Методи за пробиване на кладенци: технологични принципи и характеристики на основните методи

Изграждането на кладенец за водовземане включва използването на различни методи за сондиране. Рохкавите и наситени с вода почви се отстраняват с преса. За пробиване на глинени и скални образувания се използват методи за пробиване на кладенци, базирани на принципа на въртене и вибрации.

Работата включва механизми, които позволяват разработването на почви от различни видове и на различна дълбочина. Ще ви кажем как да изберете оптималната технология за сондиране, която ви позволява бързо и безупречно да завършите изкопа за водоприемното устройство.

За нагледно представяне на информацията, която предлагаме, текстът е допълнен с полезни диаграми, колекции от снимки и видео уроци.

Видове сондажни методи

Преди това се извършваше основно сондиране на водоносни кладенци за лични нужди ръчно. Това беше трудоемък и дълъг процес, така че не всеки собственик на парцел или вила може да се похвали, че има собствен източник на вода.

Постепенно механизираното сондиране заменя ръчните методи поради значителното улесняване и ускоряване на процеса.

Днес почти всички водоносни кладенци се пробиват с помощта на механизиран метод, който се основава на разрушаването на почвата, доставяйки я на повърхността по един от двата начина: сух, когато отпадъчната почва се отстранява от кладенеца с помощта на механизми, и хидравличен, когато измива се с вода, подадена под налягане или гравитация.

Има три основни метода за механично пробиване:

• Ротационен (почвата се разработва чрез ротация).
• Шок (сондажният снаряд разрушава почвата с удари).
• Вибриращ (почвата се развива чрез високочестотни вибрации).

Ротационният метод се счита за най-високопродуктивен, 3-5 пъти по-ефективен от ударния метод и 5-10 пъти по-ефективен от вибрационния метод. В допълнение, ротационният метод е най-евтиният и достъпен, често се използва като основен метод за ръчно пробиване.

Механичните ротационни методи за пробиване на водни кладенци замениха неефективните ръчни методи

От своя страна методът на ротационно сондиране, широко използван за изграждане на водни кладенци, е разделен на четири основни типа сондиране:

• сърцевина;
• винт;
• ударно въже;
• ротационен.

Всеки тип ротационно сондиране има свои собствени характеристики и се извършва със специално предназначено за тази цел оборудване. Нека разгледаме по-подробно тези видове пробиване, да определим какви са разликите им и какъв метод трябва да се използва във всеки конкретен случай.

Специфика на ядковото пробиване

Ядковото сондиране е механичен ротационен метод, при който се извлича глинеста или плътна песъчлива почва под формата на цилиндрично ядро. Бормашината е дебелостенна метална тръба.

В горната част на боркорона има устройство за закрепване на пръти, необходими за удължаване на сондажната колона. По-долу има корона, чийто тип се избира в зависимост от категорията на почвата, която ще се пробие.

При шофиране по метода на ядрото почвата се разрушава от пръстеновидна корона. Вътрешната част на ядрото е запазена в ненарушен вид. За да се улесни процеса на пробиване в твърди и полутвърди глинести почви, глини и скали, в дъното на отвора се подава сондажна течност.

По време на ядковото сондиране почвата не се разрушава, а се „пробива” с корона и се улавя от ядковата тръба. Пробитата скала се извлича на повърхността под формата на ядро ​​- монолитна цилиндрична колона от скала

Утайката от лицето понякога се отстранява чрез промиване - чрез впръскване на голямо количество вода в производствения вал. Най-често промиването се заменя с продухване със сгъстен въздух, подаван от компресор вътре в тръбата.Този тип сондиране ви позволява да пробивате кладенци с дълбочина до 1000 метра и диаметър от 8 до 20 cm.

Механичното ядково пробиване се извършва с помощта на сондажни машини като ZIF, UGB, UKB, монтирани на превозни средства като KAMAZ, KrAZ, скидери и др. Във версията за ръчно пробиване Сърцевинната тръба се съкращава и се нарича звънец или стъкло. Основната тръба е структурно подобна на последния, обърнат с главата надолу предмет от бита.

Ядковото пробиване се използва в следните случаи:

• геоложко проучване на полезни изкопаеми;
• сондиране на проучвателни кладенци;
• изграждане на водоносни кладенци с всякаква дълбочина, включително безфилтрни кладенци в скали.

За устройство частни кладенци за вода в някои случаи ядковият метод се използва преди започване на шнеково или ротационно сондиране, като едновременно изпълнява проучвателна и подготвителна роля.

При изграждането на частни кладенци ядковото сондиране се използва в комбинация с ударно-въжено сондиране. Глинените слоеве се прекарват през сърцевинна тръба. Насипните пясъци, чакъл и камъчета с пясъчен пълнител, които не остават в основната тръба, се отстраняват от шахтата чрез желонизация.

По отношение на ефективността, основният метод е малко по-нисък от шнековия метод за пробиване на водоприемни кладенци. Шнекът пробива по-бързо, но не позволява валът да се освободи напълно от пробитата скала. Рядко се използват по двойки. И ако се случи, тогава първите няколко метра се покриват със шнек.

Короните не унищожават почвата, а внимателно я изрязват по периметъра, образувайки „колони“ - ядра, като ги изучавате, можете да създадете хидроложка секция на обекта

Използвано оборудване и инструменти

За ядково пробиване се използват следните инструменти:

• свредла от диамант или друг карбиден материал (стомана, волфрам, победит);
• сърцевинна тръба;
• тръба за отстраняване на утайки;
• пръти, необходими за удължаване на сондажната колона;
• съединителни връзки, адаптери между тръбите, промивна муфа.

При пробиване в скални образувания свредлото бързо се износва и трябва да се смени. Материалът на короната е скъп и може да издържи огромни натоварвания, най-разпространени са опциите за диамантено пробиване.

Всички инструменти, използвани по време на процеса на пробиване, трябва да бъдат подравнени, т.е. да бъдат разположени точно спрямо оста на пробиване.

Технология за ядково пробиване

Основната характеристика на ядковото сондиране е преминаването на скала с пълното й запазване в основната тръба. Тези. Когато сондажното оборудване работи, короната разрушава почвата в пръстен, който, докато навлиза по-дълбоко, се избутва в тръбата на сърцевината и се задържа в нея поради собствената си плътност.

При изваждане на запълнената тръба от шахтата тя се освобождава от сърцевината чрез почукване с чук.

Процесът на ядково пробиване стъпка по стъпка е както следва:

• свредлото е свързано към основната тръба;
• основната тръба е свързана с пръти, които се увеличават, когато се задълбочават;
• горният прът е фиксиран в сондажната машина;
• сондажната машина завърта сондажния низ и постепенно го „завинтва“ в земята;
• сърцевината на тръбата постепенно се запълва с ядро ​​- пръст, заседнала в нейната кухина;
• след пробиване на 50 - 70 cm сондажната колона се изважда на повърхността, прътите се разединяват един по един, докато се отстрани основната тръба;
• тръбата се освобождава от пробита скала;
• изпразненият снаряд отново се спуска на дъното, удължавайки сондажния низ с пръти.

Действията се извършват по описания ред, докато кладенецът проникне във водоносния хоризонт и навлезе на 50 cm в подлежащата водоустойчива скала.

Ако фиксирането на горния водоносен хоризонт не е целта на изкопаването, тогава горните слоеве могат да бъдат бормашина с промиване. В този случай помпата продава промивния разтвор през маркуч в тръбите. След това разтворът извежда изкопаната почва на повърхността.

Ако целта на конструкцията на кладенеца не е водоносен хоризонт в пясъчни седименти, сондирането до достигане на скали може да се извърши с промиване

Силни предимства и недостатъци

В сравнение с ударно-въжените и ротационните методи на механично пробиване, ядковото пробиване се извършва доста бързо, което значително намалява времето за работа. Основният му недостатък е невъзможността да повдигне рохкави почви и камъчета, наситени с вода. Движи се бавно през скала, изисквайки длето, за да проникне в камъни.

Предимствата на ядковото пробиване включват:

• висока производителност и възможност за пробиване на кладенци с дълбочина над 100 m;
• намаляване на натоварването на сондажното оборудване поради разрушаването на глинеста скала, сравнимо с изрязването й;
• възможност за използване на мобилна сондажна машина с компактни размери.

Ядковото сондиране е един от най-бързите методи за разработване на водоприемни работи. С него може да се пробие пясъчен кладенец за един работен ден. В процес на разработка ръчно поемане на вода ще отнеме много повече време.

Характеристики на шнековото сондиране

Този тип сондиране днес се използва най-често при изграждането на водоносни кладенци в частни домакинства. Особеност на шнековото сондиране е, че скалата, която се добива, се отстранява напълно от мястото на кладенеца без използването на допълнително оборудване. Методът наподобява завинтване и ви позволява да пробивате на дълбочина и едновременно с това да премахвате ненужната почва.

Инструментът, използван за пробиване, се нарича шнек. Това е метален прът с остриета. Завивайки се в земята, шнекът разрушава скалата, която се задържа върху остриетата му. Поради специфичната конструкция на шнека е невъзможно напълно да се освободи лицето от бунището. Поради това се използва главно за проникване на горни слоеве.

Пробиването със шнек е бърз и евтин метод, който не изисква организиране на резервоар за промивна течност

Пробиването с помощта на шнек не изисква много усилия и финансови разходи, така че обхватът на приложение на този метод е доста широк: геоложки проучвателни кладенци, полагане на комуникации, изграждане на сондажни кладенци и частично водни сондажи.

Сега се използва активно за изграждане на абисински кладенци, за да не се забие иглата добре в гъста почва, а леко да се улесни процесът на потапяне на шахтата в предварително разрушена скала.

Методът е подходящ за разработване на водоносни кладенци с дълбочина до 30 m на меки и рохкави почви и до 20 m на средно плътни почви. След пробиване със шнек и монтиране на обшивката, сондажът трябва да бъде почистен от неизвлечена скала с помощта на резервоар.

Шнека абсолютно не е подходящ за работа в каменисти местности! Използва се за частично пробиване на кладенци до 120 m, като този метод се комбинира с други: ротационен, ударно-въжен, ядков.

Включено оборудване и инструменти

Шнековото сондиране се извършва с помощта на сондажна машина, чийто основен елемент е винтов пробивен инструмент, изработен от метал с висока якост. Сондажната колона се разширява със шнекове с еднакъв размер, докато навлиза по-дълбоко.

Комплектът понякога включва лопаткови накрайници, които са необходими за преминаване през насипни скали, както и накрайници с кръгли или конусовидни глави, използвани за разработване на твърди скали.

Сондажна платформа, базирана на превозно средство, оборудвано с мощен двигател, е най-добрият вариант за пробиване на труднодостъпни и отдалечени места

Повечето съвременни сондажни машини са оборудвани с кухи инструменти, оборудвани с обратими ключалки, които предотвратяват движението на инструмента в обратна посока.

По време на процеса на пробиване режещите части на шнека се охлаждат от развитата почва и развитата скала се издига нагоре в спирали. Това позволява сондирането да се извършва без спиране, което значително намалява разходите за време и енергия за създаване на водоносен кладенец.

Шнекова сондажна технология

След завършване на проникването, чиято дълбочина е 1,5 - 2,0 m, шнекът се отстранява и корпус. Диаметърът на водоприемния кладенец, пробит с помощта на шнек, е 50 - 200 mm и зависи от размера на използвания инструмент.

Срутването на стените на кладенеца се предотвратява от обсадни тръби. Това е особено важно за рохкави, несвързани почви, така че сондажите имат правило: когато пробивате пясъчни глинести и глинести почви, използвайте шнекове с остриета, разположени под ъгъл 30 - 60º, а когато пробивате плътен пясък, инструменти с остриета под ъгъл от 90º.

При по-малък наклон на завъртанията на спиралата на шнека, по-голяма част от разединения смет се изнася на повърхността от шнека.

Шнековото сондиране не изисква използването на сондажна течност; скалата, разработена с помощта на свредло, се изнася на повърхността върху остриетата на инструмента

Плюсове и минуси на използването на шнек

Методът на пробиване на шнека ви позволява да изградите кладенец възможно най-бързо, при условие че размерът на шнека и ъгълът на наклона на бита са избрани правилно.

Предимствата на шнековото сондиране включват:

• почвата се издига на повърхността веднага по време на процеса на пробиване;
• висока скорост на задълбочаване в земята без технологични спирания;
• няма нужда от промиване на сондажа;
• компактен шнеков блок или ръчен шнек може да се използва за пробиване вътре в къщата (в сутерена);
• няма нужда да повдигате първата връзка на повърхността и да разглобявате/сглобявате сондажната колона, както при метода на ядрото.

Основният недостатък на шнековото сондиране може да се счита за невъзможността за работа върху рохкави и много твърди почви, но в същото време шнекът е идеален инструмент за пробиване в глинести, смесени (глинести и пясъчно-глинести) и меки глинести почви.

Друг недостатък, който ограничава използването на шнек за изграждане на водоносни кладенци, е необходимостта от използване на метода на ударно въже за почистване на шахтата от изхвърлена скала.

сходство шнек - бобина Широко използван при ръчно пробиване. Той разрушава скалата по същия начин и я хваща с остриетата си, за да я извади нагоре.

Характеристики на ротационното сондиране

Ротационното сондиране е метод на ротационно-вибрационно сондиране, при който разрушаването на почвата се извършва с помощта на накрайник, задвижван на дъното на кладенеца от ротора на сондажната платформа. Роторът се върти от автомобилен двигател или отделно монтиран електродвигател чрез задвижващ вал.

Разработената почва се измива от шахтата на кладенеца чрез директно или обратно промиване. Измиващият разтвор може да се подава гравитачно или чрез помпена станция.

Повечето артезиански кладенци се пробиват по метода на ротационно сондиране: с помощта на свредло, въртящо се от ротор, последвано от промиване на кладенеца и закрепване на обсадни тръби.

Ротационното сондиране се използва за разработване на скалисти и полускалисти почви при изграждане на дълбоки кладенци до 150 м. Ротационна сондажна машина с правилно подбран бит и претеглени сондажни тръби се справя добре със скални образувания.

Експертите по сондиране препоръчват използването на този метод на сондиране при следните условия:

1. Хидрогеоложкият разрез на обекта е добре проучен. Знае се, че ще трябва да се пробиват скали. Известно е нивото на поява на зоната на водоносния хоризонт в скалната основа.
2. Подземните води имат налягане, характерно за артезианските кладенци
3. Има възможност за непрекъснато доставяне на техническа вода за промиване на кладенеца.

В южните райони ротационното сондиране може да се извършва през цялата година, но в северния климат използването на този метод е ограничено поради възможността за замръзване на сондажната течност.

Използвано оборудване и инструменти

Ротационното сондиране на водоносни кладенци се извършва с помощта на рамкова или решетъчна кула, върху която са разположени подемно оборудване и други елементи на сондажната платформа. Дерикът дава възможност за повдигане и спускане на сондажни колони в кладенеца.

Сондажната машина от ротационен тип включва:

• рамка или решетъчна кула;
• задвижващ двигател;
• ротор и сондажна колона;
• помпено оборудване и система за пречистване на промивна течност;
• подемно оборудване, тръбопровод под налягане, вирбел, уплътнения и др.

Самоходните платформи използват двигателя с вътрешно горене на превозно средство като двигател, на базата на който е разположен сондажният комплекс. В този случай мощността на двигателя регулира скоростта на пробивния инструмент.

Източникът на енергия за ротационна сондажна машина може да бъде стационарен или мобилен електродвигател, двигател с вътрешно горене на автомобил или генератори.

Роторът, използвайки зъбно устройство, предава въртенето на задвижващата тръба, която от своя страна го предава на основния сондажен инструмент - бита.Длетото може да има различни форми и е изработено от високоякостни материали: композити, стомана с диамантено покритие и др.

За всеки тип почва се избира специален размер и форма на свредлото, като по този начин се осигурява висока ефективност и скорост на проникване.

Уникалността на роторната технология

Ротационното сондиране на кладенци за вода се извършва на три етапа:

1. Разрушаване на скала с помощта на длето.
2. Отстраняването на разрушена скала на повърхността чрез поток от инжектирана вода.
3. Укрепване на стените на кладенеца с обсадни тръби.

Отстраняването на разрушената почва се извършва чрез обратно или директно измиване. Изборът на метод за промиване зависи от конкретни условия: дълбочина на кладенеца, вид на почвата, наличие на необходимото количество вода за промиване.

По правило частните ферми използват технология за сондиране с директна циркулация, която включва следните стъпки:

• забиване на свредло с голям диаметър в земята;
• въртене на бита под въздействието на ротора;
• монтаж на сондажни тръби и монтаж на утежнени тръби между тях и битото;
• отстраняване на отпадъчна почва чрез течно налягане с помощта на помпа;
• монтаж на обсадна тръба, за да се предотврати падането на почвата в кладенеца;
• пробиване с малко по-малък диаметър и повтаряне на целия цикъл.

По време на обратното промиване почвата се отстранява от кладенеца през тръбите на сондажната колона и промивната течност се излива между стените на кладенеца и тръбите.

Водата тече гравитачно в предварително подготвен резервоар, където се почиства от пръст и утайки и се връща в сондажната колона за нова порция отпадъчна скала.

В някои случаи при извършване на ротационно сондиране не се използва директно или обратно промиване, а продухване с въздух под налягане, създадено с помощта на компресор

Предимства и недостатъци на ротационното сондиране

Основното предимство на ротационния метод е възможността за пробиване на дълбоки кладенци с водовземане в фрактуриран варовик.

В допълнение, този метод на пробиване има следните предимства:

• високо качество на отваряне на водоносен хоризонт в скална основа;
• възможността за изграждане на кладенец с голям диаметър до 200 см;
• висока скорост на пробиване, ниска консумация на енергия.

Значителен недостатък на ротационното сондиране е необходимостта от организиране на промиване на кладенеца.

Кой метод на пробиване да избера?

Всички разгледани методи за механично сондиране се използват широко за изграждане на водоносни кладенци.

За да обобщим, можем да кажем, че:

1. Препоръчително е да се използва ядково пробиване за проникване в пластични глинести почви.Основният метод е подходящ за изграждане на повечето водовземни изработки; ако е необходимо, той се използва заедно с метода на ударно въже.
2. Шнековото сондиране е подобно по обхват на ядковия метод. Той се различава от него с лошо качество на почистване на сондажа и изисква задължително използване на резервоар или дългосрочно промиване на кладенеца преди работа.
3. Ротационното сондиране е най-добрият вариант за пробиване на кладенци в скалисти почви.

Разходите за разработване на кладенец с определен метод на сондиране до голяма степен зависят от това какво оборудване се използва, както и от категориите на пробиваемост на пробитите скали.

Правилно избраният метод за пробиване на кладенец ще помогне не само да намали времето, прекарано в сондаж, но и ще ви позволи да управлявате водоизточника без проблеми в бъдеще

Можете да прочетете как да направите сондажна машина със собствените си ръце в друг популярна статия нашия сайт.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Демонстрация на принципа на класическо ядково пробиване с изваждане на ядка с водно налягане:

Видео #2. Характеристики на пробиване на кладенец с шнек:

Видео #3. Пробиване на ядка на кладенец с промиване на дъното и монтаж на двоен корпус, чиято външна част е от стоманени тръби, вътрешната част е от полимер:

Пробиването на водоносен кладенец е трудоемък процес. Не само скоростта на създаване на автономен водоизточник, но и финансовите разходи зависят от правилността на избрания метод на сондиране.

Първото нещо, на което трябва да обърнете внимание при избора на метод за пробиване, е видът на почвата и дълбочината на водоносния хоризонт. Въз основа на тези параметри можете да изберете най-добрия вариант, който ще ви позволи да пробиете кладенец бързо и евтино.

Искате ли да споделите историята на пробиването на кладенец във вашия собствен имот или полезна информация по темата на статията? Моля, оставете коментари в блока по-долу. Тук можете да зададете въпрос или да посочите спорни моменти в текста.