Способы бурения скважин на воду
Водозаборные скважины входят в систему автономного водопровода, который необходим для добычи питьевой воды в частном доме, или на даче. Существуют различные способы бурения скважин на воду. Чтобы вынуть рыхлую землю, наполненную водой, применяют желонку, для глинистого и скального типа грунта используют вращательный и вибрационный принцип бурения.
Изначально использовали руной метод бурения скважин для воды. Данный процесс отличался трудоемкостью, длительностью. Не на каждом участке можно было сделать скважину. Механизированные методы пришли на смену ручным, и работа по бурению источников стала легче.
В основе механизированного способа лежит разрушение почвенных слоев и поднятие их наверх. Выделяют сухой способ, при котором не нужную почву удаляют из шахты посредством разных механизмов, или гидравлический метод, когда излишки почвы вымываются с помощью сильного напора воды, либо самотеком.
Общие сведения. Разновидности методов бурения
К механическим типам бурения относятся:
1.вращательное бурение, когда почва разрыхляется посредством вращения.
2.ударное бурение, когда почву разрушают с помощью ударов бурснарядом.
3.вибрационное бурение, когда почвы разрабатываются с помощью высокочастотных колебаний.
Способ, при котором применяют вращение, отличается высокой производительностью, до пяти раз превышающая эффективность ударного метода, и до десяти раз вибрационный. Вращательный тип обойдется хозяину скважины недорого, метод считается доступным. Он применяется, как основной способ бурения вручную.
Вращательный тип для обустройства скважины имеет свои разновидности. К ним относят:
1.колонковый тип.
2.шнековый тип.
3.ударно – канатный тип.
4.роторный тип.
Все виды бурения с помощью вращения имеют свои нюансы, выполняются с помощью специального оборудования. Чтобы выбрать подходящий тип бурения, необходимо познакомиться с каждым методом.
Подробности
Колонковый тип
Нюансы колонкового типа
Колонковый тип относится к вращательному способу механического типа. С помощью него извлекают глинистый тип почвы, либо песчаные почвы плотной консистенции кернами в форме цилиндра. В качестве бурового снаряда выступает толстостенная труба из металла.
Сверху снаряда присоединяются штанги к специальному месту, они необходимы, чтобы наращивать буровую колонну. Снизу снаряд оснащается коронкой, которую выбирают в зависимости от типа почвы на участке бурения.
Кольцеобразная коронка разрушает почвы, проходя сквозь слои почвы. Внутри керн не разрушается. Чтобы сделать процесс бурения легче, когда работы ведутся в суглинистой твердой почве, глине, в скальном типе грунта, для забоя подается жидкость для промывки.
Внимание! При колонковом способе почвы не разрушаются, их захватывают с помощью колонковой трубы, вытаскивают керном в форме цилиндра.
Почвы после забоя можно удалять из шахты промывкой, для этого нагнетают в нее большой объем воды. Вместо промывки водой можно использовать продувку с помощью сжатого воздуха, который доставляют внутрь с помощью компрессора. Данный метод применяют, чтобы обустраивать скважины, достигающие тысячу метров в глубину, 8-20 сантиметров в диаметре.
Бурят скважины с помощью установок марки ЗИФ, либо УКБ, либо УГБ, которыми оснащены КАМАЗы, КРаЗы, тракторы. В ручном типе бурения трубу колонкового типа делают более короткой, она называется стаканом, либо колоколом. У колонковой трубы конструкция похожа на стакан, который перевернут.
Колонковый метод для бурения применяют, если:
1.разведывают полезные ископаемые.
2.бурят разведочные скважины.
3.бурят водоносные скважины, не зависимо от глубины, безфильтровые источники в скального типа грунте.
Если устраивают частные скважины, то колонковый тип применяется до начала шнекового, либо роторного бурения. Метод позволяет сделать разведку с подготовкой скважины. Также применяют колонковый тип совместно с ударно-канатным видом. Глинистый тип почвы бурят с помощью колонковой трубы, далее более рыхлые слои из песка, гравия, галечника удаляют желонкой, почвы просто не задерживаются колонковым устройством.
Данный метод имеет более низкую производительность по отношению к шнековому типу. При шнековом бурении процесс идет быстрее, но не удается извлечь отработанные почвы наружу в полном объеме. Методы практически не применяют совместно. Но если так случается, то с помощью шнека выкапывают начало шахты.
Внимание! Керны в виде столбиков помогают сделать разрез почвы, что позволяет изучать грунт.
Набор инструментов и оборудования в колонковом типе
Чтобы выполнить бурение колонкового типа, нужны особые инструменты. К ним относят:
1.коронки для бурения, сделанные из алмазного материала, либо стали. Победита, вольфрама.
2.труба колонкового типа.
3.труба, с помощью которой поднимают шлам.
4.штанги, которыми наращивают колонну для бурения.
5.муфты, переходники для стыковки труб, сальник для промывки.
Когда бурят скальные породы, то коронка быстро приходит в негодность, ее следует менять. Коронка сделана из дорогого материала, который выдерживает большие нагрузки, самым распространенным вариантом из материалов считается алмазный материал. Все инструменты следует располагать ровно по отношению к буровой оси.
Особенности технологии
При колонковом типе проходят почвы, сохраняя их в трубе за счет плотной консистенции. Керн выталкивают из трубы, простукивая с помощью кувалды.
Пошаговый процесс работы:
1.Коронка для бурения стыкуют к трубе колонкового типа.
2.к трубе присоединяют штангу, с помощью которой наращивают оборудование.
3, штангу сверху закрепляют внутри станка для бурения.
4.колонна для бурения вращается посредством станка, ввинчиваясь в почвы.
5.керн заполняет трубу.
6.пройдя до 70 сантиметров колонну извлекают на поверхность, отсоединяют штанги, чтобы полностью извлечь колонковую трубу.
7.породы удаляют из трубы.
8.оборудование вновь помещают в шахту, наращивая оборудование с помощью штанг.
Данный процесс происходит до достижения водоносного слоя, далее на пятьдесят сантиметров скважина должна заглубиться в почву, которая считается водонепроницаемой и лежит ниже. Если цель проходки не фиксация водоносного пласта сверху, значит, почвы можно бурить, применяя промывочный способ. В этой ситуации промывочная жидкость подается с помощью шланга в трубу. И раствор удаляет почвы наружу.
Плюсы и минусы метода
Колонковый тип бурения считается быстрым из других механических типов. К недостаткам относят невозможное удаление из шахты рыхлых почв, галечников, наполненных влагой. Для работы в скальных почвах нужно применять долото.
Данный способ имеет немало плюсов. К ним относят:
1.Высокий уровень производительности, можно сооружать скважины, имеющие глубину более ста метров.
2.снижение нагрузки на оборудование.
3.оборудование для бурения может быть мобильным и компактным.
Внимание! Колонковый тип бурения относится к самым скоростным способам разработки скважин. Скважину на песчаном участке можно оборудовать в течение одного дня. Если делать скважину вручную, то потребуется гораздо больше дней.
Шнековый тип бурения
О методе
В частном доме нередко используют шнековое бурение. При этом типе бурения не требуется дополнительное оборудование, чтобы извлекать разрабатываемую почву из ствола источника. Способ похож на ввинчивание, одновременно можно углублять проход шахты, и устранять почвы.
Монтаж ведется с помощью шнека в виде стержня, имеющего лопасти из металла. Углубляясь в почвы, шнек рушит их, грунт задерживается на лопастях. Конструкция шнекового устройства не позволяет целиком удалять из забоя породы. Данный метод удобен для устранения верхнего уровня почвы.
Внимание! Шнековый метод считается быстрым, не затратным, но при нем требуется организация емкости, чтобы заполнять промывочной жидкостью.
Данное бурение применяют во многих сферах, при устройстве скважин геологических разведок, во время укладки коммуникаций, во время устройства скважин буронабивного типа, частично во время бурения скважины на воду.
Способ принято применять при строительстве колодца абиссинского типа. Бурением разрушается почва сверху, и облегчает строительство скважины –иглы в плотном типе грунта. Этим методом можно разрабатывать скважины, имеющие глубину до тридцати метров при рыхлом и мягком типе почвы, до двадцати метров, если почвы средне – плотные. Когда заканчиваются работы шнеком, устанавливается обсада, то шахту очищают с помощью желонки.
Шнековый метод не применяют в скальном типе почвы. С помощью него можно частично начать проходку скважины, максиму до ста двадцати метров. Далее его совмещают с роторным типом, либо колонковым типом, или ударно – канатным.
Необходимое оборудование
Бурение с помощью шнека требует наличие специальной установки для бурения. Главный механизм представлен инструментом для бурения в виде винта. Деталь производят из металла высокой прочности. Заглубляя инструмент в почву, его наращивают с помощью шнеков подходящего размера.
Иногда в комплект входят долота лопастного типа. С помощь них можно пройти рыхлые почвы, иногда применят долота для твердых типов почвы. Они имеют круглые, либо конусообразные головки.
Внимание! Для труднодоступных мест подходят установки, которыми оснащены автомобили с мощным типом двигателя.
Современные установки имеют полные снаряды, имеющие реверсивные замки, чтобы инструмент не двигался в обратном направлении. Разрабатываемый грунт охлаждает режущие детали конструкции в шнеке. Разработанный грунт вынимается наружу, проходя по спиралям. Это делает процесс бурения беспрерывным, при этом уменьшаются траты на энергию и время.
Особенности технологии
Когда проходят слой почвы до двух метров, следует извлечь шнек, чтобы в скважину вставить обсаду. С помощью шнека можно пробурить скважину, имеющую диаметр от 50 до 200 миллиметров. Размер зависит от параметров оборудования для бурения.
С помощью обсадной трубы предотвращают обрушение стен шахты. Установки обсады требуют в скважинах с рыхлыми несвязными почвами. При бурении супесей, суглинистых почв применяют шнеки, у которых лопасти располагаются под углом тридцать – шестьдесят градусов. Если бурить песчаные почвы плотного типа, применяют лопасти с углом расположения в девяносто градусов. Если шнеки имеют меньший наклон спиральных витков, то на поверхность выкидывается большее количество несвязного грунта.
Внимание! При шнековом типе бурения не нужна жидкость для промывки, разработанные породы извлекаются при помощи лопастей.
Положительные характеристики метода
С помощью применения шнека можно обустроить скважину в короткие сроки. При этом по шнек, наклон долота должны подходить по размеру скважины. К плюсам метода относят:
1.почвы удаляются из скважины сразу во время работ.
2.возможность быстрого непрерывного углубления в почву.
3.не нужно промывать ствол скважины.
4.с помощью компактной установки можно выполнить бурение в подвальном помещении дома.
Основным недостатком метода считается невозможность проводить бурение в сыпучем типе почве, также на очень твердом типе грунта. Однако с помощью шнека бурят на суглинках, смешенном типе почвы (супеси с глиной), мягких глинистых почвах.
При устройстве водоносных скважин приходится совмещать метод с ударно-канатным, чтобы очищать ствол от грунта. Это качество относят к недостаткам способа.
Внимание! Шнек-змеевик применяется при ручном методе бурения. Устройство способно разрушать породы, захватывая ее лопастями, чтобы извлечь наверх.
Роторный метод бурения
О методе
Метод относится к вращательно-вибрационному типу бурения. Во время процесса разрушается грунт с помощью долота, который двигается под действием ротора. Двигатель автомобиля приводит в действие ротор, либо для этого используют отдельный электродвигатель с приводным валом.
Для удаления из скважины почвы применяют промывку прямого, или обратного типа. Жидкость подается в ствол самотеком, либо с помощью насоса.
Внимание! Артезианские скважины бурят роторным типом, применяя долот.
Бурение этим методом применяют, чтобы разрабатывать скважины в скальном, полускальном грунте, если скважины до ста пятидесяти метров глубиной.
Чтобы проводить бурение, соблюдая такие условия, как:
1.участок в гидрологическом разрезе должен быть изучен, должно быть понятно, что бурить придется скальные грунты. Должно быть известно, на каком уровне залегают водоносные пласты.
2.вода под землей имеет напор, характерный для артезианских источников.
3.можно бес проблем доставлять техническую воду, чтобы промывать скважину.
Данный тип бурения можно применять в течение всего года в теплых районах страны. В северных регионах период времени ограничен, потому что жидкость для промывания может замерзнуть.
Набор инструментов
Бурение проводят, применяя рамную, либо решетчатую вышку, на ней располагают подъемное устройство, и другие механизмы устройства. С помощью вышки можно осуществлять подъем и спуск в источник колонны для бурения.
В составе колонны такие элементы конструкции, как:
1.вышка рамного, либо решетчатого типа.
2.двигатель с приводным валом.
3.ротор с бурильной колонной.
4.насос, чтобы очищать ствол.
5.оборудование для подъема, вертлюг, магистраль напорного типа, сальники.
Если установка размещена на автомобиле, то используют его двигатель. Мощность двигателя регулирует количество оборотов бурового оборудования. Зубчатое устройство в роторе заставляет вращаться главную трубу, далее начинает вращаться долото. Устройство изготавливают разной формы, применяя материалы высокого качества, к примеру, стальную с алмазным покрытием.
Внимание! Тип грунта влияет на выбор размера, формы долота, чтобы придавать процессу бурения наибольшую эффективность, ускоряя проходку.
Нюансы технологии
При роторном типе бурения следует соблюдать этапы работы. Выделяют 3 основных этапа:
1.разрушают породы, применяя долото.
2.выносят разрушенные породы наружу, применяя поток жидкости.
3.укрепляют скважину обсадной трубой.
Промывка имеет два способа: обратный, прямой. Условия работы влияют на тип промывки: глубина скважины, тип грунта.
В частном доме при бурении ротором применяют прямую промывку. Она состоит из таких этапов, как:
1.в почву помещают долото с большим диаметром.
2.вращают долото, применяя ротор.
3.ставят бурильные трубы, утяжеленные трубы между ротором с долотом.
4.с помощью насоса напором удаляют грунт.
5.устанавливают обсадную трубу.
6.бурят с помощью долота малого диаметра, повторяя процесс бурения снова.
Если применяют обратную промывку, то почвы удаляются с помощью труб в бурильной колонне, жидкость заливают между трубами и стенами шахты.
Вода стекает без напора в приготовленную емкость, где ее очищают от мусора, далее возвращая ее в колонну, чтобы удалить еще новые почвы.
Плюсы роторного типа
С помощью ротора можно осуществлять бурение глубоких скважин с водоносными слоями в известняке. К другим плюсам относят следующие качества:
1.высокий уровень качества при вскрытии водоносных слоев в скальном грунте.
2.можно строить скважины с большим сечением, равным 20 метров.
3.процесс бурения быстрый, малые траты энергии.
К недостаткам относят необходимость промывать скважину. У метода больше плюсов, чем минусов, поэтому данный недостаток нивелируется количеством положительных характеристик.
Как выбрать подходящий способ?
Все методы можно применять для монтажа скважины на воду. Как выбрать правильный метод:
1.колонковый тип лучше применять, если почвы на участке глинистые пластичные. Метод применяется в большинстве случаев, иногда совместно с ударно-канатным типом.
2.шнековый тип применяется так же, как и колонковый. Но имеет плохую очистку ствола, поэтому необходима при работе желонка, либо промывка скважины.
3.роторный тип подходит для скальных пород.