Ударно канатне буріння свердловин своїми руками

Ударно-канатне буріння відомо з давніх часів. З його допомогою можна бурити глибокі свердловини для знаходження водоносного шару, не використовуючи спеціальну техніку. Перевага даного методу полягає в простоті і доступності обладнання, можливості проходження глибоких шарів грунту за короткий проміжок часу.

переваги методу

Ударно-канатне буріння має ряд переваг:

• Збільшення терміну експлуатації свердловини;
• Можливість створення джерела води, що володіє досить великим діаметром;
• Виняток ризику забруднення води попаданням домішок грунту в процесі буріння;
• Можливість контролю рівня води на різних горизонтах грунту;
• Висока ефективність застосування при бурінні свердловини взимку з економічної точки зору.

До недоліків можна віднести труднощі при бурінні свердловин в сипких грунтах і уповільнення процесу буріння при створенні свердловини на великій глибині.

обладнання, що застосовується

Обладнання, що використовується при технології ударно-канатного буріння, називається буровим снарядом ши-тцу. Він складається з каркаса, блоку з лебідкою, штанги, троса і забивного склянки. Забивний стакан виготовляється з частини металевої труби, що закінчується ріжучої крайкою, яка має гарну міцність і скошеної у внутрішню частину склянки. Трохи вище розташовується ковадло, ударами по якій проводиться забивання склянки. Лебідка використовується для спуску і підняття склянки.
Каркас снаряда є вишкою, що має вигляд триноги, розміри якої повинні за пропорціями відповідати величині штанги. Щоб дістати забійний стакан було легше, висота вежі повинна перевищувати його довжину на 1,5 або більше метра. Її можна зробити самостійно з металевих труб або колод. Всі деталі застосовуваного при ударно-канатному бурінні обладнання можуть бути виготовлені будинку своїми руками.
Трос повинен мати достатню міцність. Зазвичай використовується сталевий товщиною 12 мм і більше. Значний запас потужності необхідний для витримування навантажень нестандартного вигляду, які можуть виникнути в процесі роботи. Велике навантаження на трос виникає при підйомі увійшов в грунт склянки, також може відбутися заклинювання всередині свердловини склянки, що містить досить великий фрагмент породи.

виготовлення лебідки

Лебідка являє собою підйомний блок, через який проходить трос, до якого кріпиться склянка або желонка. При бажанні його можна зробити своїми руками. Для виготовлення можна використовувати колоди, в центр яких з торцевого боку для надання більшої міцності забита металева труба або сталевий пруток. Перед забиванням металевої деталі можна просвердлити отвори на торцях колоди з меншим діаметром, ніж діаметр деталі. Це дозволить спростити забивання осі і зробити міцніше її фіксацію.
Щоб не відбувалося провертання, на один з кінців осі, що виходять з колоди, приварюються спеціальні вушка. На інший кінець приварюється ручка, яку можна зробити з відрізка труби, надавши їй форму літери «Г». Воріт закріплюється між стійок каркаса, на нього намотується трос при опусканні або піднятті зі свердловини інструменту, ударах по склянці і його подальшому витяганні, наповненого грунтом.

технологія процесу

При ударах штангою по ковадлу відбувається забивання склянки в грунт. Потім його піднімають за допомогою лебідки наверх разом з потрапили в нього грунтом, висипають грунт і опускають стакан знову. Цей процес триває до досягнення необхідної глибини. Найкраще використовувати ударно-канатне буріння з застосуванням забивного склянки на містить глину м'якому грунті. При використанні склянки при проходженні сипучих порід вони висипаються з нього в свердловину через недостатню величини сили тертя, яка могла б пов'язувати частки породи між собою.
Дана технологія менш трудомістка в порівнянні з ударно-обертальним бурінням на глибині понад 10 м. При ударно-обертальному бурінні досить високий ризик деформування штанги і викривлення її ходу, значна кількість часу витрачається на з'єднання і від'єднання штанг. Також утруднення може викликати розрив з'єднання при бурінні або потрапляння на шляху бура каменів.

Порядок роботи

1. На місці майбутньої свердловини риється шурф зі сторонами 1,5 × 1,5 м і приблизно такий же глибиною. Запобігти осипання грунту зі стін шурфу дозволить обшивання їх дошками.
2. Над точкою буріння встановлюється каркас вишки.
3. Проводиться кріплення забивного склянки (якщо грунт сипучий або належить проходження водоносного пласта - желонки). Забивають інструмент вглиб грунту на 0,5 - 1 м, потім виконують його підйом для видалення потрапив всередину грунту.

Для буріння надмірно щільного грунту можна використовувати додаткову штангу для обважнення склянки, закріпивши її на трос вище забивного склянки. Штанга являє собою сталеву трубу, що має кріпильні насадки.

Етапи роботи

1. Підйом забивного склянки за допомогою лебідки з подальшим різким опусканням вниз.
2. Впровадження склянки в пласт породи і загарбання деякого його кількості.
3. Силою тертя частинки грунту утримуються всередині склянки.
4. Для поглиблення снаряда всередину свердловини піднімають і опускають ударну штангу, що ударяє по розташованої на верхній частині склянки ковадлі.
5. Після виконання ряду ударів, снаряд піднімають на поверхню, висипаючи увійшов в нього грунт.
6. Потім цикл роботи повторюється заново.

Буріння в умовах сипучого або твердого грунту, що містить камені

На сипучих грунтах замість забивного склянки переважно використовувати желонку. Це відрізок сталевої труби, в нижній частині якого є затримує грунт клапан. Коли желонка входить в грунт, відбувається відкриття клапана. У момент підйому желонки вгору клапан закривається, перешкоджаючи висипання набилася всередину грунту.
Бурити твердий грунт зручно за допомогою бурового долота. Його удари дозволяють розколоти камені на дрібні частини, які можна потім підняти, використовуючи желонку. Для роботи на твердому грунті встановлюються обсадні труби з розширювачем, що збільшує діаметр конструкції.

Використання обсадних труб

Краї свердловини рекомендується обсаджувати спеціальними трубами зі сталі, азбесту або пластику. Найбільш легкими, недорогими і простими в установці є пластикові труби. Обсадні труби мають таке призначення:
• Дозволяють запобігти осипання грунту зі стін свердловини при механічному впливі, яким супроводжується процес буріння.
• Перекривають потрапляння в свердловину води з розташованих вище водоносних пластів.
• Виключають забруднення дна свердловини при її експлуатації.
Забивання труб проводиться одночасно з поглибленням свердловини. Перша ділянка обсадної труби слід обладнати розширювальним черевиком, мають конусоподібну форму. Для вільного проходження забивного склянки всередині труб їх діаметр повинен перевищувати його ширину. Опускаючись в свердловину під тиском власної ваги або під невеликим загрозою фізичної розправи, вони виробляють зрізання з бічної поверхні свердловини деякої кількості грунту.

Використання розширювача

При бурінні твердих порід розширювач дозволяє зрізати грунт, що знаходиться на стінках свердловини. На розширнику є рухливі різці, що складаються при просуванні його всередині обсадної труби. Після досягнення нижнього відділу труби і зіткнення з грунтом різці розкриваються завдяки наявності в їх механізмі спеціальних пружин. Зрізання різцями розширювача породи дозволяє збільшити діаметр свердловини.
Проходження проміжного шару, що містить воду
Пройти проміжний водоносний шар грунту можна, використовуючи установку обсадних труб. Вони забиваються в пласт ґрунту, що знаходиться трохи нижче водоносного. У міру проходження проводиться відкачування скупчується води і видалення з дна свердловини змішаного з водою ґрунту желонкою. При використанні забивного склянки слід надати знаходиться на дні рідкої суміші велику в'язкість і густоту, підсипаючи в свердловину грунт.

різновиди желонок

Желонкою можна не тільки вичерпувати знаходиться на дні рідку суміш, а й подавати цементний розчин в свердловину, проводити відбір рідини для перевірки при проходженні водоносного пласта.
Желонки можуть бути наступного виду:

1. У вигляді труби, що має знизу плоский або увігнутий клапан і ручку, до якої прикріпляється трос у верхній частині.
2. Обладнаної поршнем, який виконує всмоктування розчиненого у воді грунту при кожному ударі штангою.
3. Желонка пневматичного виду, що має дві камери - повітряну і пісочну. Її заповнення робиться завдяки створенню в камері високого тиску.

Желонка першого виду називається звичайною або клапанної. Розрізняють три типи клапанів:

1. Плоский клапан, може виготовлятися зі сталі, гуми або бути комбінованим. Призначений для очищення свердловини від мулу.
2. Кульковий клапан. Якщо приварити до нього кілька металевих зубців, з його допомогою можна буде також рихлити ґрунт. Він може бути виготовлений самостійно з пластикового м'яча, що застосовується в «сухому басейні». На його поверхні робиться надріз, в який закладається свинцева дріб в суміші з епоксидкой. У желонкою також встановлюється обмежувач для кулькового клапана.
3. Клапан «карбюратор».

виготовлення желонки

Для виготовлення желонки з кульковим клапаном можна взяти трубу приблизно 90 мм в діаметрі, сталевий перехід і кулька, наявний в підшипнику. Для щільного прилягання кульки до переходу їх притирають наждачним папером. Після заточування переходу кулька розміщується всередині нього. Погіршити желонку можна затоку в її верхню частину бетон. Якщо замість переходу використовується шайба з розширюється у вигляді воронки верхом, до неї приварюється металева решітка та дуга, виконана з відрізка товстого дроту для кріплення троса.

наповнення желонки

На відміну від забивного склянки, який скидається з досить значної висоти - не менше 2-х м від місця буріння, желонку кидають вниз з висоти 0,3-0,5 м. Для її наповнення цей процес повторюється кілька разів. Це дозволяє зібрати таким чином знаходиться на дні змішаний з водою пісок або дрібний гравій. Для збору крупного гравію застосовується желонка пружинного типу.

вертикальність буріння

Дуже важливо при бурінні стежити за строго вертикальним розташуванням осі свердловини. Навіть мінімальне її викривлення може стати перешкодою для опускання обсадних труб, приводячи до зупинки роботи. Полегшити збереження вертикальності проходження дозволить використання забивного склянки довжиною 2 метри і більше.