Нина Лапшина - Колодцы. Устройство и обслуживание
Технология ударно-вращательного способа состоит в том, что бурение скважины проводят посредством буровой колонки, висящей на вышке (треноге) с подъемником, закрепленным над осью бурения с помощью вертлюга. Буровая колонка – это ряд буровых штаг (стандартная их длина – 3 м, однако в домашних условиях допускается снизить ее до 1,5 м), соединенных муфтами. По мере того как колонка будет погружаться в скважину, ее наращивают штангами до необходимой длины.
Для осуществления собственно бурения к самой нижней штанге прикрепляют буровую головку, а для вращения колонки применяют хомут-вороток.
В зависимости от пород используют разные буры: для мягких – ложки, для плотных – змеевик, для твердых – долото. А извлекают раздробленную породу с помощью желонки. В процессе бурения необходимо помнить, что после каждого удара бур должен быть повернут примерно на 15°, иначе скважина не получится круглой.
Для защиты проходки от осыпания грунта в забой опускают обсадные трубы.
Сам процесс бурения, как и при предыдущем способе, начинается с того, что выкапывают шурфы, обшивают его досками, после чего на дно кладут два лежня, перпендикулярно к ним – доски толщиной не менее 50 мм. Такую же конструкцию располагают по краям шурфа. После этого устанавливают буровую вышку, убирают верхний настил, с помощью отвеса, опущенного с блока, находят центр, в котором будет осуществляться бурение, выпиливают отверстие, диаметр которого должен соответствовать диаметру соединительной муфты или башмака обсадной трубы. Далее возвращают верхний настил на место и точно над нижним отверстием проделывают в нем еще одно. Благодаря этому буровая колонка не сможет отклоняться от вертикали.
Чтобы центрировать звенья обсадной трубы, надо воспользоваться простым кондуктором, состоящим из двух швеллеров (их вполне заменят три стальные накладки), которые приваривают к штангам. Это приспособление, кроме того, усилит соединительный шов.
После описанной подготовки приступают к бурению. К нижнему концу штанги прикручивают бурильную головку, к верхнему – вертлюг и помещают смонтированную конструкцию над отверстием в настиле шурфа. Штангу пропускают через оба отверстия в шурф и выполняют забуривание (профессионалы так называют первоначальное неглубокое бурение). Однако перед этим на колонке мелом чертят отметку на высоте 600–700 мм от верхнего настила. Как только она достигнет настила, надо будет поднять бур и очистить его от грунта. Эту процедуру повторяют постоянно, что помогает вовремя освобождать бур от породы.
По мере заглубления штанги ее наращивают, для чего снимают вертлюг, привинчивают переходную муфту, вкручивают следующую штангу, на верхний конец которой надевают вертлюг и подвешивают за него к подъемнику. Далее прикрепляют ко второй штанге хомут-вороток, за который 2 человека вращают колонку (желательно, чтобы третий участник бурения контролировал вертикальность штанги и соответственно проходки).
Шнековое бурение считают бюджетным (малозатратным) и наиболее доступным способом, тем более что так можно пробурить скважину глубиной 30 м и более. Технологически он представляет собой выемку грунта шнеком (так называют классический архимедов винт), спиралеобразным буром.
Принцип, на котором основывается этот способ бурения, заключается в том, что измельченная порода, двигаясь по шнековой спирали, поднимается вверх и удаляется из забоя. Такое движение грунта возможно благодаря тому, что шнек вращается с большей скоростью, чем порода, а сила трения извлекаемой породы о стенки проходки преобладает над силой трения породы о шнек, по этой причине она просто скользит по нему, а не вращается одновременно с ним.
Шнековое бурение легко осуществляется в сухих и достаточно мягких грунтах, в то время как твердые скальные породы и плывуны становятся для шнека непреодолимым препятствием.
Для шнекового бурения необходимо иметь шнек, кромки которого нередко усиливают резцами, изготовленными из предварительно заточенных напильников и приваренных. Шнек можно изготовить из ледового бура. Для этого сначала отсоединить (если он сборный) или отрезать (если он цельный) коловорот, сохранив часть прямой штанги. На ее конце, отступив от торца не менее 40 мм, просверливают отверстие диаметром 9 мм перпендикулярно оси вращения, чтобы потом соединить ее с трубой или рычагом, с помощью которых будет осуществляться вращение. Рычагом послужит стальная водопроводная труба нужного диаметра в виде Т-образной конструкции. Длина поперечины составит 60 мм, поскольку для создания плеча силы (момента вращения) хватает оси вращения диной 30 см. Длина ножки равна 30 см. При несовпадении диаметра штанги и внутреннего диаметра трубы надо сделать переходник и приварить его.
Кроме того, нужны будут удлинители (звенья, колена). Их роль сыграет та же труба, что и для Т-образной конструкции. Длина удлинителей – 1,5 м, а количество – в зависимости от глубины скважины. Удлинитель – это труба с просверленными на концах на расстоянии от торцов 40 мм отверстиями диаметром 9 мм. Для каждого удлинителя надо подобрать палец длиной 110 мм, на котором также на расстоянии 40 мм от торцов просверлить отверстия диаметром 9 мм. В качестве крепежных элементов обычно берут болты с резьбой М8 (по 2 штуки на каждый удлинитель). Важно только, чтобы их длина была такой, чтобы после накручивания гайки резьбовой конец болта выступал на 10 мм. Остается только проконтролировать все детали на взаимозаменяемость, что-то подогнать, если возникнет такая необходимость.
Для звеньев потребуются стальные трубы диаметром 25 мм. Остальные инструменты самые обычные – лопата, тачка или садовая тележка, высокий стол (бочка, козлы и т. п.), сито, насос.
Перед бурением обсадные трубы готовят, просверлив в их стенках отверстия диаметром 5–7 мм. Перфорированный участок длиной 1,5–2 м должен находиться не ниже 500 мм от нижнего торца трубы. Потребуются и бруски, которые, будучи прикрепленными к трубе, будут центрировать трубу в забое и удерживать пространство между трубой и стенкой скважины одинаковым.
На отведенным под колодец месте разравнивают грунт, делают углубление на 400–600 мм, устанавливают бур и приступают к работе. Примерно 3–4 м проходки 1 человек может осуществлять своими силами, далее надо будет привлечь помощников, поскольку вращение бура по мере заглубления будет становится все более трудным. Несколько смягчает дело вода, подливаемая в скважину.
После 3–4 оборотов (вращение можно вести газовым ключом № 3) бур извлекают на поверхность и освобождают от породы. Действуя таким образом, работают до момента, пока ручка бура не достигнет земли. Это означает, что наступило время нарастить бур очередным звеном. Дальнейшее бурение вести с земли не удастся, поэтому надо встать на стол или другой подходящий предмет.
Постепенно наращивая колена, доходят до водоносного пласта. Это станет понятно по влажному грунту. Здесь возрастает опасность затягивания бура в грунт. Для предотвращения этого влажную породу выбирают небольшими порциями. Если не удается извлечь бур вручную, то поможет простое приспособление из бревен и бочки, благодаря которому подъемная сила существенно возрастет.
После опускания обсадной трубы зазор между ней и проходкой засыпают мелким гравием.
Далее выполняют раскачку скважины, очищают ее от грязи. Для этой цели подходит центробежный насос достаточной мощности. При этом гравий постепенно оседает, и его надо подсыпать. Поскольку раскачивают скважину долго и используют много воды, надо проложить водоотводную канаву. По окончании всех работ колодец обустраивают.
Роторный способ для самостоятельного бурения не подходит, поскольку для него требуется специально предназначенная для этого бурильная труба, в которую погружают вращающийся вал с наконечником (долото), нагрузка на который создается посредством гидравлической установки. Таким способом можно пройти забой любой глубины. При этом разрушенная порода вымывается бурильным раствором, который поступает (закачивается или самотеком) непосредственно в трубу, после чего откачивается насосом. В связи со сказанным не имеет смысла вдаваться в технические подробности этого способа бурения.
Если проходку выполняют в песчаных грунтах, необходимо следить за тем, чтобы буровой инструмент не погружался в породу ниже башмака обсадной трубы более чем на половину своей длины. Иначе возможны обвал песка и блокирование инструмента.
Есть еще один способ бурения скважины, который заслуживает внимания, – гидромеханический.
Его практикуют, когда водоносные пласты залегают не более чем на 10 м, а грунт достаточно мягкий. Для бурения потребуются стальная труба диаметром не менее 120 мм (она будет служить обсадной) с зубьями на нижнем конце, причем они выгнуты наружу под углом 30°. Длина трубы определяется глубиной залегания водоносного горизонта. Верхний конец трубы закрывают фланцем (для его фиксации к стенкам трубы приваривают 4 ушка с просверленными под болты М10 отверстиями) со вставленным проходным штуцером, на который надевают шланг для закачивания воды. Он проходит по всей длине трубы. На расстоянии 40–50 мм от нижнего торца трубы приваривают зажим для нижнего конца шланга.
