройства водоносных скважин – необходимость применять ударно-канатный способ для очистки ствола от отваленной породы.

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

Разрушение породы при помощи долота.
Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

заглубление в грунт долота большого диаметра;
вращение долота под воздействием ротора;
установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

О том, как сделать буровой станок своими руками, вы сможете прочитать в другой нашего сайта.

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.

Если вы решили пробурить на участке скважину на воду собственными силами, то канатная методика бурения – именно то, что вам требуется. Этот простой способ может применяться на разных типах грунтов. Для выполнения работы вам не понадобится привлекать специальную строительную технику. Относительно компактную и несложную установку для бурения по этой технологии можно соорудить своими руками. Благодаря подробной видео инструкции в конце статьи вам будет проще разобраться в процессе и выполнить его самостоятельно.

Ударно-канатный метод выполнения проходок заключается в постепенном разрушении породы посредством её дробления. Для разрушения грунта используется долото, а для очистки забоя применяют специальные желонки.

Данная технология позволяет выполнить гидротехническое сооружение с высоким дебетом. При этом гарантируется продолжительный срок службы скважины (он может превышать 80 лет). Самое главное достоинство канатного бурения – это простота и доступность. Именно поэтому таким способом проще всего самостоятельно сделать скважину на воду.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств данного метода стоит перечислить следующее:

При бурении таким способом не нужно снабжать буровую установку промывочным раствором или водой.
Бурение можно проводить даже в породах, впитывающих промывочные жидкости.
К освоению скважины можно приступить сразу после проведения бурильных работ.
Данная технология позволяет избежать засорения водоносного горизонта.
Ударно-канатное бурение может проводиться со значительными начальными диаметрами скважины (50 см и больше).
Такой способ бурения позволяет брать раздельные пробы грунта в процессе выполнения работ.
Возможность бурения проходки своими руками.

Однако такая технология имеет свои недостатки:

Главный минус – невысокая скорость выполнения работ.
Выполнить скважину на воду в некоторых разновидностях песчаных грунтов не получится.
Этот метод не подходит для выполнения скважин значительной глубины.
Канатно-ударным способом можно выполнять только вертикальное бурение.

Оборудование и инструменты

Чтобы выполнить скважину на воду по такой технологии своими руками, вам понадобится специальное оборудование, состоящее из следующих составных частей:

Штанга ударная.
Для подвески бурильного снаряда понадобится прочный канат или трос.
Канат будет крепиться к вышке, оборудованной блоком с лебёдкой.

Главным инструментом установки считается забивной стакан. Он напоминает кусок трубы с приваренной снизу режущей кромкой. Эта кромка делается из высокопрочной стали и имеет скос к центральной оси приспособления. Благодаря ей снаряд может глубоко проникать в породу в момент удара. В верхней части бурильного снаряда расположена наковальня. Это место удара штанги.

Внимание: метод канатного бурения требует возведения вышки, которую удобно выполнить в виде треножника.

Треножник можно соорудить из труб или деревянных балок. Вышку стоит делать такой высоты, чтобы она превосходила длину снаряда для бурения. Это позволит поднимать его над уровнем земли на нужную высоту. В верхней части вышки устанавливается блок, через который пропускается трос или канат.

Совет: самое простое приспособление для поднимания снаряда, которое можно выполнить своими руками, – это обычный ворот, наподобие колодезного.

Бурение в мягких несыпучих грунтах

Чтобы выполнить скважину на воду ударно-канатным способом в несыпучих мягких грунтах, нужно использовать забивной стакан. Такая порода хорошо прилипает и закрепляется в стенках снаряда. Что касается песчаных грунтов, то сыпучие частицы песка не смогут удержаться в полости стакана. В этом случае используют другие бурильные снаряды.

Метод бурения с использованием забивного стакана выполняется в таком порядке:

При помощи лебёдки бурильный снаряд приподнимается над забоем и резко опускается вниз.
В момент удара об породу кромка стакана захватывает часть грунта.
Для дальнейшего углубления снаряда в породу используется ударная штанга. Она бьёт по наковальне на стакане и способствует углублению снаряда.
После нескольких ударов полость снаряда будет полностью заполнена породой. Стакан поднимают на поверхность. Благодаря силе трения мягкий несыпучий грунт хорошо задерживается в полости бурильного снаряда.
После очищения стакана от грунта продолжают дальнейшие бурильные работы.

Бурение в сыпучих породах

Метод с использованием желонки заключается в следующем:

Внизу желонки расположен специальный клапан, открывающийся в момент удара снаряда о породу. Благодаря этому грунт попадает внутрь.
Когда снаряд поднимают на поверхность, клапан сам собой закрывается под тяжестью находящейся внутри породы. В итоге сыпучий грунт не может высыпаться из желонки.
После подъёма на поверхность снаряд освобождается от породы, и бурение продолжают дальше.

Если канатная технология бурения своими руками выполняется на однородном сыпучем грунте или в местах, где есть прослойки такой породы, то возникает большой риск засыпания забоя. В этом случае стоит придерживаться следующих рекомендаций:

По мере углубления забоя стенки скважины необходимо укреплять при помощи обсадных труб.
На первой трубе обязательно выполняется конусный расширительный башмак.
В процессе углубления скважины обсадные трубы под собственной тяжестью или вследствие несильных ударов опускаются глубже в забой.
Обсадные трубы выбирают так, чтобы их диаметр был чуть больше, чем диаметр бурильного снаряда. Это позволит трубе срезать лишнюю породу со стенок проходки в момент опускания.

Бурение в твёрдой породе

Ударно-канатным способом можно выполнить гидротехническое сооружение на воду даже в твёрдой породе. В этом случае в качестве бурильного снаряда используется долото. Если бурение будет проводиться своими руками, придерживаются следующей последовательности действий:

В момент удара долота о твердую породу происходит её раскалывание и дробление.
Для подъёма со дна забоя измельчённой породы используют желонку.

Внимание: поскольку работа ведётся в твёрдой породе, обсадная колонна не может срезать грунт со стенок проходки. Для этих целей используют специальный расширитель. Он имеет резцы, которые могут двигаться.

Чтобы опустить расширитель на дно забоя, его резцы нужно сложить. В итоге приспособление свободно пройдёт через обсадную трубу.
Когда расширитель выходит за пределы обсадной трубы в забой, его резцы сами раскладываются благодаря наличию специальной пружины. В итоге они могут срезать грунт со стенок скважины, расширяя сечение для прохода обсадной колонны.
В процессе выполнения бурения могут попадаться водные линзы. Если они попадут в забой, то сильно помешают работам, поэтому очень важно устанавливать обсадные колонны даже при работе на твёрдых грунтах.
Для перекрывания водоносной линзы необходимо, чтобы нижняя часть обсадной трубы упиралась в твёрдый пласт, находящийся под линзой. Затем прибегают к откачиванию жидкости. После этого из забоя извлекаются частицы породы. Для этого используют желонку.

Важные нюансы

При выполнении скважины на воду ударно-канатным способом стоит придерживаться следующих правил:

Перед началом буровых работ производится откапывание шурфа. Он должен быть длиной 5 м и шириной 1,5 м. Глубина шурфа может доходить до 2 м. Его устройство нужно для защиты забоя от обвала верхнего сыпучего пласта земли. Стенки траншеи нужно укрепить при помощи дощатых щитов. После этого можно приступать к установке вышки.
При ручном выполнении забоя обязательно выполняется контроль его вертикальности. В противном случае искривление может привести к тому, что обсадную колонну будет очень сложно или невозможно установить.

Стоит знать: бурильный снаряд значительной длины способствует сохранению ровности забоя. Именно поэтому рекомендуется использовать снаряды длиной не менее двух метров.

Канатный способ бурения подразумевает использование тросов с большим запасом прочности. Он должен быть в состоянии выдержать вес самого снаряда и штанги. Помимо этого в момент подъёма он подвергается сильным нагрузкам на разрыв под тяжестью породы.
В ходе такого бурения может возникнуть ситуация, когда снаряд будет заклинен в забое из-за попадания твёрдой породы. Поэтому толщина троса должна быть не менее 1 см.

Видео о том, как выполнить забой самостоятельно: