К ударно-канатному бурению скважин прибегают чаще всего. Этот способ бурения скважин считается самым простым и может использоваться на любых грунтах. Особенность ударно-канатного бурения состоит в том, что оно может осуществляться без использования специальной тяжелой техники. На практике монтаж такой довольно компактной установки для бурения можно выполнить самостоятельно, исключая некоторые сложные детали, и использовать для самостоятельного бурения скважин.
Конструкция ударно-канатной установки
Комплектация установки для проведения ударно-канатного бурения включает:
• забивной стакан;
• ударную штангу;
• трос или канат;
• непосредственно каркас установки;
• лебёдку;
• блок.
Технология ударно-канатного бурения своими руками
Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из фрагмента трубы. В нижней части забивного стакана имеется более прочная режущая кромка, на которой делается скос внутрь стакана. За счет повышенной прочности кромки стакан при каждом ударе глубже врезается в грунт. Приводится в действие буровой стакан лебедкой. Врезаясь в грунт, стаканом захватывается определенное его количество и далее при помощи лебедки поднимается над забоем.
За счет ударов ударной штангой, производящей циклические удары по верхней части стакана с наковальней, стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта. Грунт держится внутри стакана при подъеме за счет действия сил трения. Процедура бурения повторяется до достижения необходимого результата.
Ударно-канатное бурение на различных грунтах
Следует отметить, что бурение при помощи забивных стаканов используют, как правило, при работе на достаточно мягких и несыпучих породах. Использование этого метода бурения скважин на грунтах сыпучих не рекомендуется по причине недостаточно большой силы связки частиц сыпучих пород друг с другом. В результате им не хватает силы трения для того, чтобы удержаться в корпусе забивного стакана и он при выходе из забоя оказывается пустым, а тело скважины набивается сыпучим грунтом.
Бурение скважины на сыпучих породах выполняют с помощью желонка. Конструкцией желонка предусмотрен клапан в нижней его части, который открывается при врезании желонка в грунт, открывая свободное продвижение сыпучего грунта. При поднятии желонка наверх, клапан закрывается под тяжестью захваченного грунта, препятствуя его высыпанию. После поднятия желонка на поверхность и освобождения от грунта, процедура повторяется вновь.
При бурении скважин ударно-канатным методом на твердых и каменистых грунтах используют буровое долото, которое выполняет функцию забивного стакана или желонка. В результате ударных действий долота твердые и каменистые грунты разрушаются, измельчаются, превращаясь в мелкие частицы, и при помощи желонки извлекаются со дна скважины наверх.
При проведении канатно-ударного бурения скважины на сыпучих грунтах, или на грунтах с прослойками сыпучего грунта, происходит засыпание скважины этими самыми грунтами. Поэтому в процессе бурения приходится устанавливать в скважину обсадные трубы. Первый отрезок обсадной трубы выполняют с конусным расширительным башмаком. При этом обсадные трубы должны быть большего диаметра, чем диаметр забивного стакана. Это позволит последнему свободное перемещение в скважине. При этом, при опускании обсадных труб в скважину, которое происходит под собственным весом или в результате не очень сильных ударов, за счет большего диаметра они срезают со стенок скважины часть грунта.
При проведении канатно-ударного бурения скважин на твёрдых породах рекомендуется использовать расширитель, так как обсадная труба не сможет справиться со срезом грунта со стенки скважины. Для разрушения и измельчения твердого грунта на дно скважины опускают расширитель, имеющий подвижные резцы. Конструкция резцов позволяет их складывать на время прохождения по обсадной трубе. Достигая нижней кромки обсадной трубы и грунта, специальные пружины приводят в действие механизм раскрытия резцов. В таком режиме резцами срезается порода со стенок скважины и увеличивается ее диаметр.
Что касается прохождения во время процесса бурения промежуточного водоносного слоя, то здесь следует применять ту же технологию, что и при бурении на сыпучих породах. Водоносный промежуточный слой следует перекрывать обсадными трубами, иначе скважина будет заливаться водой из водоносного слоя, препятствуя дальнейшему проведению бурения. С этой целью обсадные трубы устанавливают так, чтобы нижняя кромка трубы упиралась в слой грунта, уровень которого находится ниже уровня водоносного слоя. Далее приступают к удалению воды и образовавшейся жидкой смеси из скважины при помощи желонки. Для ускорения процесса поднятия из скважины жидкой смеси можно засыпать в скважину сухой земли или частиц грунта, которые впитают воду и сделают смесь более густой и вязкой. После этого быстро и легко извлекается смесь на поверхность при помощи забивного стакана.
Очень важным условием при выполнении канатно-ударного бурения, точно также, как и при проведении бурения скважин другими способами, является строгое соблюдение её вертикальности. В случае пренебрежения данным условием, образуется искривление скважины, что сильно затруднит процесс установки обсадных труб, а то и сделает это невозможным вообще. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать в работе более длинный забивной стакан. В таком случае намного легче достигать вертикальности скважины. Оптимальная длина стакана составляет примерно два метра.
Важное значение при канатно-ударном бурении отводится качеству троса. Его мощность должна быть с большим запасом, чтобы выдерживать нестандартные нагрузки. Так, кроме простого поднятия забивного стакана с ударной штангой, он несет достаточно высокие нагрузки при поднятии из скважины, забитого в грунт стакана. Это еще обусловлено и тем, что канатно-ударное бурение опасно образованием заклинивания стакана в скважине. Это случается при попадании между стенкой скважины или обсадной трубой и забивным стаканом частиц твердой породы. Поэтому для выполнения канатно-ударного бурения следует отдавать предпочтение тросу с диаметром не менее 10 мм.
Задача канатно-ударного бурения облегчается в значительной мере еще и тем, что все необходимые для него детали, при желании, вполне реально изготовить в домашних условиях самостоятельно.
Видео ударно-канатного бурения скважин на воду
