Технология и тонкости шнекового бурения скважин

Особенности бурения шнеком

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м

Такой способ проходки ствола хорош при наличии мягких грунтов с незначительным включением гравия и других скальных пород. Часто, если на пути шнекового бура встречаются крупные твердые элементы, процесс приходится прекращать, или подключать другие способы разрушения пород повышенной твердости.

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м. При благоприятных грунтах и сочетании с другими методами можно добиться более глубокой проходки ствола, — до 100 м. Такой углубленности хватает, чтобы гарантированно достать песчаные водоносные пласты, а в некоторых регионах, — артезианские. Шнековый метод, при всех своих преимуществах, имеет существенный недостаток, что заключается в сниженном притоке воды в обустроенную скважину. С другой стороны, есть еще одно преимущество в том, что при запуске колодца в эксплуатацию не приходится длительно заниматься его прокачкой, то есть очисткой ствола и фильтра от продуктов бурения (глина, песок и другие элементы грунта).

Бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости

Подытожив сказанное, можно обозначить плюсы и минусы вращательного способа бурения скважин для добычи воды. Преимущества таковы:

• высокая скорость работы;
• несложные технология и оборудование;
• нет необходимости промывки ствола при бурении;
• непрерывная доставка к устью разрушенных долотом пород;
• грунт извлекается без поднятия бурового инструмента;
• есть возможность добраться до основных водоносов, имеющих потребительскую ценность (песчаный и частично известняковый горизонты).

Недостатки бурения на воду шнековым способом следующие:

• ограниченная глубина;
• не каждый грунт подходит для проходки ствола шнеком;
• сниженный дебет скважины;
• большая нагрузка на привод шнекового бура.

Таким образом, бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости, и неглубоким залеганием качественных водоносов. При других условиях необходимо бурить иными способами, позволяющими преодолевать твердость скальных пород и достигать больших глубин залегания качественной воды.

Достоинства и недостатки метода

Простота технологии понятна на примере льдобура, которым пользуются любители зимней рыбалки. Снаряд представляет собой стержень, обвитый лентой и армированный резцами или долотом. Вращение осуществляется ручным способом или посредством механического, электрического, пневматического привода.

Достоинства шнекового метода бурения скважин:

• высокая скорость проходки выработок — до 300 м за смену;
• непрерывный отбор грунта от забоя ствола и доставка его на поверхность;
• не нужно готовить буровой раствор для организации выноса шлама;
• возможность строительства скважин глубиной до 50 м диаметром <1500 мм;
• проходка выработок с углом наклона от вертикального до горизонтального;
• бурение стволов различного назначения — геологоразведочных, водозаборных, под свайный фундамент;
• приемлемость для самостоятельной проходки скважины с помощью использования ручного инструмента.

Есть у шнекового метода и недостатки: попадание под резцы камня или валуна приводит к прекращению бурения. Для эффективной работы шнека необходимо создавать давление на трубную колонну.

БУРОШНЕКОВОЕ БУРЕНИЕ

Бестраншейная прокладка коммуникаций

Бурошнековая технология является подземным методом прокладки стальных труб. Это необходимо, прежде всего, при прокладке канализационных сетей, переходов через автомобильные и железные дороги и в зоне подключения коммуникаций к зданиям. Шнековые буровые установки позволяют прокладывать трубы диаметром от 100 до 2000 мм и на длину до 60 м. Выбор конкретной буровой установки осуществляется в зависимости от длины и диаметра бурения

Этапы ведения работ:1. Подготовка стартового и приемного котлованов;2. На данном этапе установку ГШБ опускают в подготовленный (стартовый) котлован на заданную отметку, а затем производят контролируемое задавливание трубы с одновременным механическим удалением разработанной породы из ее полости при помощи шнека;3. При достижении трубой приемного котлована продавливание прекращается. Колонна шнеков и буровая голова извлекаются из обсадной трубы в стартовый котлован;4. При завершении работ оборудование извлекается из стартового котлована;5. Демонтаж стартового и приемного котлованов.

Преимуществами данной технологии являются:

Высокая точность позволяет прокладывать самотечные канализации и трубопроводы без отклонений; Сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры; Позволяет прокладывать в стеснённых условиях трубопроводы с большим диаметром; Рабочие параметры наших установок позволяют прокладывать трубы диаметром от 100 мм до 1820 мм на расстояние до 120 м в зависимости от типа грунта.

Шнековый способ бурения скважин на воду

Популярность этого способа бурения скважин под воду объясняется его высокой эффективностью и простоте реализации. Шнековая технология основывается на сверлении породы вращающимся приспособлением. Роль режущей кромки сводится к разрушению грунта по направлению движения. После этого он в измельченном состоянии выносится на поверхность спиральным шнеком. Следует сказать, что наверху оказывается только 40-50 % породы: остальная часть материала уходит на уплотнение стенок. Как результат, дополнительная обсадка стенок в этом случае не требуется. Обсадную колонну вводят внутрь шахты по окончанию процесса.

Есть также интересный вариант с ручным изготовлением скважины на верховодку. Для этого в продаже имеется несколько моделей портативных буровых станков, позволяющих сооружать скважины глубиной до 50 м, при условии наличия на участке легких и средних грунтов (кроме песчаных). Данные приспособления очень популярны среди дачников и владельцев загородных домов. Для разового использования ручной станок можно арендовать

При этом важно понимать, что работы по бурению скважин на воду артезианского типа выполняются совсем другим оборудованием

Этапы проведения работ

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

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

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

Как изготовить спиральный бур?

Чтобы самостоятельно изготовить спиральный бур в домашних условиях понадобятся такие инструменты, аппаратура и материалы:

• сварочный агрегат;
• измерительная рулетка;
• болгарка;
• стальной пруток диаметром 25 мм необходимой длины в качестве будущего стержня;
• труба диаметром 25–32 мм;
• стальные диски (можно применить разрезанный пильный диск от циркулярной плиты требуемого размера).

Порядок действий, которого следует придерживаться при самостоятельном изготовлении винтового бура:

Спиральный бур своими руками

• Необходимо распилить диск из стали на два полукруга.
• Обе части бывшего диска нужно хорошо заточить.
• Стальной прут диаметром 25 мм также необходимо заострить с одной стороны.
• От заточки, на расстоянии 20–25 см нужно оставить отметку в виде насечки.
• К отмеченному месту на прутке следует приварить под углом 20 градусов, заготовленные ранее, полукруги из стального диска.
• Суммарный угол между полукруглыми лезвиями должен равняться 40 градусам.

Гипотетически, шнековый бур можно изготовить, применяя для этого стальную спираль. Для этого необходимо достать полосу инструментальной стали, разогреть её до температуры, при которой её можно согнуть в спираль с требуемым шагом и соответствующим диаметром. Далее, спираль закалить, а уже потом приварить к прутку. Однако в домашних условиях выполнить эти действия качественно почти нереально.

Особенности бурения шнеком

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м

Такой способ проходки ствола хорош при наличии мягких грунтов с незначительным включением гравия и других скальных пород. Часто, если на пути шнекового бура встречаются крупные твердые элементы, процесс приходится прекращать, или подключать другие способы разрушения пород повышенной твердости.

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м. При благоприятных грунтах и сочетании с другими методами можно добиться более глубокой проходки ствола, — до 100 м. Такой углубленности хватает, чтобы гарантированно достать песчаные водоносные пласты, а в некоторых регионах, — артезианские. Шнековый метод, при всех своих преимуществах, имеет существенный недостаток, что заключается в сниженном притоке воды в обустроенную скважину. С другой стороны, есть еще одно преимущество в том, что при запуске колодца в эксплуатацию не приходится длительно заниматься его прокачкой, то есть очисткой ствола и фильтра от продуктов бурения (глина, песок и другие элементы грунта).

Бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости

Подытожив сказанное, можно обозначить плюсы и минусы вращательного способа бурения скважин для добычи воды. Преимущества таковы:

• высокая скорость работы;
• несложные технология и оборудование;
• нет необходимости промывки ствола при бурении;
• непрерывная доставка к устью разрушенных долотом пород;
• грунт извлекается без поднятия бурового инструмента;
• есть возможность добраться до основных водоносов, имеющих потребительскую ценность (песчаный и частично известняковый горизонты).

Недостатки бурения на воду шнековым способом следующие:

• ограниченная глубина;
• не каждый грунт подходит для проходки ствола шнеком;
• сниженный дебет скважины;
• большая нагрузка на привод шнекового бура.

Таким образом, бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости, и неглубоким залеганием качественных водоносов. При других условиях необходимо бурить иными способами, позволяющими преодолевать твердость скальных пород и достигать больших глубин залегания качественной воды.

Что такое шнековое бурение

Суть процесса заключается в разрушении долотом породы, с последующей доставкой ее на поверхность с помощью винта шнека, который вращается с большой частотой. Такой метод используется при наличии породы невысокой твердости и без промывки скважины.

Особенности процесса:

• При шнековом бурении обеспечивается большая скорость работ без перемалывания и истирания уже отделенной от забоя породы.
• Забой очищается непрерывно, одновременно с разрушением породы.
• При отделении от забоя порода поступает на винт-шнек, который вращается с большой скоростью. Возникающие при этом центробежные силы прижимают ее к стенкам, а постоянно движущаяся винтовая лента поднимает породу вверх. При этом часть породы ребордой ленты втирается в стенки.
• При таком процессе забой хорошо очищается от разрушенной породы. Это обеспечивает большие скорости бурения до IV категории пород по буримости.
• Большая механическая скорость обеспечивается при прохождении слабых цементированных отложений мелкой гальки и щебня. Связано это с тем, что последние не разрушаются, а выносятся на поверхность целиком.
• Шнековый транспортёр плохо работает в вязких глинах, налипающих на шнеки и препятствующих транспортировке выбуренной породы.
• Долото и шнеки охлаждаются за счет их быстрого заглубления в мягкие породы с постоянно изменяющейся температурой.
• Шнековое бурение можно производить на глубину от 1,5 до 80 метров.
• Используется такой процесс для проходки поисковых и инженерно-геологических скважин, при гидрогеологических исследованиях в сочетании с другими методами.

Преимущества бурения шнеком в мягких породах:

• Высокая скорость углубления.
• Транспортировка породы осуществляется без подъема инструмента, непрерывно.
• Бурение можно производить без промывки.
• Сравнительно малая глубина бурения.
• Вращение тяжелой шнековой колонны требует большей мощности.

В конструкцию инструмента для бурения шнеками входят:

Инструмент для бурения скважин

Наибольшей популярностью пользуются двух- и трехлопастные долота. У трехлопастного долота корпус выполнен методом литья из стали с зубчатыми лопастями, имеющими наклон по винтовой линии.

Чем отличаются роторное и шнековое бурение скважин

Не следует путать эти виды бурения. Рабочий орган установки для роторного бурения – тоже металлическая колонна с долотом на конце. Но порода при погружении инструмента не транспортируется наверх автоматически, а вымывается глинистым раствором или выдувается. Различия методов:

• глубина бурения шнеком – от полутора до 120 метров, самая глубокая роторная скважина – 9 км;
• условия работы. Поскольку роторная технология задействует раствор, есть ограничения по внешней температуре. Рекомендуемая температура при бурении шнеком – до минус 20. Это популярный способ при бурении зимой, а ротором лучше работать в теплое время;
• в отношении грунта роторный метод почти универсален, а шнек рекомендован для сухих мягких почв;
• скорость шнекового бурения получается выше, поскольку можно работать одним инструментом безостановочно. При роторном часто меняют насадки;
• стоимость роторного бурения выше за счет большей сложности технологии: вымывание, выдувание, монтаж осадочных колец.

Из-за этих различий роторный и шнековый метод применяются в разных ситуациях:

• роторный – преимущественно при устройстве артезианских скважин, на твердых грунтах, при глубинной разведке;
• шнековый – при устройстве скважин малой глубины: на воду в районах с неглубоким залеганием водоносного слоя, на мягком грунте, в зимний период; для фундаментов; для инженерно-геологических исследований.

Этапы проведения работ

Использование шнеков обеспечивает возможность создания скважин различного назначения в вертикальном либо горизонтальном направлении. При необходимости в ходе бурения применяются обсадочные трубы либо технология тампонирования стенок отверстия бетоном с поверхности под давлением.

Рабочий процесс включает несколько этапов:

• геологическую разведку с помощью специального оборудования, обеспечивающую правильность выбора участка под будущее гидрологическое сооружение;
• рытье котлована для последующего сбрасывания шлама на расстоянии около 1 м от намеченного места разработки скважины (его объемы рассчитываются исходя из размеров отверстия);
• подготовку оборудования, его монтаж на устойчивую платформу (для буровой установки, размещенной на шасси, создаются опорные точки во избежание ее подвижности во время проведения работ);
• углубление первого шнекового бура в породу, его извлечение на поверхность и возврат в исходное положение (данные операции проводятся для предотвращения налипания грунта на рабочий механизм);
• подсоединение к рабочему инструменту новой секции для достижения необходимой глубины.

По окончании всех работ поэтапно проводится выемка шнека с обязательным соблюдением специального технологического регламента во избежание его повреждений либо потери:

• колонну механизма поднимают до такого уровня, чтобы верхняя часть инструмента полностью находилась над поверхностью, а последующая секция возвышалась над ней примерно на 15%;
• для фиксации конструкции под спираль устанавливают швеллер;
• металлические крепежные скобы извлекают, бур демонтируют.

Аналогичным способом в последовательном порядке извлекаются все элементы установки.

Как оборудовать пробитую скважину

Пробить/пробурить скважину недостаточно. Надо еще воду поднять, а это — совсем другая история. Как провести воду из скважины к дому читайте тут.  Если хотите сделать водоснабжение постоянным, с нормальным давлением, чтобы можно было подключать бытовую технику, вам понадобится насосная станция.

Для сезонного водоснабжения на даче обойтись можно более скромным набором:

• вибрационный насос;
• обратный клапан, который устанавливается перед насосом;
• емкость для воды;
• поливочный шланг;
• краны и т.д.

Обратите внимание, что обратный клапан устанавливается перед насосом, а не на конце шланга, погруженного в скважину. Просто так этот самый шланг при заморозках не разорвет. Еще один плюс такого устройства — проще демонтировать на зиму

Еще один плюс такого устройства — проще демонтировать на зиму.

Еще один совет: скважину надо чем-то закрыть. В домах постоянного проживания делают кессон — бетонный или пластиковый  бункер, который находится ниже глубины промерзания. В нем ставят все оборудование. При использовании воды только периодически кессон — слишком дорогое удовольствие. Но закрыть скважину чем-то надо. Во-первых в нее может упасть какая-то живность, что никак не обрадует вас. Во-вторых, «добрые»соседи могут что-то уронить. Более бюджетный выход — построить домик по типу колодезного. Еще более дешевый вариант — выкопать приямок, оббить его доской, сделать дощатую крышку. Ключевой момент: все это должно запираться на замок.

Выбор места

Рассматриваемая технология бурения актуальна по отношению к песчаным и песчано-гравийным грунтам, включая породы средней плотности. Но собственно где именно начать бурить скважину? Предварительно стоит разведать обстановку. При этом оптимальный вариант – расспрос соседей, у которых уже имеется своя скважина на даче или они сталкивались с этим ранее.

Другой путь – это найти гидрогеологическую карту своего региона проживания. Для этого обратиться в проектную организацию или любое другое соответствующее ведомство. В крайнем случае, можно пойти на затратный вариант – сделать заказ разведочного бурения.

Где же найти для него место? Источник aw-pump.com

Также стоит придерживаться одного правила – недопустимо соседство скважины с септиком, выгребной ямой, свалкой либо животноводческим комплексом. Если что-либо присутствует, то источник водоснабжения следует располагать от них на расстоянии не менее 30 метров. Соответственно скважине желательно находиться как можно ближе к дому. Оптимально – не далее 3 метров от крыльца.

Ручной труд

Не у каждого домовладельца есть возможность нанять высококвалифицированных специалистов для быстрого и качественного бурения скважины с целью бесперебойного водоснабжения. Но это еще не свидетельствует о том, что получение собственного источника на своем участке доступно только избранным.

В действительности, если конечно речь идет не об артезианском источнике, любому желающему доступно ручное бурение скважин на воду, стоит только вникнуть в особенности той или иной технологии. Причем используя ручной труд, вдобавок существует несколько способов бурения скважин вручную и есть из чего выбирать.

Ударно-вращательная технология

Данная методика сочетает в себе вращательный и ударный способ бурения с целью повышения эффективности. Причем работы можно проводить на участках с неоднородным почвенным покровом.

Ударно-вращательная технология Источник territory-garden.ru

И если на придомовой территории включает в себя такую породу, как супесь, суглинок или любая ее рыхлая разновидность, то процесс бурения проходит в легком режиме. Однако существует риск осыпания грунта. Во избежание этого в ход идут обсадные трубы, оснащенные фильтром. Это позволяет не проникать крупным частицам в шурф с водой.

Все что потребуется – это тренога, лебедка с тросом, бур, имеющий наконечник, а также несколько труб.

Ударно-канатная методика

Принцип действия ударно-канатного бурения основан на бросании тяжелого снаряда с большой высоты, благодаря чему и формируется скважина. Он сделан из прочного материала, а наконечник делается острым. Это позволяет снаряду беспрепятственно проходить в твердые породы в ходе ударного взаимодействия. Его поднятие производится лебедкой.

Конструкция снаряда представляет собой металлический стакан цилиндрической формы, который заполняется грунтом.

Ударно-канатная методика Источник rozarii.ru

Поэтому время от времени эта труба поднимается и ударами кувалды или другого инструмента выбивается размельченная почва. В целях облегчения изъятия грунта из скважины в нее можно залить глинистый раствор или воду. Работы выполняются с использованием металлической треноги, высотой в несколько метров.

Колонковое бурение

При такой методике используется бур в виде металлической трубы с коронкой, которой и разрыхляется почва. Конструкция выглядит просто, однако за одни только сутки можно пройти вглубь не один десяток метров, исходя из плотности грунта.

По мере вхождения бура вся технологическая колонна постепенно наращивается

При этом важно поддерживать коронки острыми. Угол входа бура определяется физико-механическими свойствами почвенного покрова

И если пласт достаточно плотный, то без долота не обойтись.

Колонковое бурение Источник avi.kz

Песчаный источник

Такой вариант автономного водоснабжения тоже прост в реализации и не требует слишком много времени. Вода в этом случае добывается из рыхлых межпластовых водоносных слоев.

Обычно речь идет о песке, галечнике, гравии. Исходя из глубины залегания вод, выделяют два подвида скважин:

• На мелкий песок – залегания вод составляет до 40 метров.
• На глубокий песок или по-другому песчаник – здесь вода находятся в пределе 40-90 метров.

Как выглядит такая скважина? Это ствол, куда помещается труба диаметром более 100 мм. При этом нижняя часть самой крайней трубы перфорирована, чтобы просачивалась влага, а само дно устилает фильтрующая сетка.

Песчаный источник Источник docplayer.ru

Для бурения скважины используется шнековая технология, а подъем воды производится погружным насосом.

Сильные стороны

У песчаной скважины имеются свои преимущества:

• Производительность на высоком уровне – 1-2 м3/ч.
• Обустройство скважины не требует разрешения.
• При выборе скважины на глубокий песок можно обеспечить себя стабильным водоснабжением.
• Обустройство источника не занимает много времени, порядка 2 суток.
• Срок службы водного источника может составить до 30 лет.

Также стоит честь одну особенность – центробежное насосное оборудование не годится к обустройству такой скважины на воду на даче, так как фильтр быстро забивается песком. А это заканчивается скорым выходом устройства из строя.

Минусы

И в этом случае есть недостатки:

• При выборе скважины на мелкий песок ее пополнение зависит от количества осадков.
• Химический состав водоносного слоя не отличается постоянством и подвержен воздействию техногенным экологическим факторам.
• Из-за наличия мелкозернистого песка скважина со временем заиливается.

Независимый источник водоснабжения Источник burvod72.ru По причине включения песка, подобного рода скважины чаще всего используются для хозяйственных нужд и полива растений. Для питья такая вода тоже подходит, но предварительно лучше пройти обезжелезивание.

Чертежи

Что такое кессон и как выбрать этот вид оборудования

Сделанный своими руками бур хорош тем, что его конструкция «заточена» под хозяина. В процессе изготовления каждый вносит свои изменения, потом еще многие дорабатывают изделие. Но без базовых чертежей бывает обойтись трудно. В этой граве собраны несколько чертежей с размерами различных буров. Как вы понимаете, размеры условны, их можно и нужно менять, подстраивая под размеры требуемых скважин.

Бур из лопаты

Для посадки растений делать серьезную конструкцию не имеет смысла. В этом случае можно сделать садовый бур из лопаты. Выбирают качественную, из хорошей стали лопату, наносят разметку, как показано на чертеже. По разметке надо будет вырезать два небольших фрагмента, распилить нижнюю часть посередине на глубину 30 см (на фото).

Бур из лопаты

Далее кромки отгибают одну вперед, другую — назад, к ним подгибают образовавшиеся в нижней части лепестки. Полученные швы проваривают снаружи и изнутри.

Бур для мягких грунтов

Если грунт мягкий, обычная конструкция работает не очень хорошо. Для таких случаев есть специальный бур с удлиненной режущей частью. Она представляет собой своеобразный стакан с прорезями по бокам. Разрезы снабжены режущими кромками. Их лучше делать из хорошо закаленной стали.

Бур для мягких грунтов

На этом чертеже изображена интересная конструкция ручки — ее можно переставлять по мере наращивания длины штанги.

Базовые чертежи шнекового и садового бура

Оба этих агрегата работают неплохо, но садовый приходится часто вынимать, а шнековый тяжелее вращать. Выбираете по собственным предпочтениям.

Шнековый и садовый бур для земли разной плотности

Подробный чертеж в проекциях шнекового бура