Буровой снаряд Шитца для пробивки скважин

Буровой снаряд Шитца работает чрезвычайно быстро и просто. В течение дня, если работать вдвоем, со всеми приготов­лениями, можно легко пробить сква­жину диаметром 270 мм до 20 м глу­биной. Буровой снаряд Шитца со­стоит всего из че­тырех несложных инструментов, ко­торые можно изго­товить в кузнице (рис.1).

рис.1: Буровой снаряд Шитца.

Перед бурением в скважину глуби­ной 1 м (делается буравом) устанав­ливают вертикаль­но столб диамет­ром 140-200 мм и закрепляют оттяж­кой за якорь.

На ве­рху столба заранее делают поперечину (в виде глаголицы) с подкосом и бло­ком. Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины. Начина­ют проходку сква­жины тем же буравом на глубину 1 м.

Далее работу ведут коническим стаканом — это основной инструмент. Под­нимают его за веревку на высоту 1-1,5 м и бросают. Стакан врезается в дно скважины, грунт входит в него, уплотняется и удер­живается в стакане, пока его вытаскивают на по­верхность.

Может слу­читься, что стакан будет забирать грунта слишком мало или совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень тверд и сух или состоит из сыпучего песка или песка, напи­танного водой (плывуна). В пер­вом случае надо подливать в за­бой воду, во вто­ром — подсыпать немного земли и незначительно смачивать водой.

Можно также пус­тить в дело цили­ндрический ста­кан или желонку. Последняя и пре­дназначена для проходки сыпучих и оплывающих грунтов, посколь­ку снабжена кла­паном.

Желонка в плывучих грунтах будет успешно за­бирать породу. Но поскольку порода будет заливать скважину, проходку скважины придется ве­сти одновременно с опу­сканием обсадной трубы.

Материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть самыми раз­ными — стальными, асбестоцементными, пласт­массовыми, чугунными. Самый доступный вари­ант обсадная труба из досок (рис.2).

рис.2: Обсадная труба из досок

Обсадную трубу во время проходки скважины опускают до са­мого дна.

Конический стакан мож­но изготовить из двух от­резков труб: в нижней вы­резать клинья кислород­ным резаком, нагреть до пластичного состояния, подогнуть и заварить -получится конус (рис.3).

Рис 3: Конический стакан в современном исполнении

1- Башмак.
2- Конус.

3- Окно для чистки.
4~ Ударная штанга

Но буровым снарядом Шитца невозможно про­бить скважину в породе с крупными валунами и сплошными каменными пропластами.

В таком случае можно использо­вать долота (как при удар­но-вращательном буре­нии) и применить тяжелую ударную штангу. Она мо­жет быть цельной или со­ставной (из отдельных стальных болванок, штанг, заполненных бето­ном). Соединять эти бол­ванки лучше на фланцах с помощью болтов.

По­нятно, что в этом случае уже без лебедки не обой­тись, а веревку придется заменить стальным тро­сом. Он необходим здесь не только из-за прочнос­ти. Дело в том, что плос­кие долота необходимо при каждом ударе повора­чивать на некоторый угол, чтобы они разрабатывали круглую скважину. Осуще­ствлять такой поворот мо­жно с помощью специаль­ного устройства — канатно­го замка

(рис.4).

Рис 4: Канатный замок

Для крепления троса в замке его протягивают во втул­ку, конец расчаливают на отдельные проволоки, очищают до металличе­ского блеска и вырезают пеньковый сердечник. За­тем проволоки загибают вверх, чтобы они смогли войти в коническую рас­точку втулки, затягивают туда канат и заливают ка­ким-либо легкоплавким металлом или сплавом. Втулка с закрепленным ка­натом должна свободно вращаться в замке, пере­мещаться вдоль оси и про­скальзывать при закручи­вании-раскручивании ка­ната.

Таким образом, при поднятии долота трос на­тягивается и раскручивае­тся, поворачивая свободно висящее долото вместе со втулкой на некоторый угол. Когда же брошенное доло­то ударяет в породу, трос в результате снятия нагруз­ки снова закручивается, проворачиваясь в замке.

Конусная гребенка в вер­хней части замка позво­ляет захватить замок с по­мощью ловильного при­способления при аварии, если трос вырвется из за­мка, и вытащить ударную штангу с инструментом на поверхность.

Чтобы сбросить ударную штангу с буровым инстру­ментом с высоты 1-1,5 м, надо оттягивать канат. Для этого удобно и просто ис­пользовать вторую лебед­ку. Например, с этой целью на выходной вал какого-ли­бо редуктора можно уста­новить небольшой бара­бан 6220

мм, а на него не­сколькими витками набросить капроновую веревку (рис.5).

Рис 5: Схема установки для ударно-канатного бурения

Один конец этой веревки с помощью за­хвата укрепить на тросе. При натягивании второго конца веревки руками она будет оттягивать трос. Ес­ли отпустить конец, вере­вка проскользнет по бара­бану и штанга с инстру­ментом упадет в забой. По мере углубления инст­румента в грунт трос не­обходимо протравливать, а при подъеме из забоя на поверхность веревку с захватом отсоединять.

Барабан для оттягива­ния каната можно сделать и с ручным приводом по типу старинного «донец­кого» ворота — диаметром до 2 м из толстых досок.

При каждом подъеме из забоя бурового инстру­мента его надо тщатель­но осматривать, особенно крепление стального тро­са в канатном замке. При заклинивании инструмен­та в забое трос иногда мо­жно вырвать из замка. В этом случае для извле­чения инструмента при­дется изготовить лови­тель

(рис.6).

Рис 6: Ловитель инструмента в скважине

Перед спус­ком ловителя в скважину зубья его надо отвести в крайнее положение, сжав пружины и закрепив зубья штифтами. Когда лови­тель наденется на верх­нюю часть канатного зам­ка — конусную гребенку, то­рец замка приподнимет траверсу, штифты освободятся зубья, и последние под воздействием пружин захватят замок за кони­ческие выступы.

Если проходку скважи­ны вести с обсадной тру­бой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10-15 мм на сторону. Остающийся на стенках скважины лиш­ний грунт будет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять пригодится тяжелая штан­га, которой можно осно­вательно пристукнуть тру­бу и осадить вниз.

 

Технология ударно-канатного бурения скважин: как сделать своими руками

Автор Пётр Андреевич На чтение 6 мин. Опубликовано 25.08.2019

Лучший способ создания скважинной шахты для воды — это ударно-канатное бурение. Дачникам под силу выполнить работы своими руками. Для правильного проведения процедуры потребуется подробная инструкция.

Бурильный инструмент

Метод базируется на дроблении грунта. После разрушения частицы породы извлекаются из котлована. Работы выполняются специальным буровым снарядом Шитца. Существует несколько вариантов рабочего инструмента:

1. Для формирования котлована под скважину в почвах, состоящих из влажной глины или песчано-глиняной смеси, бурильная установка оснащается забивным стаканом. Для его изготовления применяется фрагмент трубы соответствующего сечения.
   Заостренный конец рабочего органа легко разрушает грунтовые пласты. В некоторых исполнениях торец инструмента дополняется острыми зубьями. Частицы раздробленной породы на стенках стакана извлекаются из скважинной шахты.
2. В сыпучих почвах для ударно-канатного способа бурения скважин в качестве снаряда используется желонка. Конструкция представлена фрагментом трубы, на конце которой установлен особый клапан. Предохранительное устройство удерживает разрушенный грунт внутри рабочего органа при извлечении на поверхность.
3. В твердых каменистых породах предыдущим инструментам сложно справиться с дроблением. Поэтому буровая установка оснащается шарошечным долотом. Такая методика ударно-канатного бурения скважин своими руками практикуется и в плотных почвах, состоящих из известняка.

Кроме рабочего инструмента в конструкцию оборудования включается лебедка, с помощью троса закрепленная на специальной треноге. Таким подъемником ударный снаряд извлекается из забоя.

Особенности бурения по различным грунтам

Для разных типов грунтовых пород ударно-канатного бурения скважин технология отличается. Рабочий орган подбирается в зависимости от физических характеристик разрушаемой почвы. В некоторых случаях приходится комбинировать ударный инструмент. Рассмотрим методику подробнее:

1. При пробивке скважинного котлована в песках или плывунах допускается применять плоскую желонку. Она свободно разрушает рыхлый грунт и извлекает на поверхность. Обязательное требование для создания шахт в таких неустойчивых породах — обсаживание ствола, предотвращающее обрушение стенок. Нежелательно поднимать снаряд выше 0,5 м над обсадной трубой. Нарушение условия приводит к перекосу и заклиниванию колонны в шахте.
2. Двутавровая конфигурация долота используется для дробления гравийных горизонтов и галечных пластов. Выемка производится желонкой с плоским клапанным механизмом.
3. Для вязких грунтов, представленных пластичными глинами, рекомендуется применять ударный инструмент специфической конструкции. Усовершенствованные плоскостные снаряды или выполненные в форме двутавра долота дополняются крестообразными деталями.

Трудно разрушаемые валуны или крупные камни способны помешать вертикальному прохождению шахты. В таких случаях выработку приходится переносить в другое место. Справиться с дроблением породы повышенной твердости можно с помощью утяжеленного долота.

Трещиноватые пласты склонны к осыпанию. Для предотвращения обвалов ударное бурение скважин необходимо проводить с предельной осторожностью, контролируя параллельную обсадку стенок шахтного колодца.

Обсаживание стенок скважин

Некоторые загородные участки в Москве и пригородах располагаются на сыпучих рыхлых грунтах. Нестабильность породы может привести к обрушению выработки. Работы придется прекратить и перенести котлован в другое место.

Альтернативный вариант — одновременно с бурением скважины проводить обсаживание стенок. Технология заключается в укреплении ствола специальными обсадными трубами. Изделия выпускаются в 2 модификациях:

1. Муфтовые. С обеих сторон оснащаются резьбой. Фиксация выполняется резьбовым соединением с помощью муфт с внутренней нарезкой.
2. С высаженными концами. Для стыковки не требуются дополнительные крепежные элементы или особые фитинги. На одном из торцов производится высадка — увеличение сечения на толщину стенки за счет уширения путем нагревания. Она оснащается внутренней резьбой. На противоположной стороне выполняется наружная нарезка. Фрагменты колонны стыкуются ввинчиванием.

Некоторые владельцы загородной собственности применяют для обсаживания ствола трубы из ПВХ. Изготовители оснащают пластиковые изделия крепежными элементами.

Скважина на участке

При строительстве гидротехнического сооружения главное условие — выяснение геологических характеристик участка. Это позволяет определить:

• наличие водоносных пластов, доступных для бурения;
• физические свойства грунтовых пород;
• вид бурового инструмента;
• длину обсадной колонны, зависящую от глубины и направленности скважинной шахты.

После геологического обследования местности владелец принимает одно из решений:

• арендовать УКБ бурильный буровую установку канатного бурения и выполнить работы своими силами;
• нанять специализированную бригаду.

Для самостоятельных действий можно изготовить треногу собственной конструкции. Треугольная пирамида выполняется из подручных материалов — деревянных брусьев или металлического профиля. Потребуется запастись подъемным механизмом для опускания в скважину обсадной трубы и манипуляций со снарядом. Высота вышки для бурения определяется размером единичного фрагмента обсадки.

Порядок выполнения работ

Начинать рекомендуется с подготовительных мероприятий. Первый этап — формирование площадки для монтажа треноги. Необходимо выкопать небольшой котлован размером 1,5х1,5 м и глубиной до 2 м. В этот приямок впоследствии устанавливается самодельная буровая вышка. Щитовые дощатые конструкции, закрепленные на стенках шурфа, предотвращают обвалы сыпучих пород, содержащихся в поверхностных пластах.

Следующий шаг — установка на подготовленной площадке треноги, выполненной своими руками. На вершине треугольной пирамиды монтируется лебедка с тросом, на котором закрепляется ударный инструмент. Обязательным условием является вертикальная ориентация конструктивных деталей бурильного оборудования. Малейшие отклонения не позволят установить в пробуренной шахте обсадную трубу.

Последующие работы по бурению скважин ударно-канатным способом выполняются по следующему алгоритму:

• с двухметровой высоты самодельный забивной стакан с помощью ударной штанги погружается в грунт, разрушая его;
• лебедкой или колодезным воротом рабочий орган поднимается на поверхность, извлекая раздробленные частицы почвы;
• снаряд освобождается от разрушенных грунтовых фрагментов, и процедура повторяется циклически;
• в зависимости от характеристик породы буровой инструмент заменяется желонкой или долотом.

В некоторых случаях поверхностные пласты увлажняют, поливая выработку водой. В других ситуациях в забой подсыпают сухой грунт.

Недостатки и преимущества процесса

Дачники, выбирающие для строительства гидротехнических сооружений на своих участках технологию ударно-канатного бурения, руководствуются преимуществами способа. К ним относятся:

• возможность получения в процессе работ раздельных образцов грунта для геологической экспертизы местности;
• сокращенные сроки последующего обустройства скважин, позволяющие начинать мероприятия сразу по завершении бурильной процедуры;
• методика не требует применения промывочной жидкости, что упрощает технологию бурения и уменьшает трудоемкость процесса;
• возможность создания шахты большого диаметра, от 0,5 м и более;
• сохранение первоначального вида водоносного горизонта, выраженное отсутствием загрязнений при использовании оборудования;
• способ позволяет пробуривать скважины в породах повышенной твердости, содержащих крупные валуны и галечные включения, и в грунтах, впитывающих промывочную жидкость;
• упрощенная технология допускает выполнение полного объема работ своими силами, что сокращает расходы на оплату специализированных бригад;
• возможность эффективного и быстрого вскрытия с последующим испытанием водоносного горизонта.

При массе достоинств технология бурения ударно-канатным способом имеет свои недостатки. Среди них:

1. Обязательное требование — вертикальная ориентация при установке оборудования. Отклонения недопустимы, поскольку препятствуют правильному монтажу обсадной трубы.
2. Невысокая скорость работ. При необходимости срочного строительства скважины придется применить другой способ бурения.
3. Ограниченная длина скважинного шурфа. С углублением шахты производительность снижается.
4. Избирательность метода. Ударно-канатная технология доступна не для всех типов пород. В песчаных грунтах повышенной сыпучести она не применяется.

Перечень преимуществ превышает количество недостатков. Поэтому в подходящих почвах выбор очевиден.

Канатно-ударное бурение своими руками: технология и способы

Бурение скважин на воду – довольно сложный процесс, для проведения которого необходимо привлекать специализированную технику. В домашних условиях целесообразно использовать оборудование, изготовленное своими руками. В данном случае лучшим вариантом будет ударно-канатный способ бурения. Для изготовления данного оборудования не нужно быть профессионалом и достаточно использовать простые и недорогие материалы.

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Долото. Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Лебедка. Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Cвивка канатного троса левая и правая

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

• при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
• при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
• при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
• к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
• ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
• ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
• при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Малогабаритная буровая установка

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Канатный замок

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Буровая установка своими руками устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Видео: Канатно-ударное бурение

Читать книгу Колодцы В. Долина : онлайн чтение

Крепление скважины обсадной трубой обусловлено следующими причинами. Пластичные породы, особенно глины, пройденные буром, имеют тенденцию набухать под воздействием воды или вспучиваться в скважину от давления верхних пластов. В результате просвет скважины сужается и затрудняет (или даже делает невозможным) спуск бурового инструмента. Когда же скважина прорезает неустойчивые породы (пески, гравий, гальку, рухляки и т. п.), она начинает засыпаться или заплывать этими породами. Неизбежным становится крепление скважины и в том случае, когда приходится переходить к долблению твердых пород долотами. Разбуренная при этом твердая порода в виде бурильной грязи отбирается небольшими порциями желонкой; скорость проходки скважины подчас измеряется сантиметрами в сутки.

Ударно-канатное бурение

При глубине скважины более 10 м процесс ручного ударно-вращательного бурения становится очень тяжелым и трудоемким. Длинные штанги гнутся, трудно избежать искривления оси скважины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. А когда бур не идет, натыкаясь на камни, работа превращается в настоящее мучение.

Между тем дело можно существенно облегчить, если штанги заменить стальным тросом или даже веревкой и производить бурение только ударным способом. В настоящее время этот ударно-канатный способ имеет некоторое промышленное значение, применяясь в основном при бурении глубоких скважин на воду.

Станок ударно-канатного бурения для сооружения колодцев был изобретен еще в Древнем Китае, и в принципе он не отличается от современных конструкций. Древнее техническое оборудование было преимущественно деревянным и приводилось в движение вручную. Несмотря на медленные темпы бурения, которое иногда длилось несколько лет и даже десятилетий, сооружались глубокие колодцы глубиной 1200–1500 м. Правда, строились они для добычи рассола и газа, а не для получения питьевой воды.

Ударно-канатное бурение подробно описано в брошюре профессора Е. Е. Скорнякова «Как находить воду посредством бурения и устраивать простейшие буровые колодцы», изданной в 1922 г.

В своей брошюре Е. Е. Скорняков упоминает буровой снаряд Шитца, который «работает чрезвычайно быстро и просто. В течение дня, если работать вдвоем, со всеми приготовлениями, можно легко пробить скважину диаметром 270 мм до 20 м глубиной». Буровой снаряд Шитца состоял всего из четырех несложных инструментов и был доступен для изготовления в любой кузнице (рис. 31).

Рис. 31. Буровой снаряд Шитца

Перед бурением в скважину глубиной 1 м (делается буравом) устанавливают вертикально столб диаметром 140–200 мм и закрепляют оттяжкой за якорь. На верху столба заранее делают поперечину (в виде глаголицы) с подкосом и блоком. Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины. Начинают проходку скважины тем же буравом на глубину 1 м.

Далее работу ведут коническим стаканом – это основной инструмент. Поднимают его за веревку на высоту 1–1,5 м и бросают. Стакан врезается в дно скважины, грунт входит в него, уплотняется и удерживается в стакане, пока его вытаскивают на поверхность. Может случиться, что стакан будет забирать грунта слишком мало или совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень тверд и сух или состоит из сыпучего песка или песка, напитанного водой (плывуна). В первом случае надо подливать в забой воду, во втором – подсыпать немного растительной земли и незначительно смачивать водой. Можно также пустить в дело цилиндрический стакан или желонку. Последняя и предназначена для проходки сыпучих и оплывающих грунтов, поскольку снабжена клапаном. С помощью желонки можно извлекать и довольно большие камни, лишь бы они смогли пройти в отверстие под клапан.

Желонка в плывучих грунтах будет успешно забирать породу. Но поскольку порода будет заливать скважину, проходку скважины придется вести одновременно с опусканием обсадной трубы. Материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть самыми разными, здесь же мы пока остановимся на конструкции обсадной трубы из досок (рис. 32).

Рис. 32. Обсадная труба из досок

Это один из самых доступных вариантов. Заметим, что современные материалы позволяют несколько упростить конструкцию дощатой обсадной трубы – шины сделать вставными, а все соединения собрать на водостойком синтетическом клее, например, эпоксидном, с запрессовкой шурупами или гвоздями. Доски нижнего конца обсадной трубы заостряют, закругляют и в них также просверливают отверстия для прохода воды в водоносном слое. Верхние доски устанавливают вразбег, чтобы разнести стык при наращивании трубы. Обсадную трубу во время проходки скважины опускают до самого дна.

Описанный выше снаряд Шитца без помощи кузнеца изготовить совсем непросто. Так, даже в условиях довольно оснащенного ремонтно-механического цеха конический стакан автору сделать не удалось. Поэтому пришлось изготовить этот инструмент из двух отрезков труб: в нижней вырезали клинья кислородным резаком, нагрели до пластичного состояния, подогнули и заварили – получился конус (рис. 33).

Рис. 33. Конический стакан в современном исполнении: 1 – башмак 2 – конус; 3 – окно для чистки; 4 – ударная штанга

Недостатком бурового снаряда Шитца является невозможность проходки скважины в породе с крупными валунами и сплошными каменными пропластами. Однако устранить этот недостаток сравнительно легко, если использовать долота (как при ударно-врашательном бурении), а веревку заменить стальным тросом. Тогда ударно-канатное бурение становится универсальным, пригодным для любых пород.

Проходка твердых пород требует более сильного удара инструмента в забое. Достигается это применением тяжелой ударной штанги, которую можно сделать цельной или составной (из отдельных стальных болванок, штанг, заполненных бетоном). Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, поскольку цилиндрические резьбы от ударов быстро сминаются и разъединить потом болванки крайне трудно. В практике автора для проходки очень тяжелых пород (каменные плиты по 60–80 см толщиной одна над другой через 3–4 м) были использованы штанги общей массой до 500 кг. Понятно, что в этом случае уже без лебедки не обойтись, а веревку приходится заменить стальным тросом. Последний необходим здесь не только из-за прочности. Дело в том, что плоские долота необходимо при каждом ударе поворачивать на некоторый угол, чтобы они разрабатывали круглую скважину. Когда бурят ударно-вращательным способом, штанги поворачивают при каждом ударе руками. А как быть, если вместо штанг веревка? Замена веревки стальным тросом и позволяет осуществлять такой поворот с помощью специального устройства – канатного замка (рис. 34). Для крепления троса в замке его протягивают во втулку, конец расчаливают на отдельные проволоки, очищают до металлического блеска и вырезают пеньковый сердечник. Затем проволоки загибают вверх, чтобы они смогли войти в коническую расточку втулки, затягивают туда канат и заливают каким-либо легкоплавким металлом или сплавом. Втулка с закрепленным канатом должна в замке свободно вращаться, перемешаться вдоль оси и проскальзывать при закручивании-раскручивании каната. В этом как раз и заключается конструктивная идея канатного замка. Таким образом, при поднятии долота трос натягивается и раскручивается, поворачивая свободно висящее долото вместе со втулкой на некоторый угол. Когда же брошенное долото ударяет в породу, трос в результате снятия нагрузки снова закручивается, проворачиваясь в замке.

Рис. 34. Канатный замок: 1 – корпус; 2 – шайба; 3 – втулка; 4 – отверстие для выхода воды

Назначение опорной шайбы замка – предохранить его корпус от расклепывания при ударах, отверстия служат для вытекания воды, попавшей в замок. Конусная гребенка в верхней части замка позволяет захватить замок с помощью ловильного приспособления при аварии, если трос вырвется из замка, и вытащить ударную штангу с инструментом на поверхность.

Чтобы осуществить удар в забое, то есть сбросить ударную штангу с буровым инструментом с высоты тех же 1–1,5 м, надо оттягивать канат. Для этого удобно и просто использовать вторую лебедку. Например, с этой целью на выходной вал какого-либо редуктора можно установить небольшой барабан 220 мм диаметром, а на него несколькими витками набросить капроновую веревку (рис. 35). Один конец этой веревки с помощью захвата следует укрепить на тросе. При натягивании второго конца веревки руками она (в результате трения на барабане) оттягивает трос. Если отпустить конец, веревка проскальзывает по барабану и штанга с инструментом падает в забой. Разумеется, по мере углубления инструмента в грунт трос необходимо протравливать, а при подъеме из забоя на поверхность веревку с захватом отсоединять. Промышленные установки ударно-канатного бурения для оттягивания каната снабжаются специальными устройствами с довольно сложной кинематикой, воспроизвести которые самодеятельному бурильщику сложно да и не нужно.

Рис. 35. Схема установки для ударно-канатного бурения: 1 – долото; 2 – ударная штанга; 3 – блок; 4 – подвижный захват; 5 – канатный барабан; 6 – барабан для веревки; 7 – электродвигатель; 8 – редуктор; 9 – канат; 10 – веревка

Барабан для оттягивания каната можно сделать и с ручным приводом по типу старинного «донецкого» ворота. Такой ворот диаметром до 2 м делали из толстых досок, чтобы он выполнял роль маховика (для этого основную массу колеса надо по возможности разместить на ободе) и облегчал оттягивание каната благодаря инерции.

Надо сначала поработать штангами, чтобы прочувствовать всю прелесть ударно-канатного бурения. Скважина в этом случае идет совершенно отвесно, прямолинейно, глубина ее не лимитируется, лишь бы хватило троса, о быстроте подъема и спуска инструмента в забой не приходится и говорить, особенно если использовать лебедку с механическим приводом. Не требует сколько-нибудь значительных усилий и на подъем ударной штанги второй лебедкой.

Здесь не будут рассматриваться особенности бурения различных пород, слишком их много. Строитель колодца сам приспособится к «своим» породам, подбирая тот или иной инструмент. В ряде случаев дело облегчается, если в забой подливать воду. Тогда и процесс бурения идет легче, и разбуренные породы, особенно твердые, легче забрать желонкой.

При каждом подъеме из забоя бурового инструмента его надо тщательно осматривать. И все же, несмотря на все предосторожности, случаются аварии. Наиболее слабым местом при ударно-канатном бурении является крепление стального троса в канатном замке. При заклинивании инструмента в забое трос иногда можно вырвать из замка. В этом случае для извлечения инструмента придется изготовить ловитель (рис. 36). Перед спуском ловителя в скважину зубья его надо отвести в крайнее положение, сжав пружины и закрепив зубья штифтами. Когда ловитель наденется на верхнюю часть канатного замка – на конусную гребенку, торец замка приподнимет траверсу, штифты освободят зубья, и последние под воздействием пружин захватят замок за конические выступы.

Рис. 36. Ловитель для канатного замка: 1 – корпус; 2 – траверса; 3 – штифт; 4 – зуб; 5 – скоба; 6 – канатный замок

Когда проходка скважины ведется с обсадной трубой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10–15 мм на сторону. Остающийся на стенках скважины лишний грунт будет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять весьма полезной окажется тяжелая штанга, которой трубу можно основательно пристукнуть и осадить вниз. Стальная труба в этом случае будет наилучшей.

Если скважина проходит через твердые пропласты камня, срезать стенки с помощью обсадной трубы уже не удастся. Можно попытаться расширить скважину эксцентричным долотом, но более эффективным инструментом является специальный расширитель. Этот расширитель имеет два резца, которые могут поворачиваться на оси и, выступая наружу, за края обсадной трубы, разрабатывать соответственно скважину большего диаметра. Расширитель работает вместе с долотом. Чтобы спустить расширитель в обсадную трубу, надо его резцы отогнуть вниз, сжав пружину.

Рис. 37. Расширитель скважины: 1 – верхний фланец; 2 – корпус; 3 – ось; 4 – резец; 5 – подкладка; 6 – пружина; 7 – нижний фланец

Пройдя нижний обрез обсадной трубы, резцы под воздействием сжатой пружины (через подкладку) расходятся и устанавливаются в рабочее положение (рис.37). При падениях ударной штанги резцы срезают породу со стенок скважины за пределами обсадной трубы. Когда инструмент поднимают на поверхность, резцы упираются в края обсадной трубы, поворачиваются вниз, преодолевая сопротивление пружины, и проходят в обсадную трубу.

Обсадные трубы

Обсадные трубы для самодельного трубчатого колодца лучше взять стальные, особенно для глубоких колодцев. Они прочнее других, и их легче соединить. Впрочем, обсадные трубы могут быть асбестоцементными, пластмассовыми, чугунными и деревянными. Обсадную трубу набирают из отдельных звеньев, длина которых для удобства в работе составляет 2–4 м. Стальные звенья соединяют между собой резьбовыми муфтами или сваркой. В значительной степени способ соединения зависит от диаметра. Так, трубы внутренним диаметром 50 мм (2 дюйма) проще соединять муфтами, а трубы диаметром 100 мм и более – сваркой. В частности, на концах труб диаметром 50 мм резьбу (14 ниток на 1 дюйм) нарезают на длине 50 мм. Вся длина муфты – 112 мм (100 мм резьбы плюс две концевые проточки длиной 6 мм для захода трубы). Форма муфты такая же, как и для соединения штанг.

Для свинчивания отдельных звеньев обсадной трубы лучше применять деревянные хомуты, так как эти трубы сравнительно тонкостенные и могут быть смяты. Подвешивание обсадной трубы в скважине, конечно, надежнее на стальных хомутах.

При соединении звеньев обсадной трубы сваркой сначала трубу нарезают кислородным резаком на отдельные звенья по 2–3 м длиной. Линию разреза делают с мысиком, чтобы при сварке облегчить центрирование и стык бы не имел больших зазоров. Каждый разрез надо не забыть пометить краской. Центрирование звеньев перед сваркой можно осуществить с помощью простейшего кондуктора из двух уголков (швеллеров) или трех стальных накладок. Последние нужно приварить к штангам, что позволит дополнительно укрепить соединительный шов.

Рис. 38. Трубный башмак: а – гладкий; б – фрезер

Во время спуска обсадной трубы в скважину нижний конец ее встречает в породах твердые включения в виде галек и пропластов камня. Чтобы предохранить торец трубы от смятия этими твердыми включениями, а также чтобы обрезать трубой высунувшийся в скважину кран твердой породы, на нижний конец трубы устанавливают на резьбе или сварке трубный башмак или фрезер (рис. 38). Режущие кромки фрезера должны быть обращены в сторону проворачивания обсадной трубы, то есть по часовой стрелке. Концы зубьев фрезера закаливают, «чугунят» или производят на них наплавку твердого металла.

Еще одной необходимой принадлежностью обсадной трубы при ручном ударно-вращательном бурении является предохранительный патрубок. Он представляет собой отрезок той же самой обсадной трубы длиной 150–200 мм с резьбой на одном конце. Назначение патрубка – предохранить резьбу верхней муфты обсадной трубы от изнашивания о штанги. Если звенья соединяют сваркой, надобность в таком патрубке отпадает.

Когда сварка отсутствует или обсадная труба не стальная, соединение отдельных звеньев можно произвести стальными накладками на болтах. Ширина таких накладок – 15–30 мм, длина – 100–200 мм, толщина – 6–9 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30°, чтобы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наружные не мешали проходить трубе через грунт. На внутренних накладках нарезают резьбу для крепежа. Звенья стальной или чугунной обсадной трубы можно при достаточной толщине стенок соединить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенке. Чтобы стык стал непроницаем для воды, его следует закрыть «мокрой» муфтой. Делают эту муфту из нескольким полосок стеклоткани, наклеивая каждую полоску вокруг стыка эпоксидным или другим надежным синтетическим клеем. Стык перед приклейкой стеклоткани необходимо очистить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэмали. В этих же растворителях надо промыть и стеклоткань, чтобы удалить замасливатель, попадающий на нее в процессе изготовления. Промытую ткань необходимо просушить в течение 2–4 ч. (Для того чтобы очистить стеклоткань от замасливателя, можно «прожечь» ее паяльной лампой.) Обматывать стык нужно полосками разной ширины: каждая верхняя должна быть на 20–30 мм шире нижней и прикрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после отверждения клея приобретает высокую прочность, и ее можно рассматривать как силовой элемент. Тем не менее наружные накладки из стали все равно надо будет поставить и прижать ими стеклоткань. Это предохранит муфту от возможного сдвига при трении о грунт. В плотных грунтах обсадная труба обычно входит в скважину с зазором и сдвиг уплотнения маловероятен, тогда уплотняющие бандажи можно вырезать в виде колец из камеры автомобильной шины подходящего диаметра. Если все же произойдет сдвиг резинового кольца и оно проникнет в неровный стык между трубами, перекрывая проход в трубе, от резины легко избавиться. Для этого ее надо поджечь какой-либо горелкой, опущенной в обсадную трубу на проволоке. Натянутое резиновое кольцо, когда оно сухое, сразу загорается и тут же разрывается, освобождая проход.

Водоприемная часть трубчатого колодца

Конструкция водоприемной части трубчатого колодца зависит от строения водоносного слоя. Если у нижнего обреза обсадной трубы желонкой удается выработать полость, которая заполняется притекающей водой и со временем не затягивается, то лучшего по следует и желать: можно обойтись без фильтра. Когда же водоносный слой представляет собой песок-плывун и скважина затягивается песком, несмотря на чистку желонкой, фильтр нужен.

Существует довольно много конструкций различных фильтров, но в самодельных трубчатых колодцах обычно применяют наиболее простые сетчатые фильтры, (рис. 39).

Рис. 39. Сетчатый фильтр: 1 – штыковая муфта; 2 – сальник; 3 – отверстия; 4 – проволока; 5 – сетка; 6 – отстойник; 7 – пробка

В настоящее время промышленность выпускает большой ассортимент проволочных тканых фильтровых сеток (ГОСТ 2765–75). По форме ячеек в свету различают сетки с квадратными, прямоугольными и пулевыми ячейками. По размерам ячеек для нашей цели наиболее пригодны мельчайшие – с площадью ячеек в свету 0,025–0,25 мм2 и мелкие – с площадью ячеек в свету 0,25–1 мм2. Переплетение проволок сетки может быть полотняным и саржевым. У сеток с нулевыми ячейками проволоки основы (проходящие вдоль полотна сетки) находятся на определенном расстоянии друг от друга, а более тонкие проволоки утка (проходящие поперек полотна сетки) расположены вплотную друг к другу. Благодаря такому переплетению ячейки в свету отсутствуют. Для трубчатого колодца годятся сетки из меди, латуни, фосфористой бронзы, молибдена, никеля и др. Сетку из нержавеющей стали можно снять со старой стиральной машины.

Какая сетка наиболее пригодна в определенных местных условиях, можно сказать, только выяснив зернистость водоносного слоя. Во многих случаях предпочтение отдают сетке с нулевыми ячейками, поскольку вода здесь проходит через зазоры в виде щелей и такие фильтры меньше засоряются. Если для фильтра не удастся найти подходящую трубу из нержавеющего материала, ее можно свернуть из листа. У такой трубы появляются даже некоторые преимущества, так как отверстия, выполненные в листе, легко очистить с обратной стороны (внутренней) от заусенцев, образующихся при сверлении.

На перфорированную часть трубы наматывают проволоку с зазором между витками 1,5–2 мм. Проволока нужна для того, чтобы приподнять сетку над трубой и увеличить этим так называемую скважность фильтра, то есть его пропускную способность для воды. Проволоку приваривают или припаивают (лучше твердым припоем) к трубе по концам и в нескольких местах посредине.

Сетку закрепляют на трубе поверх проволоки сваркой, пайкой или сшивкой. Если сетку закрепляют сваркой или пайкой, то сначала прикрепляют один край сетки, затем натягивают ее на трубу и закрепляют второй край. Сшивку производят следующим образом. Перед обтяжкой измеряют окружность трубы, и сетку отрезают с припуском для заправки концов. Концы сетки загибают внутрь, а в места изгиба вставляют проволочные стержни диаметром 2,5–3 мм. Эти стержни предохраняют сетку от разрыва при стягивании ее краев. Сетку сшивают проволокой. Верхнюю и нижнюю кромки сетки приваривают или припаивают к трубе.

Ниже фильтра водоприемная часть должна иметь глухой резервуар, который будет служить сборником песка и ила, прошедших через фильтр. Не нужно стремиться, чтобы фильтр задерживал мельчайшие фракции песка. Пусть они проходит через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность при откачке, либо осядут в отстойнике. В этом случае в водоносной породе образуется вокруг фильтра слой из более крупных частиц песка или гравия, которые сами будут играть роль естественного фильтра.

В обсадную трубу фильтр вставляют с помощью штанги, которую нижним концом с поперечными выступами заводят в штыковую муфту фильтра. Затем, удерживая штангой фильтр, приподнимают обсадную трубу лебедкой или домкратами. Эта операция называется «обнажение фильтра». Для напорной, артезианской воды между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины пли пенькового просмоленного шнура. После обнажения фильтра штангу поворотом выводят из штыковой муфты и вытаскивают на поверхность.

Рис. 40. Фильтр из крупнопористого бетона с наружным стальным каркасом: 1 – обсадная труба; 2 – фильтрующий блок; 3 – каркас с окнами; 4 – опора; 5 – отстойник; 6 – пробка; 7 – гвоздь

Фильтр для трубчатого колодца, когда диаметр его не слишком мал, легко сделать также из крупнопористого бетона (рис.40).

Размеры зерен гравия или щебня для крупнопористого бетона подбирают в зависимости от крупности зерен песка водоносного слоя: соотношение ото примерно равно 10:1. Дозировка цемента, воды и технология работы с крупнопористым бетоном описаны выше. Фильтр из крупнопористого бетона делают в виде трубчатых блоков длиной 200–400 мм и толщиной стенки 30–35 мм. Блоки устанавливают в трубчатый каркас с окнами и по торцам скрепляют цементным раствором. Через сутки фильтр можно опускать в скважину. Фильтр из крупнопористого бетона можно смонтировать и на внутреннем перфорированном каркасе (рис. 41). В последнем случае всю колонну бетонных блоков устанавливают на деревянной пробке. Если по какой-то причине произойдет коррозия связующего и сцепление между зернами гравия нарушится, фильтр этой конструкции превращается в засыпной гравийный. При достаточной мощности водоносного слоя и значительном дебите скважины целесообразно гравийный фильтр разместить ниже статического уровня воды, а сальник сделать засыпным, гравийным. Тогда в полости обсадной трубы над фильтром образуется большее пространство для насоса.

Иногда может оказаться достаточным и простейший фильтр из мелкого щебня или гравия с притоком воды через дно, как у несовершенного шахтного колодца. При неудаче такой фильтр легко извлечь желонкой.

Ударно канатное бурение своими руками при помощи стакана

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:

Рекомендуем к прочтению:

• 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:

Рекомендуем к прочтению:

• 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.

Какой бур для скважины лучше выбрать и как сделать своими руками?

Бур для скважины можно сделать своими руками, однако по прочности он может уступать специальному оборудованию. По этой причине перед началом выполнения работ необходимо изучить свойства грунта на участке. Инструмент будет служить дольше, если он изготовлен в соответствии с оказываемой на него нагрузкой.

Бурение скважины — оптимальный способ обеспечения водой загородного участка при отсутствии магистрали центрального водоснабжения в силу невысокой стоимости проведения работ по сравнению с колодезным водообеспечением и технологической доступностью.

Особенности бурения самодельными приспособлениями

Главное целевое назначение оборудования — создание отверстий достаточной глубины в почве для подъема воды с целью обеспечения водоснабжения объекта. Диаметр гидротехнического сооружения минимальный — он должен соответствовать размеру насоса (при установке погружной техники) и коммуникациям, которые закладывают на некоторый уровень ниже поверхности земли. Для обустройства скважины применяют приспособление, состоящее из следующих элементов:

• несущая труба, на которой крепится наконечник;
• резец для облегчения проникновения инструмента в слой грунта;
• насадки;
• шнек, обеспечивающий постепенное заглубление бура;
• рукоятка.

Наиболее сложным является этап бурения верхних слоев почвы, т. к. она часто каменистая. Самодельное оборудование может применяться для заглубления на уровень не более 25 м, где залегают первые водоносные слои.

Механизм работы бура основан на введении шнека с наконечником в слой почвы. По мере его продвижения производится выемка земли, что реализуется благодаря винтовой части инструмента. Когда бур достигает существенной глубины, требуется увеличить его длину. Для этого снимается рукоять, а затем устанавливается удлиняющая труба.

Виды буров для самостоятельного бурения

Чтобы получить отверстие достаточного диаметра и глубины в грунте с целью дальнейшего обустройства гидротехнического сооружения, применяют ручные скважинные буры. Они существуют в разных вариациях, отличных по устройству и принципу выемки земли. Выбор следует делать, принимая во внимание габариты предполагаемого гидротехнического сооружения. Однако наиболее важную роль играет структура почвы на участке.

Шнековый

Технология основана на применении инструмента этого вида. Она распространена более прочих. Такой способ позволяет получить гидротехническое сооружение с различными характеристиками. Шнек может применяться для подготовки отверстий в почвах разной структуры, кроме сыпучих, т. к. при этом требуется установка обсадной трубы. В противном случае стенки будут осыпаться.

Шнековое бурение — основной вид создания скважин промышленным методом, установки для его реализации по распространенности занимает лидирующее положение и используются организациями.

Конструкция достаточно простая: в ее основе лежит труба, на которой фиксируются изогнутые пластины. Они часто располагаются под углом 90° относительно основания изделия. Чем меньше значение данного параметра, тем легче производится выемка грунта с большой глубины. Благодаря пластинам бур напоминает крупногабаритный винт (без головки). В нижней части закреплен наконечник с острой кромкой. Это позволяет легко вводить конструкцию в плотную почву. С помощью шнекового бура создают скважины диаметром до 80 см.

Коронковый

В основе конструкции лежит труба. На ней фиксируется коронка — это цилиндрическая насадка, на нижнем торце которой располагаются зубцы. Данный элемент конструкции изготавливается из высокопрочного материала, т. к. он погружается в почву, постоянно находится в контакте с абразивом (камни и пр.).

В качестве самостоятельного инструмента коронка не может использоваться, т. к. не обеспечивает требуемый результат. Ее применяют наряду с долотом, удлиняющей трубой, различными крепежными элементами. Распространена практика подготовки отверстия. Для этого используют долото. Затем начинают бурение коронкой.

Ударно-канатный

Это достаточно трудоемкий способ, его реализация занимает много времени, т. к. нужно прилагать усилия для обеспечения ударной нагрузки, создаваемой буром. Кроме того, после каждого подъема инструмент очищается от грунта, что достаточно сложно, учитывая конструкцию: крупногабаритная труба с заостренным краем и желонкой. Она должна характеризоваться большим весом, чтобы оказывать на почву существенную нагрузку.

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Фиксируется такой бур на некоторой высоте. Для этого предусматривается устойчивая и достаточно надежная тренога. Ее верхняя точка должна располагаться на высоте 2-3 м. Труба движется с помощью цепи или толстого каната сначала вниз, а потом наверх.

Ложковый

В основе конструкции — стержень из стали. На нем фиксируется отрезок трубы круглого сечения. Такой цилиндр должен отличаться от стержня по диаметру. Чем больше значение данного параметра, тем шире будет гидравлическое сооружение. Цилиндрическая часть называется ложкой, т. к. она выполняет сходную функцию: погружается на некоторую глубину в землю, извлекается, наполненная почвой.

Ложка бура имеет режущую кромку. Она расположена в нижней части данного элемента. Чтобы облегчить процесс введения бура в землю, делают разрез на боковой стенке цилиндра.

Дополнительно к тому края изгибают так, чтобы они были расположены асимметрично относительно друг друга. В результате получают ложку с режущей кромкой, имеющей спиралеобразную форму.

Бур спирального вида, или змеевик

Данная разновидность подходит для работ на глинистых грунтах, суглинке или же в почве, содержащей некоторое количество гравия. Конструкция инструмента простая: предусмотрена головка, спираль существенной толщины, края витков заострены. С помощью такого бура можно оборудовать скважину минимального диаметра.

Недостатком этой разновидности является низкая скорость выполнения работ. Это обусловлено тем, что конструкция по мере заглубления постепенно забивается плотным грунтом. Тогда ее извлекают, чтобы удалить наслоения глины. Проблема не так сильно проявляется, если приходится работать в почве, содержащей гравий.

Зубильное долото

Основная функция такого бура заключается в дроблении породы. Требуемый эффект обеспечивается путем приложения существенной ударной нагрузки к стальному наконечнику. Он характеризуется небольшими размерами, а также имеет несколько канавок. Благодаря неровной поверхности появляется возможность поворачивать конструкцию на 15-20°. Это усиливает разрушительный эффект, который обеспечивает долото. Рекомендуется применять инструмент данного вида для работы на участках, где почва глинистая, достаточно рыхлая и сухая, а еще в известняках, сланцах, мергелях.

Зубильное долото отлично подходит для сухих глинистых или рыхлых песчаных и супесчаных почв. Для его создания используется кусок стали. Бурение проводят методом удара с последующим поворотом инструмента на 15-20 градусов.

Штанговый

При использовании такого бура обустраивается скважина существенной глубины, т. к. в данном случае выполняется наращивание конструкции. Для этого используются штанги. Оборудование применяется для реализации разных методик: вращательной, ударной. Длина труб, используемых при этом, варьируется от 1 до 3 м.

Алмазный

Данная разновидность бура используется для обустройства скважины на участках, где основание достаточно плотное, твердое. Чтобы сделать отверстие в такой почве, недостаточно металлической режущей кромки. При эксплуатации в сложных условиях она быстро деформируется. Алмазный бур служит намного дольше, обеспечивает требуемый результат с минимальными потерями в процессе работы (выход из строя элементов крепления и других частей конструкции, кроме режущей кромки).

Алмазные буры делятся на 2 группы:

• электрические;
• гидравлические.

Первый из вариантов предназначен для обустройства гидротехнических сооружений небольших габаритов. Конструкции второй группы предполагают необходимость использования специального насоса для создания нагрузки достаточной силы.

Как сделать бур своими руками

В процессе изготовления такого инструмента чаще используется метод сварки, чем принцип резьбового соединения. Это обусловлено тем, что при выполнении буровых работ на швы будет приходиться наибольшая нагрузка. В результате будет нарушена целостность конструкции по причине раскручивания болтового соединения, даже несмотря на установленную контргайку. Сварочный шов более прочный, он не подвергается воздействию вибрации.

При изготовлении бура подбирают наиболее подходящие по форме элементы: цилиндры, трубы и пр. Рекомендуется использовать только детали, выполненные из металлов, характеризующихся высокой прочностью.

Изготовление простейшего бура под воду

Такую конструкцию сделать своими руками сравнительно легко, т. к. она является наиболее простой по сравнению с аналогами. В основе лежит рукоять (из трубы) и металлическая полоса, которая будет выполнять функцию режущей кромки. С одной стороны крепится ручка, с другой — наконечник-петля.

Можно также использовать полосу длиной 1,5 м, шириной до 10 см. С одной стороны делается прорезь не более 150 мм. Второй конец полосы сгибают в круг. Это делается для фиксации ручки. Там, где образовалась щель, рабочую кромку нужно разогнуть в разные стороны. Края ленты возле наконечника затачивают. Когда в предварительно созданное кольцо устанавливается рычаг, можно начинать бурение.

Изготовление шнекового бура

В основе конструкции лежит труба, которая отличается прочностью, поэтому нужно выбирать изделие со стенками большой толщины. С одной ее стороны крепят острый наконечник. Затем подготавливают диск из металла. Его нужно разрезать, края подтачивают. Части диска фиксируют на трубе с 2 сторон под углом 65°. Рекомендуемое расстояние от наконечника — 13 см.

Нужно правильно расположить части диска. Они должны находиться под углом 40° относительно друг друга. Только в этом случае можно обеспечить хорошее качество бурения. Можно сделать винтовой бур. Для этого вместо диска на трубе крепят металлическую полосу, которую необходимо правильно изогнуть.

Сборка ложкового бура

Нужно подготовить трубу, толщина стенок которой не меньше 5 мм. На боковой стенке делают разрез. Его ширина зависит от типа грунта: чем он более рыхлый, тем меньше зазор. Нижний край трубы скругляют с помощью молота. Эта кромка изгибается так, чтобы образовался спиралевидный виток. С этой же стороны фиксируют сверло большого размера. С другой стороны крепят ручку.

Ложковый бур включает в себя длинный стержень из металла с цилиндром на конце. В цилиндре имеются 2 составные части, которые расположены вдоль или в виде спирали. По нижней части цилиндра расположена острая обрезающая кромка.

Изготовление ударно-канатного бура

Подготавливают трубу, желонку. Второй из элементов конструкции должен быть выполнен из высокопрочного металла. Готовая конструкция может применяться для бурения скважины не более 10 м глубиной. Параметры трубы: 85 см — длина, 6 см — диаметр. Понадобится решетка из прутьев, стальной шар не более 4 см, шайба.

Последний из элементов крепится снизу трубы. Его диаметр должен соответствовать диаметру шара. На торце здесь же приваривается решетка, препятствующая выпадению круглого изделия. Для установки конструкции на трос крепят металлическую дугу.

Советы и рекомендации

Нужно учитывать некоторые тонкости, что позволит изготовить более качественный бур своими руками:

• для создания небольших отверстий в грунте используют спиралевидный инструмент;
• спираль змеевика должна быть загнута как можно сильнее, что позволит увеличить скорость выполнения работ;
• рекомендуется предусмотреть рабочую кромку с возможностью самозатачивания в процессе бурения;
• необходимо контролировать скорость введения инструмента в почву: она должна соответствовать скоростному режиму бурения.

Перед началом работ оборудование проверяется на холостом ходу.

Буровая установка своими руками: ударно-канатная, роторная, шнековая

Бурить скважины чаще всего требуется при устройстве скважины на воду, но и кроме того периодически такие работы нужны: установить металлические столбы под забор (беседку, перголу), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками. 

Самодельная буровая установка

Виды самодельных буровых установок

Содержание статьи

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

• Ударно-канатную установку. Принцип работы этого типа оборудования основан на силе тяжести. На какой-то высоте закрепляют тяжелый буровой снаряд в заточенными краями — стакан или желонку. Его «роняют» несколько десятков раз. Каждый раз снаряд прорезает некоторую часть грунта, а порода застревает внутри полого снаряда (для сыпучих грунтов они снабжаются клапанами). Стакан вынимается из скважины, грунт удаляется. Далее процесс продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет требуемой глубины. Для самостоятельного исполнения подобные устройства — самые простые. В наиболее бюджетном варианте это некая станина, позволяющая закрепить блок над скважиной. Через блок перекинут длинный трос с привязанной желонкой. За трос можно дергать «вручную», а можно установить мотор-редуктор с барабаном.

  Одна из ударно-бурильных установок

• Шнековая буровая установка. Углубление в грунт происходит при помощи шнека — стержня с наваренными винтом лопастями. Шнеком можно вручную пробурить скважины в пару метров — под свайный фундамент, например. Для прохождения плотных слоев типа глины или плотных песков, требуется солидное усилие. Поэтому требуется двигатель с большим вращающим моментом, а они работают от 380 В. И то, шнековые установки практически бесполезных на каменистых грунтах. И все равно — просто это небольшой камень типа щебня или скальные породы — шнек их не пройдет.

  Шнековая буровая установка

• Роторное бурение. Используется тоже принцип вращения, но внутрь бура подается бурильный раствор (вода). Это эффективный способ — вода выносит на поверхность шлам (раздробленную породу), и бур очень редко вынимают на поверхность. Его только сверху постоянно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Есть роторные установки «сухого» бурения — без растворов, но они требуют больших усилий, скорость бурения при этом намного ниже. Поэтому такие установки делают и используют редко.
• 

  Роторная буровая установка

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Методы очистки воды из колодца или скважины описаны тут.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Наиболее простые конструкции

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Сделанная своими руками мини буровая установка

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Станина для малой буровой установки вид сбоку

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано тут.

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

Принципы построения бурилки

 

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

• Сначала должны быть вертлюг и штанги. Если вы не квалифицированный токарь или у вас нет такого на примете, то эти детали лучше купить. При их изготовлении требуется высокая точность, что можно достичь при высокой квалификации. Причем резьба на вертлюге и штангах должна быть одинаковой, или потребуется переходник. Резьба на штангах лучше — трапеция, так как потом конусную мало кто из токарей может сделать.
• Купить мотор-редуктор. Если питание будет от 220 в, то характеристики его такие: мощность 2,2 кВт, оборотов — 60-70 в минуту (лучшие : 3МП 31,5 или 3МП 40 или 3МП 50). Более мощные поставить можно только при условии наличия питания в 380 В, да и более мощные редко нужны.
• Покупаете лебедку, может быть ручной или электрической. Грузоподъемность желательно не менее 1 тонны (если есть возможность, лучше — больше).
• Когда все эти составляющие имеются на руках, можно варить каркас и делать бур. Ведь все это оборудование крепится на него, а виды крепления могут быть разными, угадать невозможно.

  Самодельная буровая установка

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чертеж бура на 159 мм

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Устройство вертлюга для бутовой установки

 

Чертеж вертлюга для малогабаритной буровой установки

 

Как провести воду от скважины к дому читайте тут. 

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Ручная буровая установка со шнеком

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.