Скважина ударно канатным способом своими руками: как устроить правильно. Ударно канатный способ бурения скважин своими руками – нюансы его реализации Ударный способ бурения скважин

Ударно канатный способ бурения скважин является наиболее простым. При этом он осуществим почти на всех типах грунтов. Работы можно производить без использования тяжелой спецтехники, при помощи сравнительно компактной установки.

Почти все ее элементы можно изготовить своими силами.

Особенности метода

Исходя из вышеизложенного, данная технология бурения является оптимальным вариантом для самостоятельного обустройства водяной скважины на вашем участке, цена которого невелика.

Устройство бурильной установки

Оборудование для ударного типа работ собирается из таких элементов.

1. Бурильный снаряд. В зависимости от особенностей грунта, это может быть забивной стакан, желонка или долото.
2. Ударная штанга.
3. Канат либо трос.
4. Вышка с блоком и лебедкой.

Забивные стаканы представляют собой главный инструмент установки.

1. Это отрезок трубы, в ее низу приваривается режущая кромка («клыки» или зубцы) из особо прочного металла, имеющая скос вовнутрь снаряда.
2. Кромка дает снаряду возможность глубже входить в грунтовый пласт при ударении.
3. На верху забивного стакана формируется наковальня. По ней ударяет штанга.

Технология ударно канатного бурения скважин требует сооружения вышки.

Оптимальный вариант – сделать ее в виде треножника.

1. Его можно сварить из труб. Если у вас нет сварочного агрегата, трубы можно заменить брусьями из древесины.
2. В высоту вышка должна быть длиннее бурильного снаряда. Так его можно будет поднимать полностью над уровнем земли.
3. Вверху треножника монтируется блок. Через него пропускается канат или трос.
4. Самое простое приспособление для подъема снаряда при помощи троса – это ворот, аналогичный колодезному.

Применение конструкции с забивным стаканом

Бурение скважин ударно-канатным способом осуществляется так.

1. Лебедкой забивной снаряд поднимается над забоем, затем он резко отпускается.
2. Стакан ударяется о грунтовый пласт и часть его захватывает.
3. Благодаря силе трения, почва удерживается при подъеме в полости контейнера.
4. Чтоб снаряд прошел глубже, применяется ударная штанга. Для этого ее надо поднять и отпустить. При этом она ударяет по наковальне бурильного снаряда.
5. Когда будут произведены несколько ударов, заполненный контейнер поднимается и очищается от содержимого.
6. Далее бурильные работы возобновляются.

Обратите внимание!
Ударно-канатное бурение скважин своими руками при помощи забивных стаканов можно осуществлять лишь при работах на сравнительно мягких и не сыпучих грунтах.
Частички песка почти не взаимосвязаны.
Поэтому сила трения не может их удержать в полости забивного стакана.
Для обустройства водоснабжающих объектов на твердых и песчаных почвах применяются другие бурильные снаряды.

Использование технологии на сыпучих почвах

Для работ на песчаных почвах применяются желонки.

1. Внизу такой снаряд имеет клапан. Он открывается, когда контейнер ударяется о породу, тем самым дает возможность части ее попасть вовнутрь.
2. При подъеме желонки, под давлением захваченной почвы, клапан прикрывается, что не дает содержимому просыпаться.
3. На поверхности контейнер освобождается, далее бурение продолжается.

Когда ударное бурение скважин своими руками осуществляется на однородном сыпучем грунте либо с пластами такового, то он начинает засыпать забой.

1. Чтоб избежать этого, необходимо в ходе работ ствол скважины укреплять обсадными трубами.
2. На первой трубе нужно сделать расширительный (конусный) башмак.
3. В процессе увеличения длины забоя, отрезки защиты под действием собственной массы либо благодаря аккуратным ударам, опускаются сверху вниз.
4. Сечение обсадной трубы должно быть чуть большим диаметра бурильного снаряда. Так он будет в стволе двигаться свободно. Иными словами – диаметр самого забоя будет меньшим, чем сечение труб, поэтому часть почвы с его стенок будет ими срезаться.

Вариант с твердым грунтом

Для работ на твердых либо каменистых почвах инструкция предписывает применять буровое долото.

1. Его мощные удары раскалывают и дробят твердый грунт.
2. Полученные небольшие частички поднимаются со дна забоя желонкой.

Обратите внимание!
При работе на твердых почвах обсадные трубы не смогут срезать породу со стенок забоя.
Поэтому совместно с ними нужно дополнительно применять расширитель.
Такое приспособление имеет подвижные резцы.

1. Чтобы расширитель спустить на дно скважинного ствола, резаки его складываются, таким образом, чтоб устройство помещалось в обсадных трубах.
2. Когда оно оказывается ниже конца колонны, пружина приводит резаки в рабочее состояние. Они срезают грунт со стенок ствола, увеличивая его сечение.
3. Чтобы без проблем пройти в процессе бурения промежуточные водоносные линзы и на твердых типах грунтов нужно устанавливать обсадные колонны. В противном случае грунтовые воды зальют забой и станут мешать работам.
4. Чтоб водоносную линзу перекрыть, надо, чтобы нижний край колонны упирался о грунтовый пласт, расположенный ниже воды. Далее жидкость откачивается. Затем из забоя при помощи желонки убираются частички породы.

УДАРНОЕ БУРЕНИЕ (а. percussive drilling; н. Stoß bohren, Schlagbohren; ф. forage par battage, forage par percussion, burinage; и. perforacion por percusion, sondeo por percusion, taladrado por percusion) — способ , при котором разрушение происходит под действием ударов падающего на забой скважины бурового снаряда либо ударов по снаряду, стоящему на забое. Используется в основном в мягких и рыхлых отложениях с обломочными включениями, а также скальных породах до глубины 100 и более метров. Разрушение пород носит характер дробления , раздавливания и рыхления. Бурение осуществляется сплошным или кольцевым забоем.

После нанесения очередного удара инструмент отрывается от забоя либо постоянно контактирует с ним (забивание). Для спуска бурового снаряда используются канат или штанги (ударно-канатное и ударно-штанговое бурение) и специальные двойные концентрические трубы. В узком смысле под ударным бурением понимают только ударно-канатное бурение, получившее в практике наибольшее распространение. Разрушение породы при ударно-канатном бурении сплошным забоем осуществляется снарядом, включающим долота различных типов, ударные штанги, яссы (ножницы) и канатный замок, в котором закреплён конец инструментального каната. Для бурения в мягких породах используют плоские долота с клинообразным (иногда сменным) лезвием, в вязких породах — двутавровые, в твёрдых трещиноватых — крестовые, в валунах — пирамидальные. Разрушение достигается сбрасыванием снаряда массой 500-2500 кг с высоты 300-1000 мм с частотой 45-60 уд/мин. В момент подъёма снаряда под действием упругости каната происходит его поворот на 20-50°, что обеспечивает обработку всей площади забоя. Для подъёма и сбрасывания ударного снаряда используется ударный механизм (качающаяся рама с приводом от кривошипно-шатунного механизма, эксцентричный ролик, система гидроцилиндров). В сухих скважинах на забой периодически подливают воду . После разрушения участка скважины определённой длины (0,2-0,6 м) продукты разрушения извлекаются с забоя посредством обычной или поршневой желонки, которая в песках и галечниках применяется также и для бурения (забивания в породу).

При ударном бурении двойными концентрическими бурильными трубами их забивают дизельным молотом или другим источником ударных импульсов. Для разрушения породы служит кольцевой башмак с твердосплавными резцами. В кольцевой зазор между наружной и внутренней трубами подаётся сжатый воздух, который поднимается по центральному каналу и транспортирует с забоя разрушенную породу. Этот способ применяется за рубежом для бурения скважин диаметром 140-500 мм на глубине 15-30, реже до 100 м при разведке россыпей и строительных работах (в осадочных породах с большим содержанием обломочного материала). Энергия удара до 10-12 кДж, частота 90-100 уд/мин. Скорость бурения в несколько раз превышает скорость ударно-канатного бурения, достигая 5-30 м/ч при углублении 5-6 мм за удар.

К ударно-канатному бурению скважин прибегают чаще всего. Этот способ бурения скважин считается самым простым и может использоваться на любых грунтах. Особенность ударно-канатного бурения состоит в том, что оно может осуществляться без использования . На практике монтаж такой довольно компактной установки для бурения можно выполнить самостоятельно, исключая некоторые сложные детали, и использовать для .

Конструкция ударно-канатной установки

Комплектация установки для проведения ударно-канатного бурения включает:
. забивной стакан;
. ударную штангу;
. трос или канат;
. непосредственно каркас установки;
. лебёдку;
. блок.

Технология ударно-канатного бурения своими руками

Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из фрагмента трубы. В нижней части забивного стакана имеется более прочная режущая кромка, на которой делается скос внутрь стакана. За счет повышенной прочности кромки стакан при каждом ударе глубже врезается в грунт. Приводится в действие буровой стакан лебедкой. Врезаясь в грунт, стаканом захватывается определенное его количество и далее при помощи лебедки поднимается над забоем.

За счет ударов ударной штангой, производящей циклические удары по верхней части стакана с наковальней, стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта. Грунт держится внутри стакана при подъеме за счет действия сил трения. Процедура бурения повторяется до достижения необходимого результата.

Ударно-канатное бурение на различных грунтах

Следует отметить, что бурение при помощи забивных стаканов используют, как правило, при работе на достаточно мягких и несыпучих породах. Использование этого метода бурения скважин на грунтах сыпучих не рекомендуется по причине недостаточно большой силы связки частиц сыпучих пород друг с другом. В результате им не хватает силы трения для того, чтобы удержаться в корпусе забивного стакана и он при выходе из забоя оказывается пустым, а тело скважины набивается сыпучим грунтом.

На сыпучих породах выполняют с помощью желонка. Конструкцией желонка предусмотрен клапан в нижней его части, который открывается при врезании желонка в грунт, открывая свободное продвижение сыпучего грунта. При поднятии желонка наверх, клапан закрывается под тяжестью захваченного грунта, препятствуя его высыпанию. После поднятия на поверхность и освобождения от грунта, процедура повторяется вновь.

При бурении скважин ударно-канатным методом на твердых и каменистых грунтах используют буровое долото, которое выполняет функцию забивного стакана или желонка. В результате ударных действий долота твердые и каменистые грунты разрушаются, измельчаются, превращаясь в мелкие частицы, и при помощи желонки извлекаются со дна скважины наверх.

При проведении канатно-ударного бурения скважины на сыпучих грунтах, или на грунтах с прослойками сыпучего грунта, происходит засыпание скважины этими самыми грунтами. Поэтому в процессе бурения приходится . Первый отрезок обсадной трубы выполняют с конусным расширительным башмаком. При этом обсадные трубы должны быть большего диаметра, чем диаметр забивного стакана. Это позволит последнему свободное перемещение в скважине. При этом, при опускании обсадных труб в скважину, которое происходит под собственным весом или в результате не очень сильных ударов, за счет большего диаметра они срезают со стенок скважины часть грунта.

При проведении канатно-ударного бурения скважин на твёрдых породах рекомендуется использовать расширитель, так как не сможет справиться со срезом грунта со стенки скважины. Для разрушения и измельчения твердого грунта на дно скважины опускают расширитель, имеющий подвижные резцы. Конструкция резцов позволяет их складывать на время прохождения по обсадной трубе. Достигая нижней кромки обсадной трубы и грунта, специальные пружины приводят в действие механизм раскрытия резцов. В таком режиме резцами срезается порода со стенок скважины и увеличивается ее диаметр.

Что касается прохождения во время процесса бурения промежуточного водоносного слоя, то здесь следует применять ту же технологию, что и при бурении на сыпучих породах. Водоносный промежуточный слой следует перекрывать обсадными трубами, иначе скважина будет заливаться водой из водоносного слоя, препятствуя дальнейшему проведению бурения. С этой целью устанавливают так, чтобы нижняя кромка трубы упиралась в слой грунта, уровень которого находится ниже уровня водоносного слоя. Далее приступают к удалению воды и образовавшейся жидкой смеси из скважины при помощи желонки. Для ускорения процесса поднятия из скважины жидкой смеси можно засыпать в скважину сухой земли или частиц грунта, которые впитают воду и сделают смесь более густой и вязкой. После этого быстро и легко извлекается смесь на поверхность при помощи забивного стакана.

Очень важным условием при выполнении канатно-ударного бурения, точно также, как и при , является строгое соблюдение её вертикальности. В случае пренебрежения данным условием, образуется искривление скважины, что сильно затруднит процесс установки обсадных труб, а то и сделает это невозможным вообще. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать в работе более длинный забивной стакан. В таком случае намного легче достигать вертикальности скважины. Оптимальная длина стакана составляет примерно два метра.

Важное значение при канатно-ударном бурении отводится качеству троса. Его мощность должна быть с большим запасом, чтобы выдерживать нестандартные нагрузки. Так, кроме простого поднятия забивного стакана с ударной штангой, он несет достаточно высокие нагрузки при поднятии из скважины, забитого в грунт стакана. Это еще обусловлено и тем, что канатно-ударное бурение опасно образованием заклинивания стакана в скважине. Это случается при попадании между стенкой скважины или обсадной трубой и забивным стаканом частиц твердой породы. Поэтому для выполнения канатно-ударного бурения следует отдавать предпочтение тросу с диаметром не менее 10 мм.

Задача канатно-ударного бурения облегчается в значительной мере еще и тем, что все необходимые для него детали, при желании, вполне реально изготовить в домашних условиях самостоятельно.

Видео ударно-канатного бурения скважин на воду

Для более комфортного проживания в загородном доме требуется обустройство канализации и подачи воды. Сложно себе представить жилье без подобных коммуникация. Ведь вода требуется не только для приготовления пищи, но и для полива культурных растений. Ее отсутствие значительно усложняет жизнь.

Ударно-канатное позволяет решить подобные проблемы. При помощи такого метода можно без особых усилий добыть воду. Стоит отметить, что подобные работы можно провести самостоятельно. Главное, знать, как правильно бурить скважину и что для этого требуется.

Основные типы скважин

При желании можно провести ударно-канатное бурение своими руками. Фото готовой конструкции представлено ниже. Перед началом работ стоит определиться с типом скважины. Их существует несколько:

1. Трубчатый колодец. Его глубина составляет от 8 до 12 метров. Верховодка, пыль, грязь, а также чужеродные элементы в данном случае не попадает в воду, предназначенную для питья.
2. Скважина в песчаном грунте обычно делают глубиной 15-30 метров. При этом применяют шнековый метод. Устройство для скважины представляет собой металлический рукав, на конце которого имеется участок с перфорацией. Монтируется фильтр в песке крупной фракции с примесями гальки. В целом сооружение способно прослужить около 5 лет при редком использовании, а при частом - до 15. Промывку конструкции осуществляют после заиливания. Если это не дает результатов, то рядом бурят новую скважину.
3. Артезианская. Глубина данной скважины составляет 15-200 метров. Этот показатель зависит от глубины залегания слоев известняка. Эксплуатационный срок равен 50 годам.

Технология бурения

На данный момент существует несколько технологий:

1. Бурение ударно-канатное.
2. Роторное.
3. Шнековое.

Технологии отличаются между собой способом разрушения определенных пород, а также способами извлечения из ствола сооружения почвы. Каждый метод подразумевает применение специального оборудования, которое по-разному влияет на качество проводимых работ. Именно от этого зависит стоимость бурения скважины.

Бурение ударно-канатное

Этот метод является самым простым и относительно недорогим. Особенность технологии заключается в отсутствии необходимости применения тяжелой техники. Установку для бурения скважины можно монтировать самостоятельно. Это отнимает немного времени и сил. Ударно-канатное бурение своими руками - это самый популярный метод, позволяющий вскрывать прямо с поверхности водоносные пласты.

Основные преимущества подобного метода:

1. Большой срок эксплуатации.
2. Позволяет контролировать водоносность горизонта, а также уровень воды.
3. Можно пробить скважину большого диаметра.
4. Исключает риск попадания в воду, предназначенную для питья, вредных примесей в процессе бурения.
5. Эффективность и экономичность при проведении работ в зимний период.

Что потребуется

Для бурения скважины ударно-канатным способом необходимо приобрести специальные приспособления. Как правило, для этого требуется:

1. Блок и лебедка.
2. Трос.
3. Станок для забивания.
4. Установочный каркас.
5. Штанга.

Основной элемент конструкции - это забивной стакан. Помимо этого, требуется отрезок трубы, изготовленной из стали. Он должен быть скошен вовнутрь. Отрезок должен иметь в самом низу режущую прочную кромку. Поверх забивного стакана устанавливается наковальня. Именно по ней при помощи штанги наносятся удары. Лебедка позволяет опускать и поднимать забивной стакан.

Как действует установка

Как осуществляется ударно-канатное бурение? Станки для этого можно изготовить самостоятельно. Главное, представлять себе, как это работает. Действие установки сводится к следующему:

1. Благодаря силе трения, в забивной стакан попадает порода и удерживается в нем.
2. Чтобы проникнуть вглубь почвы, используется штанга, которая бросается на наковальню.
3. Когда забивной стакан наполняется грунтом, он поднимается вверх, а затем очищается.
4. данные действия следует совершать до тех пор, пока не будет достигнута необходимая глубина.

Бурение ударно-канатное лучше применять в тех местах, где грунт несыпучий, глинистый и мягкий.

Как пробить скважину на сыпучем грунте

Если на участке имеется сыпучий грунт, то будет сложнее. Для этого потребуется желонка. Эта деталь представляет собой трубу, изготовленную из стали и имеющую внизу задерживающий клапан.

Это позволяет значительно упростить процесс. При опускании элемента в грунт происходит открытие клапана. В результате этого в трубу попадает почва. При подъеме клапан закрывается. После изъятия желонка очищается. После этого процедура повторяется.

Чтобы грунт в процессе бурения не осыпался, можно применять Они забиваются в почву при каждом углублении. На первом этапе данный элемент должен иметь расширительный башмак, обладающий конусовидной формой. Чтобы станок без затруднений перемещался, его диаметр должен быть меньше размеров обсадной трубы. Только в этом случае можно углубиться в почву до необходимого уровня. Ударно-канатное бурение с обсадной трубой применяется не только на сыпучем грунте.

Как пробить скважину в твердой каменистой почве

На твердом каменистом грунте пробивание скважин осуществляется с применением долота. Под его ударами осуществляется разрушение пород. Затем она извлекается при помощи желонки. Для монтажа обсадных труб необходимо использовать расширитель. Благодаря ему, обеспечивается нужный диаметр для прохождения конструкции.

Забивка элементов осуществляется в те слои грунта, которые располагаются ниже уровня залегания водоносных пластов. После этого требуется откачка скопившейся жидкости, а также очищение от грунта и смеси вод дна скважины. Осуществляется это при помощи желонки.

Бурение ударно-канатное - это несложный процесс. При соблюдении определенных правил можно получить скважину с чистой водой. Главное, придерживаться рекомендаций специалистов:

Особенности монтажа обсадных элементов

Для уже готовой скважины обычно монтируется дополнительная обсадка. Она может быть цельной и выполненной из а также отдельных ее отрезков.

Процесс работы с подобным материалом требует осторожности и повышенного внимания. В противном случае конструкция не будет свободна погружаться. Все звенья трубы должны надежно крепиться и удерживать от сползания. Для их фиксации стоит использовать скобы. Данные фрагменты в дальнейшем закрываются полосками листами нержавеющей стали.

), создать поле для сбора тепла из земли при устройстве теплового насоса земля-воздух, при устройстве столбчатого фундамента и многих других строительных работах. Облегчит и значительно ускорит процессы малогабаритная буровая установка. Имея некоторый навык сварки, ее можно сделать своими руками.

Виды самодельных буровых установок

Для самостоятельного бурения скважин (на воду и не только) требуется хоть небольшая буровая установка. Глубина скважин редко бывает меньше 20 метров и без применения хоть простейших механизмов обойтись очень сложно. Если говорить о техниках бурения и типах бутовых установок, то сделать своими руками можно следующие буровые:

Выбор типа буровой установки для изготовления ее своими руками зависит от геологии местности, где будут бурить, влияет также глубина залегания водоносных слоев. Наиболее универсальный метод — ударно-канатный. Хорошо проходят разные грунты при помощи роторного оборудования с использованием воды (этот способ называют еще гидробурение). Для разных типов грунтов используют разной формы долота, а измельченный грунт вымывается на поверхность водой.

Самый «капризный» по грунтам шнековый бур, зато он неплохо справляется с вязкими грунтами — глинами, суглинками, но с валунами и каменистым грунтом он застревает.

Виды самодельных канатно-ударных бурильных установок

При изготовлении буровой установки под канатно-ударное бурение есть два важных элемента: станина и стакан (патрон, желонка). Для самого простого варианта можно сделать станину из трех-четырех труб, которые соединяются над местом, где будет проходить бурение. Там крепят блок, через него перекидывают гибкий стальной трос. На конце троса привязан бурильный снаряд. Вот и вся конструкция. Приводится в действие эта «установка» мышечной силой — за трос тянут, потом резко опускают. Снаряд понемногу углубляется.

Для снижения физических нагрузок устанавливают лебедку, для еще большей автоматизации — мотор с редуктором, вращающим вал лебедки. При этом важно придумать систему, которая позволит освобождать вал лебедки и сбрасывать желонку.

Рама-тренога не всегда удобна — она требует большой площади. Причем для устойчивости «ноги» должны находится на равном расстоянии от центра. Не помешают также перемычки между всеми опорами. Вот в этом случае буровая установка будет стоять надежно. Есть еще один вариант рамы — в виде буквы «Н» с телескопическими штангами (на фото ниже).

Вертикальная стойка тоже телескопическая. Она позволяет менять высоту, с которой сбрасывается снаряд. В остальном комплектация такая же.

Как работает буровая установка ударно-канатного бурения, сделанная своими руками из подручных материалов, смотрите в видео. Такую конструкцию точно повторить несложно.

Подробнее о том, как пробить и обустроить скважину для воды описано .

Как сделать установку для роторного бурения

Буровая гидравлическая установка должна иметь станину, которая позволяет передвигать вверх/вниз мотор, к которому через вертлюг подсоединяют бур. Также через вертлюг внутрь колонны поддается вода.

При изготовлении буровой установки своими руками, рекомендован такой порядок действий:

Рама мини-буровой установки состоит из трех частей:

• горизонтальной платформы;
• вертикальной рамы;
• подвижной рамы (каретка), на которой закреплен мотор.

Основа варится из толстостенной трубы — толщина стенки 4 мм, минимум — 3,5 мм. Лучше — из профилированной сечением 40*40 мм, 50*50 мм или около того, но подойдет и круглая. При изготовлении рамы малой буровой установки точность неважна. Важно соблюдать геометрию: вертикальность и горизонтальность, одинаковые углы наклона, если это необходимо. А размеры «подгоняются» по факту. Сначала варится нижняя рама, измеряется. Под имеющиеся размеры изготавливается вертикальная рама, а по ее размерам — каретка.

Простой форты бур можно сделать самостоятельно — их варят из обычной стали (чертеж на фото ниже). Если брать высоколегированную сталь, ее сложно приварить к штангам. Для сложных и каменистых грунтов лучше купить бур в специализированной кампании — они имеют сложную форму, есть много разных видов.

Чтобы работать было проще, подключают два пульта с возможностью реверсного хода. Один ставят на мотор, второй на лебедку. Вот, собственно, и все.

В конструкции буровой установки роторного или шнекового бурения главное — вертлюг, но его изготовить без опыта нереально. Для тех, кто хочет сделать его самостоятельно, выложим фото и его чертеж.

Простейшая установка для шнекового бурения

Если водоносные слои неглубоко, грунты мягкие, можно обойтись механической буровой установкой со шнеком. Это та же тренога или любая другая рама с блоком через который перекинут трос. Только вместо желонки или бурового стакана к тросу привязан шнек. В верхней его части имеется перекладина, при помощи которой его проворачивают.

Для облегчения процесса желательно наличие лебедки или хотя-бы ворота (по типу колодезного). Но можно сделать роторную бурилку, похожую на описанную выше. Изменится только строение вертлюга — он нужен без отвода под подачу воды. Работа одной из бурильных установок, собранной мастеровым человеком своими руками, из подручных материалов — на следующем видео. Можно рассмотреть и особенности конструкции.

И последний момент — видео о том, как сделать шнек для буровой установки своими руками.