Канатно-ударное бурение своими руками: технология и способы

Выбираем тип скважины

При выборе скважины исходите не только из возможностей, но и из целесообразности. Возможности бывают двух типов: это природные ресурсы и финансы. В первом случае нужно ответить на вопрос – а есть ли здесь вода, во втором – сколько стоит её добыть.

Следующая стадия – это определение типа скважины. Дешевизна скважины своими руками состоит только в том, что не надо платить за наёмный труд и покупку специального оборудования. Однако в бурение скважины придется вкладывать собственный труд, время и расходы на частичное приобретение инструмента. Так что подумать об экономии всё же придётся.

Если скважина нужна только для полива растений и содержания небольшого дачного дома , то достаточно абиссинского колодца. Если дом предназначен для круглогодичного проживания большой семьи, то необходима, как минимум, скважина на песок, а лучше – артезианская. Выбрать последний вариант придётся если расход воды должен превышать 10 м3 в час.

При бурении артезианской скважины придется по-потеть, но она может обеспечить водой несколько домов. Для её бурения, обустройства и эксплуатации есть смысл объединить усилия нескольких домовладельцев. Заключайте договор, формируйте общий бюджет и пользуйтесь общей водой.

Что касается запасов и глубины залегания воды, то о них можно узнать из специальных карт и результатов гидрологических исследований. Данные о гидроресурсах обычно есть в органах муниципальной власти. Кроме того, нужно оценить степень загрязнения грунта, и выяснить расположение источников вредных выбросов. Это не актуально только для артезианской скважины – обычно на такую глубину загрязнения не проникают.

С точки зрения загрязнений наибольшей опасности подвергается вода, добываемая с помощью абиссинского колодца. Она может загрязняться от ближайшего септика, в неё даже могут попадать пестициды, используемые в саду и огороде. По этой причине воду из абиссинского колодца чаще всего используют для полива и других хозяйственных нужд.

После того, как определились с природными возможностями своего земельного участка, оценили фронт работ по разным типам скважин, соотнесли всё это с финансовыми возможностями, можно определиться с типом скважины и приступать к работе.

Параметры бурения

Во многих случаях обеспечить участок водой сможет только артезианская скважина; сколько метров будет её глубина, вопрос не праздный, он в значительной мере определяет итоговую стоимость работ. Особенность водоносных известняков заключается в том, что они залегают неравномерно.

Ближе к поверхности, на глубине 20-40 м, залегают ненапорные межпластовые воды. Глубина напорных источников в Российской Федерации достигает 200-250 м. До начала работ глубину скважины оценивают ориентировочно, точное число можно узнать только после бурения.

Существует несколько характеристик артезианской скважины; кроме вопроса, на

сколько метров она уйдёт вглубь, важен её диаметр и способ бурения. Для промышленных нужд выбирают диаметр 219-325 мм, что зависит от производительности и глубины, скважины и характеристик насоса.

Диаметр скважины для частного сектора определяется параметрами популярных бытовых глубинных насосов. Их диаметр редко превышает 102 мм, поэтому для них бурят скважину с диаметром труб 127-159 мм.

Бурение рядом с домомИсточник izion.pro

Производители предлагают насосы с меньшим диаметром, не более 50-76 мм, которые можно монтировать с трубами диаметром от 76 мм. Вариант на первый взгляд кажется выгодным, так как позволяет сэкономить. На самом деле подобные девайсы малопроизводительны, а те, которые обеспечивают прокачку в нужном объёме, стоят непозволительно дорого. Также не стоит забывать, что скважины малых диаметров, как правило, не подлежат ремонту.

О том, как правильно бурить скважину на воду в следующем видео:

Особенности эксплуатации

Безнапорная скважина на песок рассчитана на средний срок службы 5-7, редко больше, лет. В отличие от скважины на песок, артезианская скважина с глубиной от 100 м отличается высокой степенью надёжности. Источники с такой глубины эксплуатируются по 40-50 лет. Срок службы зависит от глубины и напора вскрываемого водоносного горизонта; возможны следующие варианты:

Скважины, пробитые к водоносному горизонту близкого к поверхности залегания, работают не более 25-30 лет. Неглубокие источники заиливаются, поэтому нуждаются в ремонтных работах раз в 7-10 лет.

Чистка от заиливанияИсточник global-bur.ru

Безнапорная скважина на известняк прослужит 20-30 лет. Срок службы можно значительно продлить, если использовать двухтрубную конструкцию.
Артезианская скважина на глубокий песок проработает 20-25 лет, если не нарушать правила эксплуатации.

Срок службы скважины снизится, если:

Не установить скважинный фильтр, когда породы водоносного слоя отличаются подвижностью.
Установить превышающий производительность водоносного слоя насос. Это может привести к выходу из строя фильтра.
Нарушать ограничение по максимальному водоотбору.

Монтаж глубинного насосаИсточник bitrix24.ru

От чего зависит стоимость

Чтобы пробурить скважину под воду из артезианского водоносного слоя, в среднем требуется 5-7 дней. Стоимость артезианской скважины на известняк, выполняемой под ключ, превышает стоимость источника из безнапорного песчаного горизонта мелкого залегания.

Высокая стоимость оправдывается долговечностью эксплуатации и постепенной окупаемостью. На итоговую цену влияют следующие причины:

Из-за большой глубины бурение отличается повышенной сложностью, привлекается тяжёлая буровая техника.
Глубокий источник требует большего диаметра выработки и большего количества обсадных труб. Это повышает себестоимость бурения и оплату буровых работ.
Глубокое залегание требует использования высококачественных материалов, способных служить десятилетиями.
Смета растёт, если возникает необходимость в дополнительных работах. Так, при обсадке скважины иногда проводят затрубную цементацию.

Обсадные трубы ПВХИсточник o-trubah.ru

О бурении скважины на воду от А до Я в следующем видео:

Коротко о главном

Воду из артезианских пластов научились добывать много столетий назад. Способ стал общедоступным; он используется в тех местах, где водоносные слои залегают в нужной геологической структуре, на глубине, доступной для специализированных буровых установок.

Вода из артезианских источников поступает бесперебойно, отличается чистотой и постоянным химическим составом. В зависимости от глубины залегания для бурения используют тяжёлую технику или переносную буровую установку. Точную глубину можно определить только после поднятия буровых штанг.

Скважины с разной глубиной залегания имеют разный срок службы и эксплуатируются по-разному. На их стоимость влияет объем и себестоимость бурения, выбор материалов, необходимость дополнительных работ.

Оборудуем скважину

Прежде всего, нужно установить обсадную трубу, иначе пробуренная скважина быстро обрушится. Потом фильтровая колонка, состоящая из труб, отстойника и собственно фильтра. Обсадную трубу необходимо сразу же закрепить в грунте. В противном случае края ямы начнут обваливаться, и всё придётся начинать сначала. Для этого полости вокруг трубы засыпаются рыхлым материалом и утрамбовываются.

Сразу же после закрепления трубы, в неё нужно залить воду. Это делается для промывания затрубья и фильтра. Кроме того, так создаются преграды для крупных примесей.

Новую скважину обязательно нужно прокачать. Для этого грязная вода откачивается до тех пор, пока не пойдёт чистая. Прокачка производится с помощью ручной помпы или электрического центробежного насоса. Последнее, конечно, удобней и эффективней.

Когда станет понятно, что вода идёт чистая и скважину можно эксплуатировать, на нужную глубину опускается насос. Он соединяется с трубой локального водопровода или со шлангом. Дальнейшее обустройство скважины находится в зависимости от её типа и назначения.

Этапы проведения работ

Шнековый способ бурения применяется для формирования скважин вертикального или горизонтального направления. В последнем случае присутствуют следующие этапы работ:

Осуществляется подготовка оборудования, его установка на специальную устойчивую платформу.
Роют котлован для удаления сыпучих и неуплотненных грунтов.
При помощи лазерных измерительных устройств определяют направление бурения.
Происходит установка всего необходимого оборудования, обсадной трубы.
Углубление бура происходит до упора, пока не будет достигнута максимальная глубина.
Рабочий инструмент извлекают на поверхность.
К буру подсоединяют новую секцию, что позволяет достигнуть необходимой глубины.

Вертикальное бурение происходит также, но данный метод не требует применения обсадной трубы.

Видео по теме: Первое в жизни бурение скважины обломал шнек 16 метров глины

https://youtube.com/watch?v=-aEiCpP6K38

Подборка вопросов

Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

Механическое;
Ручное.

Варианты исполнения скважины

В зависимости от принципа работы буры:

Ударно-вращательный метод;
Ударный;
Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Ручное бурение скважины вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

Шнек-бур и станок для бурения скважин своими руками

Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

Прочный канат;
Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

Ударно-канатный способ — технология бурения

Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
К верхней части стакана крепят трос.
Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Бурение скважины шнеком

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда малогабаритной легкоперевозимой буровой установки, так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что шнековый способ подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Колонковая технология все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Несколько полезных советов

После того, как скважина готова, следует обратить внимание на ряд важных нюансов. Например, чтобы вода в скважине оставалась свежей, нужно обеспечить приток в обсадную колонну свежего воздуха

Для этого делают несколько вентиляционных отверстий. Верхнюю часть скважины не стоит замуровывать, ее закрывают откидной крышкой, чтобы при необходимости можно было достать насос, осмотреть колонну и т.п.

По окончании работ следует обязательно отдать на анализ воду из скважины, чтобы проверить на содержание различных примесей. Любые проблемы с состоянием воды обычно решаются путем подбора подходящих фильтров.

Воду на анализ отбирают не сразу же после бурения, а спустя некоторое время, чтобы из нее ушли загрязнения, вызванные бурением.

Для каких грунтов применяется?

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

Мягкая не сыпучая почва

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.

Сыпучая почва

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

Каменистая порода

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.

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.

Оборудование

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.

Разновидности буров

Самодельная буровая установка, в зависимости от назначения, оснащается различными бурами:

ложковый бур;
змеевиковый бур;
долото.

Ложковый бур применяется для прохождения через слой пластичного грунта (смесь песка и глины). Обычно бурильный инструмент делается в форме ложки. Резец размещают с левой стороны, а справа находится поперечный выступ. Также ложку можно изготовить из обычной стальной трубы, имеющей подходящий диаметр.

Змеевиковый бур применяется для прохождения плотных грунтов. Данный инструмент работает по принципу штопора. Лезвие бура выполняют в форме ласточкиного хвоста. Его формируют из закаленной стали для обеспечения повышенной прочности. Изготовить змеевиковый бур своими руками достаточно сложно. Для этого следует воспользоваться услугами профессионалов.

Долото способно разрушить каменистую породу

При создании долота следует уделять особое внимание его углу заострения. От данной характеристики зависят функциональные возможности бура. Для разрешения каменистых грунтов угол заострения должен составлять 110-125 градусов, мягких – 35-70

Для разрешения каменистых грунтов угол заострения должен составлять 110-125 градусов, мягких – 35-70.

Самодельная буровая установка

В чем заключается работа гидробура своими руками

Гидробурения скважин включает разрушение грунта с помощью буровых установок под давлением. Ее обеспечивает масса штанга и вспомогательная бурильная оснастка. Также данные инструменты промывают скважину с помощью бурового раствора.

Промывочная жидкость имеет достаточно простой состав – вода с примесью глины. Жидкость затекает во все приямки вокруг места бурения, которые предназначены для свободного передвижения воды. Буровое вещество подается в скважину с помощью мотопомпы.

Функции промывочной жидкости:

Охлаждение буровой установки;
Шлифовка стенок скважины;
Вымывание грязи из источника.

Буровая колонна медленно опускается вниз. Длина инструмента увеличивается за счет подсоединения вспомогательных секций. После достижения необходимой глубины происходит промывание скважины водой. Далее в источнике монтируется насос и начинается работа скважины. Длина скважины зависит от водоносного горизонта. Наиболее дешевым вариантом считается бурение абиссинской скважины. Также отличают артезианский горизонт.

Определение роторного бурения

Для начала разберем, что вообще из себя представляет роторное бурение скважин и каковы его альтернативы? Одним из самых привычных способов устройства водозаборной выработки пока признают шнековое бурение.

Однако шнековая технология не позволяет пройти скальные коренные породы. Применяемый в шнековом бурении винтовой бур не способен разрушить известняк. А ведь нередко бывает, что нужно забуриться именно в него, т.к. вышележащие слои не отличаются стабильным и достаточным для эксплуатации дебитом.

Колонковая и шнековая буровая технология не предоставляет возможность пройти скальные горные породы. В случае устройства скважины на известняк эффективней и экономичней использовать роторный метод бурения

Потому роторная технология, используемая ранее только в горнодобывающей отрасли, и стала внедряться в сферу устройства частных водозаборных сооружений. Ее рабочим элементом является находящееся в забойной части скважины долото. С помощью долота разрушаются связные и несвязные грунты, дробятся скальные коренные породы.

Выемка же разрушенной горной породы осуществляется с помощью жидкости, которая подается к забою через рабочую колонну или же затрубное пространство. Это 2 разных способа бурения, каждый из которых будет подробно рассмотрен далее.

Диаметр долота превышает диаметр рабочей колонны, что позволяет:

сократить энергозатраты на весь процесс бурения (мощность здесь расходуются непосредственно только на проворачивание с усилием долота в забое, а потери на трение рабочей колонны о стенки скважины сводятся к минимуму);
предохранить большую часть элементов рабочей колонны от повреждений, а также стенок пробуренной скважины от разрушения;
создавать внушительные по диаметру скважины (к примеру, до 70 см) при крайне внушительных глубинах.

Таким способом можно формировать водоносные скважины, глубиной в 300 и более метров, т.е. бурить водозаборные выработки для снабжения водой дачных массивов и поселков.

Итак, определение: бурение по роторному принципу – это такой способ разработки скважины, при котором усилие на долото в забое передается от роторного вращателя через рабочую колонну. Ее собирают из штанг – узких стальных труб, которые присоединяются последовательно друг к другу по мене углубления в землю.

А вот в расчистке ствола выработки и забоя от шлама применяется поданная под напором вода. Благодаря такому решению постоянно разбирать и собирать буровую колонну для извлечения керна как в колонковом бурении не нужно.

Нагнетаемая в выработку жидкость сразу решает две важные задачи: освобождает путь буровому снаряду для производства дальнейших работ и производит промывку скважины, необходимую для подготовки водозабора к эксплуатации.