Все об ударно-канатном бурении

Ударно-канатное бурение – метод, предусматривающий обустройство гидрогеологических скважин путем разрушения почвы специальным орудием. Главное преимущество такого подхода заключается в доступности и высокой скорости выработки. Для выполнения задачи не нужно обладать особыми знаниями, для установки бура можно задействовать ходовые материалы.

Примечательно, что ударно-канатный метод бурения был востребован еще в древности. Впервые упоминание о нем происходит в письменах Конфуция. Сегодня метод не менее популярный, но для обустройства выработки используют разные приспособления. К наиболее распространенным инструментам относят:

• лебедку и блок;
• штангу для бурения;
• стакан;
• каркас установки.

Стакан – основной инструмент забивки. Это кусок металлической трубы, ее толщины хватает для выдерживания внушительных нагрузок, с которыми сталкивается установка. В нижней части трубы предусмотрена режущая кромка, с помощью которой происходит обработка каменистых грунтов.

Спуск и подъем стакана происходит посредством предусмотренной конструкцией лебедки. При этом во время подъема попавший внутрь трубы грунт удерживается. Достигается такой результат с помощью сил трения. Для глубокого проникновения оборудования в грунт используется ударная штанга. Проведение работ по обустройству скважин начинают с подготовительных мероприятий. Сначала формируют площадку для установки треноги будущей конструкции. Для этого требуется вырыть котлован размерами 1,5х1,5 м и глубиной не менее 2-х метров. В образованный приямок устанавливают буровую вышку. При этом на стенках шурфа рекомендуется установить щитовые дощатые конструкции, которые предотвратят обвал грунта.

Второй этап – установка треноги, ее можно собрать своими руками. В верхней части пирамиды монтируют лебедку с тросом, на котором закрепляют ударный инструмент. Важно при этом учесть, чтобы ориентация конструктивных деталей была вертикальной.

Далее выполняют следующие этапы работ:

• с высоты 2-х метров с помощью штанги погружают самодельный забивной стакан в грунт, чтобы разрушить его и вытащить часть на поверхность;
• поднимают стакан вверх лебедкой или с помощью колодезного ворота рабочего органа;
• извлекают частицы раздробленного лезвием стакана грунта;
• освобождают снаряд от оставшихся грунтовых фрагментов;
• повторяют цикл.

Выбор бурового инструмента установки зависит от характеристик обрабатываемого грунта. В некоторых случаях для ускорения обустройства скважин грунт увлажняют, поливая участок выработки водой. Иногда, наоборот, досыпают сухой грунт.

К достоинствам ударно-канатного способа бурения относят:

• возможность применения буров диаметром от 500 мм при первоначальном бурении грунта;
• разрешение устройства выработок в регионах, где зафиксированы сложные гидрогеологические процессы;
• свободное бурение в безнапорных слоях, вне зависимости от их мощности;
• упрощенная технология, посредством которой удается сократить расходы на оплату труда специализированных бригад;
• быстрое и эффективное вскрытие грунта;
• сокращенные сроки обустройства скважин.

А также плюсом такого метода является возможность проведения работ на отложениях валунно-галечного типа или в местах, где породы имеют рыхлые свойства. Минусы такого бурения – высокая цена, недолговременный срок эксплуатации труб, ввиду их коррозии, и разрушение поверхности. Из-за перечисленных деформаций повышается риск загрязнения питьевой воды неметаллическими включениями.

Процедура бурения скважин данным методом напрямую зависит от того, с каким типом грунта приходится работать, и где находится область протекания подземных вод.

Работа с такими грунтами возможна только в случае использования усовершенствованной конструкции. Модернизированный бур способен оборудовать скважину в глиняных или болотистых землях. Конструкция такого аппарата включает двутавровое долото, укрепленное крестовиной. Для предотвращения обвала устья рекомендуется устанавливать обсадные трубы.

Для обустройства водозабора в песчаных грунтах или плывучих породах необходимо использовать ударные установки с плоскими сосудами, способными собирать землю. Почва прорабатывается бурильным аппаратом медленно, при этом возникает необходимость укрепления полученного отверстия обсадной трубой по всей длине. В процессе бурения сыпучей почвы подвижный участок земли способен уйти, поэтом работу стоит выполнять осторожно, с учетом необходимых требований.

Если основание сложено галечником, гравием или другой каменистой породой, то для бурения скважин следует использовать двутавровое долото. Проработанный слой в процессе вынимают плоской желонкой, оборудованной клапаном. В случае необходимости увеличения ширины ствола рекомендуется оборудовать установку расширителем. С его помощью удастся обвалить стенки ствола и сделать проход шире. А также расширитель способен ускорить выемку обрушившейся породы.

Во время бурения скважины сложности способны возникнуть в случае обработки скальных пород. При работе с таким грунтом стоит учитывать рекомендации по использованию утяжеленного долота. Если при обустройстве скважины в процессе бурения встречаются трещиноватые нижние слои или оползни, необходимо использовать для их проработки долото с круглыми наконечниками или крестовинами.

Работы по обустройству гидрогеологических скважин выполняют с помощью снаряда Шитца. Это особая установка, конструкция которой включает:

• вышку, оборудованную штангой;
• забивной клапан или стакан;
• станок;
• желонку и долото;
• каркас.

Вышку монтируют в заранее подготовленный треножник, который представляет собой конструкцию из стальных труб или деревянных брусьев. Установка конструкции осуществляется с помощью специальных крепежей и отверток. Вверху вышки устанавливают ворот для пропуска через него троса, который будет поднимать и опускать долото. При этом важно учитывать, чтобы общая длина рабочего органа была меньше высоты установки.

Штангу собирают из металлических болванок, а соединение дополнительных деталей происходит посредством использования болтов или фланцев. Чтобы сделать оборудование тяжелым, внутрь образованной полости заливают бетон. Основным бурильным инструментом является стакан. Торец стакана имеет заострение в центре, поэтому при проведении работ снаряд проникает в грунт на большую глубину и без особых усилий. Дополнительно по кромке размещены острые зубья, предназначенные для разрушения влажных пород.

В верхней части стакана оборудовано место, куда бьет штанга в процессе. Оно называется наковальней. В случае использования снаряда больших размеров сохраняется ровная забивка скважины. Длина стандартного оборудования должна превышать 2 метра. Для изготовления желонки используют стальную трубу с диаметром более 90 мм. Внизу находится клапан, открытие которого происходит при соприкосновении установки с землей. Такой подход обеспечивает проникновение земли в снаряд.

Как только оборудование начинает подниматься, клапан под тяжестью грунта закрывается. Тросы изготовлены из стальных канатов, выполненных из соединенной проволоки, что обеспечивает их высокую прочность и долговечность. Толщину троса подбирают в зависимости от массы снаряда забивной штанги. При выборе оборудования во внимание принимают подсчитанное разрывное усилие. Дополнительно рекомендуется учитывать коэффициент безопасности работ.

В некоторых случаях бурение скважин производится с использованием так называемых обсадных стенок. Суть технологии заключается в укреплении ствола скважины специальными трубами, которые выпускают в двух модификациях.

• Муфтовые. Такие трубы с двух сторон оборудованы резьбой. Фиксация обсадных элементов осуществляется посредством предусмотренного резьбового соединения на концах труб.
• С высаженными концами. Стыковка происходит благодаря особой конструкции трубы, на одном из торцов которой расположена высадка. Она представляет собой увеличенное сечение, созданное путем термической обработки. Внутри сечения находится резьба.

Некоторые владельцы загородных участков для обсаживания используют трубы из ПВХ. При строительстве гидротехнического сооружения рекомендуется тщательно подойти к подбору элементов буровой установки.