Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Zařízení studny je spojeno s použitím různých metod vrtání. Sypké a nasycené vodními půdami se odstraňují pomocí pomoci zhelonka. Pro vrtání do hliněných a skalních útvarů se používají metody vrtání vrtů založené na rotačních a vibračních principech.

Práce zahrnuje mechanismy, které umožňují rozvoj půd různých typů a v různých hloubkách. Řekneme vám, jak si vybrat optimální technologii vrtání, která vám umožní rychle a bezchybně projít vývojem zařízení pro přívod vody.

Pro vizuální reprezentaci informací, které jsme navrhli, je text doplněn o užitečné diagramy, videoklipy, video tutoriály.

Druhy metod vrtání

Dříve se vrtání vodonosných vrstev pro osobní potřebu provádělo převážně ručně. Byl to zdlouhavý a zdlouhavý proces, takže ne každý majitel nebo vila by se nemohla chlubit vlastním zdrojem vody.

Postupně mechanizované vrtání vynucovalo ruční metody díky značnému zjednodušení a urychlení procesu.

V současné době jsou prakticky všechny studny vyvrcholeny mechanizovaným způsobem, který je založen na ničení půdy, přiváděn na povrch jedním ze dvou způsobů: suchý, když je odpadní zemina odstraněna z vrtu pomocí mechanismů a hydraulicky, když je vyplavena vodou pod tlakem nebo gravitačním přívodem.

Existují tři hlavní způsoby mechanického vrtání:

  • Rotační (půda je vyvíjena rotací).
  • Šok (bursnady zničí zem s údery).
  • Vibrace (půda je vyvíjena vysokofrekvenčními vibracemi).

Rotační metoda je považována za nejvýkonnější, 3-5 krát účinnější v šoku a 5-10 vibrací. Navíc je rotační metoda nejlevnější a cenově dostupná, často se používá jako hlavní způsob ručního vrtání.

Mechanické rotační metody vrtání vodních vrtů nahradily neefektivní ruční metody.

Metoda rotačního vrtání, široce používaná pro stavbu studní pro vodu, je rozdělena do čtyř hlavních typů vrtání:

  • kolonkovy;
  • šroub;
  • šokový kabel;
  • rotační.

Každý typ rotačního vrtání má své vlastní vlastnosti a provádí se speciálně navrženým zařízením. Zvažte tyto typy vrtání podrobněji, určete, jaké jsou jejich rozdíly a jaká metoda by měla být použita v každém případě.

Specifika jádrového vrtání

Jádrové vrtání je mechanická rotační metoda, při jejímž provádění je jílová nebo hustá písčitá půda extrahována ve formě válcového jádra. Jádrový vrták je silnostěnná kovová trubka.

V horní části jádrového vrtáku je zařízení pro připevnění tyčí potřebných pro zvýšení vrtací korunky. Níže je koruna, jejíž typ je zvolen v závislosti na kategorii půdy, která má být vrtána.

Během jádrového vrtání se zničení horniny provádí dutou trubkou s podešví vybavenou řeznou korunkou Projektil provádí rotačně-translační pohyb: řezá půdu korunkou, prohlubuje a drží zachycenou horninu v dutině trubky Plášť se skálou, kterou zachytila, je vytažen na povrch a uvolněn ze země poklepáním kladivem podél stěn potrubí. Jádrové vrtání se používá pro průnik hlinitých soudržných hornin: písčitá hlína s hlínou, jílem. Taková vrtačka nedrží volné písky, vodou nasycené písky, štěrk, oblázky atd.

Při proniknutí do jádrové metody je zem zničena kruhovou korunkou. Vnitřní část jádra je zachována v nezničené formě. Pro usnadnění procesu vrtání na pevných a polopevných hlínách, jílech a horninách se splachovací tekutina přivádí na dno.

Během jádrového vrtání není zem ničena, ale „vrtána“ korunkou a zachycena jádrovou trubkou. Vrtaná skála je vytažena na povrch ve formě jádra - monolitického válcového sloupu skály.

Kal z obličeje je někdy odstraněn proplachováním - vytlačením velkého množství vody do sudu. Nejčastěji je splachování nahrazeno proplachováním stlačeným vzduchem dodávaným kompresorem uvnitř potrubí. Tento typ vrtání umožňuje vrtání vrtů do hloubky 1000 metrů a průměru 8 až 20 cm.

Mechanické jádrové vrtání se provádí vrtnými soupravami typu ZIF, UGB, UKB namontovanými na vozech KAMAZ, KRAZ, přibližovacích traktorech apod. Ve verzi pro ruční vrtání je zkrácena trubka jádra, zvaná zvon nebo sklenice. S posledním, otočeným vzhůru nohama k použití, je trubka jádra konstrukčně podobná.

Jádrové vrtání se používá v následujících případech:

  • geologický průzkum minerálů;
  • průzkumné vrtné vrtání;
  • zařízení vodotěsných studní jakékoli hloubky, včetně filtrů bez filtru ve skalách.

Pro výstavbu soukromých studní na vodu se v některých případech používá základní metoda před zahájením šneku nebo rotačního vrtání, přičemž zároveň plní průzkumnou a přípravnou úlohu.

V zařízení privátních studní se jádrové vrtání používá v kombinaci s rázovým kabelem. Hliněné vrstvy jsou jádrové potrubí. Volný písek, štěrk a oblázková kamení s písčitým kamenivem, které se v jádrové trubce neobtěžují, jsou z kmene extrahovány zónováním.

Co se týče účinnosti, základní metoda je poněkud horší než metoda vrtání vrtů. Šnek se vrtá rychleji, ale z vrtané skály zcela nevypustí hlaveň. Zřídka se používají ve dvojicích. A pokud to přijde, šnek projde prvních pár metrů.

Koruny nepoškozují půdu, ale pečlivě ji rozřezávají po obvodu, tvořící „sloupy“ - jádra, studujíce, které můžete vytvořit hydrologickou část lokality

Použité vybavení a nástroje

Pro jádrové vrtání se používají následující nástroje:

  • vrtáky vyrobené z diamantu nebo jiných materiálů z tvrdé slitiny (ocel, wolfram, vyhrají);
  • jádrová trubka;
  • potrubí pro odstraňování kalu;
  • tyčinky potřebné k roztažení vrtáku;
  • spojky, adaptéry mezi trubkami, proplachovací těsnění.

Při vrtání do skal se koruna rychle opotřebovává a musí být vyměněna. Materiál korunky je drahý a vydrží obrovské náklady, nejběžnější jsou možnosti vrtání diamantů.

Všechny nástroje používané v procesu vrtání musí být v souladu se zarovnáním, tzn. být přesně zarovnán s osou vrtání.

Technologie jádrového vrtání

Hlavním rysem jádrového vrtání je průchod horniny s její úplnou konzervací v jádrové trubce. Tj během provozu vrtacího zařízení koruna v prstenci ničí půdu, která proniká, je tlačena do jádrové trubky a zadržována v důsledku své vlastní hustoty.

Při demontáži naplněné trubky z hřídele se z jádra uvolní poklepáním kladivem.

Postup fázového jádrového vrtání je následující:

  • vrták je připojen k jádrové trubce;
  • trubka sloupu je spojena s tyčemi, které se při prohlubování zvětšují;
  • horní tyč je upevněna v vrtacím stroji;
  • vyvrtávací stroj otáčí vrtací strunu a postupně ji „zašroubuje“ do země;
  • jádrová trubka je v dutině postupně naplněna jádrem - zaseknutá půda;
  • po proniknutí 50–70 cm se vrtací struna sejme na povrch, tyčky se zase odpojí, dokud se neodstraní trubka jádra;
  • potrubí je zbaveno vrtáků;
  • vyprázdněný projektil je opět spuštěn na dno, čímž se vrtací řetězec zvětšuje o tyče.

Akce se provádějí v popsaném pořadí, dokud jamka neodhalí vodonosnou vrstvu a prohloubí se 50 cm do podložní vodotěsné skály.

Pokud upevnění horního kolektoru není určeno k proniknutí, lze horní vrstvy vrtat s proplachováním. V tomto případě čerpadlo prodává proplachovací roztok hadicí uvnitř trubek. Poté roztok přivede rozvinutou půdu na povrch.

Není-li účelem vrtného zařízení vodonosná vrstva v písčitých sedimentech, může být vrtání prováděno s proplachováním až do dosažení skal.

Vážné výhody a nevýhody

V porovnání s rázovým a rotačním způsobem mechanického vrtání se jádrové vrtání provádí poměrně rychle, což výrazně zkracuje dobu práce. Jeho hlavní nevýhodou je nemožnost zvednout volné půdy a oblázky nasycené vodou. Pomalu se pohybující po skalách je pro balvany zapotřebí dláto.

Výhody jádrového vrtání zahrnují:

  • vysoký výkon a schopnost vrtat studny s hloubkou přes 100 m;
  • snížení zatížení vrtných zařízení v důsledku zničení jílové skály, srovnatelné s jejím řezáním;
  • možnost použití mobilní soupravy kompaktních rozměrů.

Jádrové vrtání je jednou z nejrychlejších metod pro rozvoj vodního hospodářství. Otvor v písku s jeho použitím lze dokončit během jednoho pracovního dne. Manuálně vyvinutý příjem vody trvá mnohem déle.

Vlastnosti vrtání vrtáku

Tento typ vrtání se dnes nejčastěji používá při stavbě vodonosných vrstev v soukromých farmách. Zvláštním rysem vrtání šneku je to, že vyvinutá hornina je zcela odstraněna z vrtu bez dalšího vybavení. Metoda připomíná šroubování, umožňuje vrtání do hloubky a zároveň odstranění zbytečné půdy.

Nástroj používaný k vrtání se nazývá šroub. Jedná se o kovovou tyč s lopatkami. Šnek našroubuje do země a zničí skálu, která se opírá o její lopatky. Vzhledem ke specifickému provedení šroubu není možné zcela uvolnit čelní plochu od čepele. Proto se používá hlavně pro průnik horních vrstev.

Šnekové vrtání je rychlá a nenákladná metoda, která nevyžaduje zásobník proplachovací kapaliny.

Vrtání pomocí šroubu nevyžaduje velké úsilí a finanční náklady, proto je rozsah použití této metody dostatečně široký: průzkumné studny, pokládání komunikací, vyvrtané studny a částečně vrtání vody.

Nyní je aktivně používán pro zařízení habešských studní, aby nedošlo k úplnému naplnění studny jehlou v husté půdě a mírně usnadnilo proces potopení kmene do dříve zničené skály.

Metoda je vhodná pro vývoj vodních studní s hloubkou do 30 m na měkkých a sypkých půdách a do 20 m na středně hustých půdách. Po proniknutí šneku a instalaci skříně musí být jímka očištěna od nevytěžené skály.

Šnek není vhodný pro práci ve skalách! Používá se pro částečné vrtání studní do 120 m, přičemž tato metoda je kombinována s jinými: rotační, rázový kabel, jádro.

Šroub - vyvrtávací nástroj, konstrukčně připomínající šroub. Pohřbený šroubem, našroubovaný do země Šnekové vrtání - nejrychlejší způsob výkopu. Bur však není určen k zachycení a držení rocku. Šroub se používá pro vrtání studní všech velikostí a účelů, často používaných v ruční výrobě vrtů Mínus vrtání šroubem je ten, že po šneku musí být válec vyčištěn veverkou, tzn. dvojitá díra

Zapojené vybavení a nástroje

Vrtání vrtáku se provádí vrtnou soupravou, jejíž hlavním prvkem je vrtací nástroj se šroubovým závitem, vyrobený z vysoce pevného kovu. Řetěz vrtáku jako prohloubení se šneky stejné velikosti.

Zahrnuty jsou někdy použité lopatkové bity, nezbytné pro průchod volných skal, stejně jako kousky s kulatými nebo kuželovitými hlavami, které se používají k vývoji pevných hornin.

Vrtná souprava založená na vozidle vybaveném výkonným motorem je nejlepší volbou pro vrtání v těžko přístupných a vzdálených místech

Většina moderních vrtných souprav je vybavena dutými skořepinami, vybavenými reverzibilními zámky, které neumožňují pohyb nástroje v opačném směru.

Řezné části šroubu během procesu vrtání jsou chlazeny vyvinutou půdou a rozvinutá skála stoupá vzhůru ve spirálech. To umožňuje nepřetržité vrtání, což významně snižuje náklady na čas a energii při vytváření vodonosné studny.

Technologie šroubového vrtání

Po dokončení průniku, jehož hloubka je 1, 5-2, 0 m, je šnek odstraněn a skříň je instalována do vrtu. Průměr vrtané vody se šroubem je 50–200 mm a závisí na velikosti použitého nástroje.

Ztráta stěny vrtu zabraňuje skříni. To je obzvláště důležité pro volné sypané půdy, takže vrtáky mají pravidlo: používat šneky s lopatkami umístěnými v úhlu 30–60 ° při potopení písčitých hlín a hlín a při vrtání hustého písku nástroje s lopatkami pod úhlem 90 °.

S menším sklonem závitů šneku šneku se více nesouvislá lopatka dostane na povrch šneku.

Vrtání vrtáku nevyžaduje použití proplachovací kapaliny, hornina vyvinutá vrtákem je přivedena na povrch nožů nástroje.

Výhody a nevýhody použití šneku

Metoda vrtání šneku umožňuje, aby zařízení bylo co nejrychleji provedeno za předpokladu, že velikost šroubu a úhel sklonu vrtáku byly vybrány správně.

Výhody vrtání šneku zahrnují:

  • půda se při vrtání okamžitě zvedá na povrch;
  • vysoká rychlost prohloubení do země bez technologických zastávek;
  • není třeba propláchnout vrt;
  • V domě je možné vrtat kompaktní šroubovák nebo ruční šnek (v suterénu);
  • není třeba zvedat první spojovací prvek k povrchu a demontovat / sestavit vrtací řetězec jako ve sloupcové metodě.

Hlavní nevýhodou vrtání šneku je nemožnost pracovat na sypkých a velmi tvrdých půdách, ale zároveň je šnek ideálním nástrojem pro vrtání v hlinitých, smíšených (hlinitých a písčitých hlínách) a měkkých hliněných půdách.

Další nevýhodou, která omezuje použití šneku pro instalaci studní s vodním ložiskem, je potřeba použití způsobu šokového kabelu pro čištění kmene z válcované skály.

Podobný šnek - cívka je široce používána v ručním vrtání. To také zničí skálu a uzamkne to s jeho laloky extrahovat to nahoru.

Charakteristika rotačního vrtání

Rotační vrtání je způsob vrtání rotačně-vibračních vrtů, při kterém dochází k destrukci zeminy pomocí sekáče, který je uveden do pohybu na dně vrtu z rotoru vrtné soupravy. Rotor se otáčí z motoru automobilu nebo samostatně instalovaného elektromotoru přes hnací hřídel.

Vyvinutá půda se vymyje z šachty vrtu metodou přímého nebo zpětného promývání. Promývací roztok může být dodáván jak gravitační, tak čerpací stanicí.

Většina artézských vrtů je vyvrtána rotační metodou vrtání: vrtákem, otočeným rotorem, následovaným promytím vrtu a upevňovacím pouzdrem

Rotační vrtání se používá k vývoji skalnatých a polo-skalnatých půd při zakládání hlubokých vrtů do 150 m. Rotační vrtná souprava se správně zvoleným sekáčem a těžkými vrtacími trubkami dobře zvládá skalní útvary.

Specialisté vrtání doporučují tento způsob vrtání použít za následujících podmínek:

  1. Hydrogeologická část lokality byla studována poměrně dobře. Je známo, že se má vrtat skála. Úroveň výskytu vodonosných vrstev v podloží je známa.
  2. Podzemní voda má charakteristický tlak pro artéské studny.
  3. Pro spláchnutí studny je zde možnost nepřetržité dodávky průmyslové vody.

V jižních oblastech lze rotační vrtání provádět po celý rok a v severním podnebí je použití této metody omezeno možností zamrznutí mycí kapaliny.

Použité zařízení a nástroje

Rotační vrtání vodonosných vrstev se provádí pomocí rámu nebo mřížové věže, na které jsou umístěny zvedací zařízení a další prvky vrtné soupravy. Věž umožňuje zvedat a spouštět vrtací struny do studny.

Konstrukce rotační vrtné soupravy zahrnuje:

  • rámová nebo mřížová věž;
  • poháněné motorem;
  • rotor a vrtací řetězec;
  • насосное оборудование и система очистки промывочной жидкости;
  • подъёмное оборудование, напорная магистраль, вертлюг, сальники и т.д.

В самоходных установках в качестве двигателя используется ДВС автомобиля, на базе которого размещен буровой комплекс. В данном случае мощностью двигателя регулируются обороты бурового инструмента.

В качестве источника энергии для роторной буровой установки может выступать стационарный или мобильный электродвигатель, ДВС автомобиля, генераторы

Ротор при помощи зубчатого устройства передаёт вращение на ведущую трубу, которая в свою очередь сообщает его на основной бурильный инструмент – долото. Долото может иметь различную форму и изготавливается из высокопрочных материалов: композиты, сталь с алмазным напылением и др.

Для каждого типа грунта подбирается особый размер и форма долота, обеспечивая тем самым высокую эффективность и скорость проходки.

Шнек - наиболее подходящий бур для ручного бурения. Ручным станком со шнековым снарядом можно пройти скважину до 10 -12 м Шнек поступательными движениями завинчивается в грунт, отвал выносится на лопастях снаряда. Одновременно с проходкой устанавливается обсада Для наращивания высоты буровой колонны применяются штанги, соединяемые друг с другом резьбовыми муфтами Обсадку подбирают в зависимости от диаметра шнека. Вручную обычно бурят узким буром, в который устанавливается колонна ВГП труб. Для откачки используют ручной или электрический поверхностный насос

Своеобразие роторной технологии

Роторное бурение скважин на воду осуществляется в три этапа:

  1. Разрушение породы при помощи долота.
  2. Вынос разрушенной породы на поверхность потоком нагнетаемой воды.
  3. Укрепление стенок скважины обсадными трубами.

Вынос разрушенного грунта производится путём обратной или прямой промывки. Выбор способа промывки зависит от конкретных условий: глубины скважины, типа грунтов, наличия необходимого объёма промывочной воды.

Как правило, в частных хозяйствах используется технология бурения с прямой промывкой, которая включает в себя следующие этапы:

  • заглубление в грунт долота большого диаметра;
  • вращение долота под воздействием ротора;
  • установка бурильных труб и монтаж утяжелённых труб между ними и долотом;
  • удаление отработанного грунта напором жидкости при помощи насоса;
  • монтаж обсадной трубы, чтобы предотвратить обсыпание грунта внутри скважины;
  • бурение долотом меньшего диаметра и повторение всего цикла.

При обратной промывке грунт выносится из скважины по трубам бурильной колонны, а промывочная жидкость заливается между стенками скважины и трубами.

Вода самотёком поступает в предварительно подготовленный резервуар, где происходит её очистка от грунта и шлама, и возвращается в бурильную колонну за новой порцией отработанной породы.

В некоторых случаях при осуществлении роторного бурения применяют не прямую или обратную промывку, а продувку воздухом под давлением, созданным при помощи компрессора

Достоинства и недостатки роторного бурения

Главным достоинством роторного способа является возможность бурить глубокие скважины с забором воды в трещиноватом известняке.

Кроме этого данный метод бурения имеет следующие преимущества:

  • высокое качество вскрытия водоноса в коренных скальных породах;
  • возможность устройства скважины большого диаметра до 200 см;
  • высокая скорость бурения, небольшие затраты энергоресурсов.

Существенным недостатком роторного бурения можно назвать необходимость организации промывки скважины.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин.

Подводя итоги, можно сказать, что:

  1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
  2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
  3. Роторное бурение – оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость разработки скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

О том, как сделать буровой станок своими руками, вы сможете прочитать в другой популярной статье нашего сайта.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video č. 1. Демонстрация принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:

Video č. 2. Особенности бурения скважины шнеком:

Video č. 3. Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.

Хотите поделиться историей бурения скважины на собственном участке или полезной информацией по теме статьи? Zanechte prosím komentáře v níže uvedeném bloku. Здесь же можно задать вопрос или указать на спорные моменты в тексте.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Užitečné tipy