Как пробурить скважину ударно канатным способом

Ударно-канатное бурение своими руками: технология и способы

Способ ударно-канатного бурения предусматривает постепенное разрушение почвы посредством методичных ударов тяжелого орудия. Главным достоинством процесса являются простота и доступность. Для этого не нужно быть специалистом, поскольку при установке используют самые ходовые материалы. Несложная конструкция может быть обустроена и своими руками.

Бурильный инструмент

Все работы выполняют с помощью снаряда Шитца. Он включает в себя:

• вышку с ударной штангой;
• забивной стакан — отрезок трубы с приваренным к низу стальным режущим краем;
• желонку, оснащенную клапаном;
• долото;
• лебедку и блок.

Вышку для бурения устраивают в форме треножника, который изготавливают из брусьев или труб. Установку и сборку выполняют с помощью различных ключей, затяжных трещоток и отверток. Сверху конструкции размещают ворот для подъема, через который пропускают трос. Высота вышки должна превосходить длину рабочего органа. Ударную штангу делают из цельных стальных болванок. Отдельные детали соединяют с помощью фланцев либо болтов. В целях утяжеления орудия внутреннюю полость заливают бетоном.

Схема бурового снаряда Шитца

Основной бурильный инструмент — стакан — имеет заостренный к центру торец, благодаря чему в момент удара снаряд глубоко проникает в землю. Кроме этого, кромка трубы может быть оснащена острыми зубьями. С их помощью разрушают породу, сформированную из глинисто-песчаной смеси или влажной глины. В верхней части предмета находится наковальня — место удара штанги. Снаряд больших размеров сохраняет ровность забоя. Неслучайно стандартное орудие имеет длину не менее 2 метров.

Материалом для желонки служит фрагмент трубы диаметром 90 мм. Снизу она имеет клапан плоской формы, который открывается в момент соприкосновения с землей. Так почва попадает в снаряд. При подъеме конструкция закрывается под тяжестью измельченной массы.

Тросы изготавливают из стальных проволок. Наибольшую популярность имеют 6-прядные изделия с пеньковым сердечником, пропитанным битуминозными средствами. Толщину каната и его крепления выбирают, исходя из массы снаряда и штанги. При выборе инструмента учитывают его разрывное усилие и коэффициент безопасности.

Особенности бурения по различным грунтам

На мягких несыпучих участках используют стакан, поскольку такая почва хорошо закрепляется в его стенках. При ударе о землю острый край захватывает часть слоя, вслед за этим штанга бьет по наковальне и углубляет колодец. После нескольких пробивок полость снаряда заполняется, и его поднимают наверх.

Для выемки песков-плывунов предназначена желонка. Обязательной процедурой при наличии однородной сыпучей породы становится монтаж обсадной трубы. Ее же используют на грунтах с песчаными прослойками. Колонна углубляется в почву под тяжестью собственной массы, что позволяет увеличить срок эксплуатации шахты.

Установка обсадной трубы в скважину.

На водоносных и чистых песках используют желонки, утяжеленные короткой ударной штангой. Число соприкосновений с землей должно быть небольшим. Необходимо следить, чтобы ударное орудие не выходило более чем на 0,5 см из трубы, в ином случае она может перекоситься и заклинить в уклоне, что приведет к материальным издержкам.

Бурение каменистых пластов производят с помощью плоскостных долот либо орудий в форме двутавра. Для увеличения диаметра ствола, наряду с обсадной трубой, применяют специальный расширитель. Он сносит породу со стенок, тем самым расширяя пространство для прохода. Функцию транспортировки раздробленной земли выполняет желонка с плоским клапаном и низким башмаком.

При прохождении трещиноватых слоев, склонных к обвалам и оползням, операцию проводят с большой осмотрительностью. Такие участки обрабатывают округляющими и крестовыми долотами.

Обсаживание стенок скважин

Согласно технологии бурения канатным способом, для укрепления ствола шахты прибегают к установке труб для обсадки. Их диаметр должен быть больше, чем сечение забивного стакана. Тем самым упростится перемещение снаряда.

Колонны бывают муфтовые и с высаженными концами. В первом случае на обоих концах изделия присутствует резьба. Соединяют их с помощью муфт с внутренней резьбой. Этот вариант используется при необходимости установить трубу диаметром менее 50 мм.

Обсадные трубы с высаженными концами оборудованы расширительным конусным башмаком. По высадке нарезается внутренняя резьба, на противоположном крае — наружная того же размера. Это дает возможность состыковать элементы без применения муфтового сцепления.

Изготавливают их из чугуна, асбоцемента и пластика. При работе с ними используют хомуты, забивные головки, башмаки, забивной снаряд. Устанавливают колонны при углублении шурфа на 4 м.

Скважина на участке

Перед проведением буровых работ необходимо выполнить ряд процедур:

• прояснить вопрос наличия или отсутствия водоносных горизонтов;
• ознакомиться с характеристиками грунтового пласта;
• проверить комплектность бурового инструмента по видам;
• предусмотреть необходимость использования лебедки для работы с ударником и тельфера для подъема обсадных труб;
• подобрать желательную конструкцию и направленность скважины, а в связи с этим — необходимое количество колонн для обсадки.

Порядок выполнения работ

По инструкции началу бурения предшествует обустройство шурфа для защиты забоя от обвалов. Длина отверстия может составлять 5 м, а ширина — 1,5 м. Глубину рассчитывают в пределах 1,5 — 2 м. Стенки траншеи укрепляют дощатыми щитами.

Затем устанавливают вышку. В случае ручного обустройства скважины производят контроль его вертикальности. Малейшее искривление траектории инструмента приведет к невозможности монтажа обсадной трубы и дальнейшего использования водозаборной конструкции.

После установки первой секции колонны выполняют резкий сброс стакана с высоты 1,5 м. По заглублению на 0,5 см ударник вытягивают наружу и повторяют процесс до достижения водоносного слоя. По мере необходимости забивной снаряд меняют на долото или желонку, увлажняют забой или досыпают сухую почву. Применять такой метод бурения можно как в одиночку, так и бригадой.

Недостатки и преимущества процесса

Этот способ имеет большое число достоинств:

1. Водоносная порода вскрывается качественно, без повреждения пористой структуры, что продлевает срок службы скважины до 80 лет.
2. Применение системы возможно без использования спецтехники, что позволяет пробурить скважину необходимой глубины в труднодоступных местах и при ограниченном бюджете.
3. Отсутствует необходимость использования глины и промывочных жидкостей — воды или специального раствора.
4. При создании колодца можно производить бурения в валунно-галечниковых отложениях, в многолетнемерзлых породах, а также грунтах, легко впитывающих влагу.
5. Методика выполнения работ препятствует загрязнению водоносного пласта.
6. Процесс предусматривает использование инструментов большого сечения — 500 мм и выше.
7. Скважину осваивают сразу же после ее обустройства.
8. С помощью установки проводят разведочные работы. Выемка породы осуществляется по всему жерлу ствола.

Среди недостатков выделяют низкие темпы работ. Возможности метода не подходят для обустройства глубинных скважин. Такую конструкцию не используют на некоторых видах песчаных почв. К минусам процесса можно также отнести допустимость только вертикального бурения.

Источник

Самодельное устройство для бурения скважины своими руками (ударно-канатный метод)

1. Толстостенная стальная труба. У меня длиной 114 см и весит 42 кг (но длина маловата, надо метра полтора минимум). Диаметр точно не помню, но выбирал под обсадные трубы на 125. Учитывайте, что диаметр скважины при бурении будет процентов на 15 больше, чем ударная труба. Чем длиннее труба, тем ровнее будет скважина.

2. Кусок крепкой тонкостенной трубы для создания ножа (лучше всего из нержавейки толщиной 1-2 мм)

3. Стальной трос, у меня 4 мм. Четверки хватает тык притык, этот трос слабоват, лучше всего берите пятерку, ее должно хватить без нервов. Хотя и четверкой все идет нормально.

4. Стальной уголок или трубы (у меня пошла старая кровать) для создания рамы.

6. Вертлюжок для троса (нужен обязательно). Еще бы хорошо с карабином, чтобы трубу можно было отстегнуть при необходимости.

7. Всякие гайки, железячки, куски цепи, дверные петли, резинка и прочее барахлишко, который каждый наверняка найдет у себя в гараже.

Из инструментов:
— болгарка;
— сварка;
— плоскогубцы и пр.

Касательно вложений. Труба на металлобазе обошлась в 8 грн за 1 кг. Можно было найти и дешевле, просто не было времени и желания искать.
Троса купил 30 м по 10 грн каждый метр. Еще купил вертлюжок. Все остальное нашлось дома. Короче потратил я на все не более 1000 грн.

Процесс изготовления бурильной машины:

Шаг первый. Подготовка деталей и сборка рамы
Вообще для таких устройств принято делать треногу, ну а я решил сделать двуногу. Нашел металлический каркас от кровати и разрезал его по диагонали. Далее сварил вверху уголки так, как видно на фото.

Чтобы укрепить раму, я приварил к правой и левой стороне по куску арматуры. В принципе, этого хватило с головой. Еще для надежности можно приварить кусок уголка к основанию спереди.
Рама готова, переходим к созданию лебедки.

Шаг второй. Лебедка
Лебедка у меня получилась реально опасная для жизни, так как не имеет храпового механизма. Если отпустить при подъеме или опускании трубы, может запросто убить. Но меня это не пугает, ведь все пользуются десятилетиями колодцами с таким механизмом и еще никого не убило (по крайней мере у нас).

На трубе лебедки есть отверстие, в котором находится стальной стержень. Он работает как фиксатор лебедки.

Шаг третий. Установка конструкции на место бурения и подготовка
Бурить я скважину решил прямо под домом, поскольку угадать местоположение воды вряд ли выйдет, а так выиграю на экономии труб. Конструкцию важно надежно зафиксировать, чтобы она не смещалась. Я установил ее на две толстых тяжелых доски и прибил гвоздями.

Труба крепится к тросу с помощью стального стержня, к которому приварена гайка. Сам стержень также надежно приварен к трубе.

Крепление троса
Еще важно сказать пару слов о зачаливании троса, это очень важно. Я его вставлял в медную трубку, а потом ее загибал. Ну а петлю троса обматывал алюминиевой проволокой. В принципе, еще не порвало. Его держит в основном согнутая трубка, к тому же она не дает ему перетереться.
Еще очень важно крепить ударную трубу через вертлюг, иначе трос будет постоянно закручиваться. А если пользоваться закрученным тросом, вы его сразу порвете (у меня так было по началу).
Вертлюг само собой должен быть очень крепким. Еще полезно установить карабин, так трубу можно будет отстегнуть при транспортировке.

Клапан мне пригодился тогда, когда шли сильные ливни, и я плохо закрыл скважину. Там было очень много воды, я ее всю без проблем откачал благодаря этому клапану. А так при бурении он в принципе не нужен. Разве что при бурении водоносного слоя.

Шаг пятый. Устройство почти готово. Делаем спусковой механизм
Спусковой механизм у меня очень простой, работает по типу «мышеловки». Я его сделал из дверной петли, болтика с гаечкой, кольца и куска цепи.

К петле нужно еще приварить кусок цепи с кольцом. Кольцо можно сделать из стальной проволоки, если под рукой нет подходящего. К раме машины надо приварить стержень напротив скважины, на него будет вешаться ударная труба.

Теперь берем дверную петлю, крепим к тросу с помощью болтика и завешиваем кольцом на приваренный к раме стержень. Устройство взведено и готово к бою!

Еще важное замечание. Чтобы трос не дай бог не проскользнул, перед креплением петли мотните вокруг него листового алюминия или меди, а потом хорошенько затяните ключом.

Как бурить?
Так как на конце трубы находится острый нож, то большая сила удара здесь не нужна, у меня диапазон удара находится в районе 1-2 м. То есть труба до места удара должна лететь не более 2 м. Если вы сделаете больше, то вам будет тяжело потом выдернуть трубу из грунта. Это может быть вплоть до обрыва троса. Поэтому лучше сделать два метровых удара, чем один двухметровый. Ну, с двух метров своим 4 мм тросиком я выдергиваю без проблем. Конечно, все еще зависит от типа грунта.

Итак, процесс бурения:

1. Крепим фиксатор на тросе таким образом, чтобы труба висела над местом удара на высоте 1-2 м.

2. Отпускаем лебедкой 1-2 м троса с запасом и кладем трос так, чтобы он не спутался при движении трубы.

3. Отходим на безопасное расстояние и палкой сдергиваем кольцо со стержня. В итоге труба летит вниз и ударяет в грунт.

4. Вытягиваем трубу лебедкой и кладем на землю для удобной чистки. Я ее кладу под углом на пенек, мне вполне удобно опускать, поднимать и чистить.

5. После чистки опять опускаем трубу, заряжаем конструкцию и так далее.

За один удар труба заходит на 10-15 см (смотря какой грунт). На практике легко идет песок с глиной, суглинки. Тяжеловато верхний сухой слой светлой глины (в моей местности).
Можно делать 1-2 удара и вытягивать трубу. Если грунт твердый, то надо делать несколько ударов, так как набирается маловато.

Если идет сухая и твердая порода, можно линуть в скважину воды и немного подождать. Потом продолжить бурение.

Процесс долгий, тяжелый, только для настоящих энтузиастов)) Я вот прошел уже более 15-ти м и доволен собой. Пока идет влажный песок с глиной и камушками. Надеюсь, вода в месте бурения будет ближе, и я добьюсь своей цели. За время бурения достал много интересных камушков, сухую глину с отпечатками древних моллюсков, остаток какой-то очень древней палки.

Источник