Kernboren van putten: technologie en nuances van werk

Een van de meest productieve en economische methoden voor het vormen van mijnwerkzaamheden is kernboren. Het wordt gebruikt bij de exploratie van mineralen en bij de technische geologie.Bovendien is dit de gemakkelijkste en snelste manier om toegang te krijgen tot grondwater voor het organiseren van de watervoorziening.

In ons voorgestelde artikel leert u alles over de bijzonderheden van kernboren, de gereedschappen die nodig zijn voor de implementatie ervan en de toepassingskenmerken.

Toepassingsgebied van kernboren

Kernboren is een methode die het mogelijk maakt om met de grootste nauwkeurigheid de diepte van het dak en de bodembodem te bepalen, evenals het diepteniveau van de grondwaterspiegel.

Kernboortechnologie wordt veel gebruikt in de volgende industrieën:

• Watervoorziening in de industriële en particuliere sfeer. Het boren van putten voor particuliere watervoorziening, het organiseren van de waterinlaat voor hele dorpen of stadsblokken wordt effectief uitgevoerd door kernboringen, omdat de boor gemakkelijk tot grote diepte doordringt. Het kerngereedschap kan vrijwel elk vernietigd gesteente optillen, behalve met water verzadigde en losse, niet-samenhangende grond (zand, grind, kiezelstenen);
• Geologische verkenning in de mijnbouw. Wanneer er gesteente passeert, ontstaat er een punteffect op de grond langs de rotatiestraal. Met andere woorden, met een projectiel dat structureel aan een pijp doet denken, wordt een massieve rotsmassa uitgeboord zonder de structuur en toestand ervan te verstoren.
• Bouw. Het uitvoeren van geotechnisch onderzoek om de fysische en mechanische eigenschappen van de bodem en de toestand van gesteenten te bestuderen. Kerntechnologie maakt het mogelijk grondwater nauwkeurig te identificeren en watermonsters te nemen om de agressiviteit ervan ten opzichte van beton te bestuderen.

Tijdens het kernboren wordt een kern gewonnen: een kolom grond of aangrenzende grondlagen. De kern wordt gekenmerkt door een solide natuurlijke structuur, die een uitgebreide analyse van het bestudeerde gesteente garandeert. Door te boren met een kernbuis kunt u voor studiedoeleinden met de hoogste nauwkeurigheid de diepte van het gesteente bepalen.

Kernboren waarborgt de integriteit van de gewonnen kern, wat bijdraagt ​​aan hoogwaardig onderzoek van het gesteente. Tegelijkertijd wordt de hoogste kwaliteit reiniging van het gezicht van vernietigd gesteente uitgevoerd

Het gebruik van een kernboor in de bouw vergemakkelijkt en versnelt de processen aanzienlijk. In het met een kernboor voorbereide gat wordt eenvoudig een paal geslagen of er wordt een kant-en-klare constructie van gewapend beton gemonteerd. Met kernboren kunt u cilindrische gaten maken in baksteen- en betonconstructies.

Arbeidstechnologie en uitrusting

Er zijn twee methoden bekend om een ​​kernboor te gebruiken: werken met vloeistoftoevoer naar het onderste gat of droog werken, dat wil zeggen zonder boorvloeistof.

Boren zonder het gebruik van boorvloeistof wordt gebruikt als niet-cohesieve gronden verzadigd zijn met natuurlijk vocht in voldoende hoeveelheden voor penetratie en extractie. Er wordt ook geen water aan de graafschacht toegevoerd bij het rijden door vloeibaar-plastische, zacht-plastische en vuurvaste leem/klei, harde en plastische zandleem.

De vloeistof moet worden gebruikt bij het boren van rotsachtige en halfrotsachtige rotsen.Bij afwezigheid van water vindt de verdieping in dit geval veel langzamer plaats. Bovendien neemt de kans op voortijdig falen van de boor aanzienlijk toe, en daarom wordt droog boren als duurder beschouwd.

De technologie van het kernboren van een put met spoeling maakt het niet alleen mogelijk om de levensduur van werkapparatuur te verlengen, maar ook de snelste en minst arbeidsintensieve manier om het oppervlak te bevrijden van vernietigd gesteente

Bij het boren met boorvloeistof neemt de dieptesnelheid aanzienlijk toe. Meestal wordt deze methode gebruikt bij het boren van putten met een aanzienlijke diepte. Hierdoor kunnen de werkzaamheden in de kortst mogelijke tijd worden afgerond met minimale kans op beschadiging van de kroon.

Water onder hoge druk wordt ook naar de bodem toegevoerd tijdens de ontwikkeling van een put in losse, niet-cohesieve gronden, als kernbemonstering geen probleem is. In dit geval wordt het gezicht eenvoudigweg gewassen met een stroom water, waardoor de mijnschacht wordt bevrijd van de vernietigde grond.

Het principe van de kerntechniek

Het belangrijkste element bij kernboren is een destructief snijdeel dat op de basis van de kernbuis is geïnstalleerd. Ze noemen het een kroon. Voor het graven van rotsen worden speciale kronen gebruikt die zijn uitgerust met diamantslijpers.

Kronen zijn vervangbare snijelementen die aan de onderrand van de kernbuis worden geschroefd. Tijdens het boorproces moeten ze meerdere keren worden vervangen.

Het is de diamantboor die zorgt voor een vrijwel ongehinderde doorgang van de boor tot grote diepten bij het indrijven van waterinlaatwerkzaamheden in kalksteen. Dat wil zeggen, bij het ontwikkelen van putten begraven in gesteente, in de scheuren waarvan, als gevolg van eeuwenoude condensatie, reserves van het zuiverste ondergrondse water werden gevormd.

Boren kunnen op de eenvoudigste manier worden vervangen: verwijder het versleten onderdeel en schroef een nieuw bit op de kernbuis

De rots wordt gesneden met behulp van een bit dat met hoge snelheid draait. De rotatiesnelheid van de boor kan worden aangepast afhankelijk van de dichtheid van de grond die wordt ontwikkeld. De kroon "snijdt" de grond alleen langs de rand van een soort cilinder, waarvan het centrale deel in de kernbuis wordt gedrukt.

Om de kern eruit te halen, wordt de boor naar de oppervlakte gebracht. De daardoor opgevangen grond wordt letterlijk uit de kernboor geblazen door een luchtstroom die naar het bovenste deel van de buis wordt gevoerd. Het blaasproces wordt versneld door met een voorhamer op het projectiel te tikken.

Tijdens het kernboorproces wordt een geboord kegelvormig rotssegment in een kernbuis geduwd. Om het te verwijderen, wordt het kerngereedschap uit de loop verwijderd door de boorstangstreng te demonteren. De kern wordt eruit geblazen en uit de buis geslagen

Bij het passeren van harde rotsen hebben kernboren een grotere productiviteit dan matrix- en rolboren. Dit komt door de hoge rotatiesnelheid van de boor, waardoor er minder ontwikkelingsinspanning nodig is.

Bovendien vernietigen de stukjes de rots volledig, die met een hoosbui moet worden "uitgeschept", of er moet water onder druk worden gezet om het gezicht te wassen. In feite zul je hetzelfde gedeelte twee keer of zelfs drie keer moeten doorlopen: eerst vernietigen en dan opruimen. Dankzij de kerntechnologie kunt u in één keer door het gezicht gaan en het reinigen.

Werktuigmachines en booreilanden

De keuze voor een machine of booreiland wordt bepaald door het doel van de put en de diameter ervan. De populariteit van de kernboormethode bepaalt de productie van booreilanden en -machines over de hele wereld. Zware tractoren, vrachtwagens en terreinwagens zijn geschikt voor booreilanden die bedoeld zijn voor exploratieboringen.

Het gebruik van zware rupstrekkers maakt het boren van putten mogelijk in gebieden met onbegaanbare wegen, moerassen en onstabiel terrein

Meestal wordt boorapparatuur gemonteerd op klassieke auto's van de merken MAZ, KAMAZ en Ural. Er zijn echter installatiemogelijkheden voor lichtere apparatuur, die wordt gebruikt voor het boren van waterputten in particuliere bouw.

Bij handmatig roterend boren De kernpijp wordt vervangen door zijn historische voorganger: het glas. Dit projectiel is een verkorte versie van een kernbuis met een spitse rand aan de zool. Het glas wordt handmatig of met behulp van een motorboor in de grond geschroefd en alles wat erin zit wordt naar de oppervlakte verwijderd.

Benzine- en elektromotoren worden gebruikt om het handmatig boren van ondiepe putten en het vormen van gaten voor het installeren van hekken en hoogspanningskabelsteunen te mechaniseren. Ze geven roterende bewegingen aan de boor- of kernbuis

Apparatuur voor het boren en plaatsen van putten

Bij het uitvoeren van kernboringen heeft u apparatuur nodig waarmee u op diepte kunt werken en een grote verscheidenheid aan soorten gesteenten kunt ontwikkelen en winnen. Tijdens het werk moet ervoor worden gezorgd dat het door het projectiel vernietigde materiaal periodiek naar de oppervlakte wordt gehesen.

Standaard set boorgereedschap

Om kwaliteitswerk uit te voeren, hebt u het volgende nodig:

• Kernschalen. Ze worden gebruikt voor zowel horizontaal boren als verticaal uitgraven. Met standaard kernbuizen is het mogelijk om onder een hoek van maximaal 45 graden te boren. Dunwandige kernboren kunnen uitsluitend worden gebruikt voor horizontaal sleufloos boren bij het leggen van communicatie.
• Kronen. Dit is een steenbreekgereedschap dat op een kernbuis wordt gemonteerd om het uitsnijden van kernen in gesteente te vergemakkelijken. Messingbits worden gebruikt voor het boren van sedimentair samenhangende en niet-cohesieve bodems. Hardmetalen bits met diamantfrezen worden geproduceerd voor het boren van rotsen en het vormen van gaten in beton, asfalt en bakstenen muren.
• Stalen mantelbuizen. Noodzakelijk voor het omhullen van de uitgraving - het vormen van een boorput, gelijktijdig uitgevoerd met de verdieping ervan. Hun diameter is gelijk aan de diameter van de put. De behuizing voor waterinlaat wordt vooraf geselecteerd, waarbij de nadruk ligt op de diameter van de kernbuis en de pomp die in de put zal worden gebruikt.
• Halters. Dit zijn smalle pijpen die in elkaar zijn gedraaid. Wordt gebruikt om de boorkolom te verlengen. Simpel gezegd worden ze afwisselend aan de bovenkant van de kernbuis geschroefd, zodat er een rotatiebeweging op kan worden overgebracht op een diepte die groter is dan de hoogte van het projectiel. Hoogte kernbuis + hoogte boorkolom = graafdiepte.
• Vertalers. Noodzakelijk om de verbinding te garanderen van schroefdraadverbindingen met verschillende diameters die aanwezig zijn op boorstangen, rotatoren, spoelafdichtingen en andere componenten.
• Spoelpluggen en afdichtingen. Met hun hulp is het mogelijk om vernietigde grond naar de oppervlakte te tillen als het niet nodig is om een ​​hele kern te nemen. In dit geval wordt water aan het gezicht toegevoerd, waardoor de vernietigde grond onder druk op het dagoppervlak wordt gewassen.
• Beitels. Ze worden gebruikt om het gat te verdiepen op de moeilijkste plaatsen waar een kernboor doorheen kan komen. Bij gebruik van een bit wordt soms overgestapt van boorboren naar kabelslagboren.

Het gepresenteerde gereedschap is een standaardset voor boren met kerntechnologie.In sommige gevallen kunnen, afhankelijk van de complexiteit van de ontwikkeling, aanvullende hulpmiddelen en apparatuur nodig zijn.

Bij het verdiepen van de uitgraving wordt achtereenvolgens een kolom boorstangen op de bovenzijde van de kernbuis geschroefd. Om het kernprojectiel naar het oppervlak van de kolom te halen, wordt de staaf achter de staaf losgedraaid

Kenmerken van het kernpijpontwerp

Ontwerpfunctie projectiel tijdens het kernboren is dit het gevolg van maximaal behoud van de integriteit van de kern en bestaat uit een ringvormige opstelling rond een vrije doorgang. Een van de belangrijkste kenmerken is de coëfficiënt kernbemonstering Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de kerndiameter en de buitendiameter van het gereedschap.

Het kernboorgereedschap is gestandaardiseerd en verschilt voornamelijk alleen in diameter. Op basis van structurele kenmerken worden kernbuizen geclassificeerd in enkel en dubbel. Afzonderlijke projectielen die zijn ontworpen om onder normale geologische omstandigheden te werken, zijn uitstekend geschikt voor het ontwikkelen van waterputten.

Een dubbel gereedschap met een niet-roterende binnenband wordt alleen gebruikt bij geologische verkenning. Het is nodig om gesteentemonsters te extraheren die gemakkelijk kunnen worden vernietigd onder invloed van verschillende factoren. Hiermee kunt u een monster nemen in zijn natuurlijke samenstelling, met een natuurlijk percentage mineralen en afvalgesteente.

Een enkele kernpijp wordt gebruikt bij bemonstering voor geotechnisch onderzoek, geologische verkenning en het boren van gaten voor het installeren van hoogspanningslijnsteunen.

Alle kernbuizen zijn ontworpen voor het gebruik van blazen, het aanvoeren van boorvloeistof naar de bodem en het reinigen van de put. Hun bovenkant is uitgerust met een technologisch gat waardoor water of een luchtstroom wordt geïnjecteerd.

Bijzonderheden van het snijdende deel van het projectiel

Elke kroon wordt gepresenteerd in de vorm van een ring met een schroefdraad erop, noodzakelijk voor het vastschroeven aan de kernpijp, en frezen aan de onderkant. Frezen kunnen massief gegoten of gelast zijn aan dit snijdende metalen onderdeel.

Voor kernboren worden de volgende bits gebruikt:

• hardmetaal – fijne snijtand, geribbeld.
• Diamant – geïmpregneerd en kleine diamant.

Hardmetalen snijelementen zijn ontworpen voor het boren in “zachte” grond. Met hun hulp worden alle soorten kleiachtige rotsen van elke consistentie, semi-rotsachtige rotsen, vochtarm en nat zand met een dichte en gemiddelde dichtheid geboord. Om door zandsteen en mergel te boren, worden kronen met wolfraam-kobaltfrezen gebruikt.

Fijne snijtand bits zijn ontworpen voor het boren van middelharde rotsen van klein formaat abrasiviteit. Ze zijn uitgerust met achthoekige of vierkante messen. Wanneer de messen op verschillende hoogtes worden geplaatst, wordt tevens een getrapt vlak bereikt, waarvan de voordelen hierboven zijn geschetst.

Met behulp van geribbelde bits wordt de circulatie van de spoelvloeistof verbeterd door de diameter van de put te vergroten

Geribbeld bits zijn ontworpen voor het boren van harde rotsen van medium abrasiviteit. De messen van dergelijke kronen bestaan ​​uit cilindrisch of prismatisch staal hoofdkwartier met hardmetalen inzetstuk. Tegelijkertijd nemen de prestaties niet af, zelfs als de kroon verslijt.

Kronen met diamantfrezen zijn ontworpen voor het boren van rotsachtige en semi-rotsachtige rotsen van hoge hoogte abrasiviteit.

Om de sterkte te vergroten en de schurende eigenschappen te verbeteren, worden industriële diamanten tijdens het productieproces in de gegoten massa geperst. Onlangs worden natuurlijke kristallen vaak vervangen door kunstmatig gekweekte kristallen.

Het aantal ribben wordt bepaald door het ontwerp van de kroon en de diameter ervan - er kunnen er drie tot zes zijn. Versnelling van het proces van rotsvernietiging kan worden bereikt door de ribben naar boven te verschuiven ten opzichte van het uiteinde van de kroon. Dit zorgt voor een getrapt bodemgat en vergemakkelijkt de doorgang van de wasvloeistof.

Pijpen voor putten

Zowel kern- als behuizingsstalen buizen worden geproduceerd in overeenstemming met GOST 51682-2000. Bij geologische verkenning en technische geologie worden ze gebruikt om het instorten van de bodem op het oppervlak te voorkomen, waardoor we niet kunnen begrijpen op welke diepte de ene geologische laag wordt vervangen door een andere.

IN regeling van de werking van de waterinlaat mantelpijpen vormen de wanden van de put. Een andere productiepijpstreng wordt ondergedompeld in de daaruit samengestelde behuizing. Tegenwoordig wordt het meestal samengesteld uit plastic. De productiekolom is voorzien van een filter om zand- en fijngrind tegen te houden tijdens het pompen.

De meest voorkomende zijn mantelbuizen met nippelaansluitingen. In dit geval hebben de buizen aan de ene kant een binnendraad en aan de andere kant een buitendraad. De graafschacht wordt uiterst eenvoudig en snel uit draadbuizen opgebouwd.

Zowel de kern- als de mantelbuizen zijn voorzien van schroefdraad, extern aan het ene uiteinde en intern aan het andere uiteinde. Hierdoor is het mogelijk om de behuizing snel en eenvoudig te monteren. De schroefdraadmaten zijn uniform - elke mantelpijp kan als kernpijp dienen, u hoeft alleen maar de kroon en de bovenkant erop te schroeven

Er zijn mantelbuizen die zijn ontworpen voor lasverbindingen. Ze worden niet gebruikt in de particuliere sector vanwege het arbeidsintensieve kolomassemblageproces.

Zowel de behuizing als de kernbuizen zijn gemaakt van staal 45 met sterktegroep “K”.Om de weerstand tegen oppervlakteslijtage te vergroten, zijn de uiteinden van de buizen gehard. Afhankelijk van de gebruikte boorapparatuur en diameter onderwaterpomp bij de constructie van particuliere waterinlaatwerken worden buizen met een diameter van 100 tot 200 mm gebruikt.

Stadia van kernboren

Voordat u met de werkzaamheden begint, moet u het kadastrale plan bestuderen en het werkoppervlak voorbereiden. Het is noodzakelijk om een ​​onbelemmerde toegang tot de boorlocatie te garanderen voor zowel de boorinstallatie zelf als de machine met de spoelvloeistof.

De volgende stap is het graven van een gat met een volume van minimaal 2 kubieke meter - hierdoor hoeft u geen extra tank te gebruiken. De put is ontworpen om grondwater en gebruikte spoelvloeistof af te voeren. Om het grootste deel van de stam te installeren, is het noodzakelijk om de grond te ponsen.

Vervolgens wordt het geselecteerde bit met de boorkernbuis verbonden en geselecteerd behuizing pijpen, die zal toenemen naarmate ze dieper worden. De installatie dient goed vastgezet te worden, waarna de boorinstallatie gestart wordt.

Kerntechnologie met het spoelen van de voorkant met water maakt het mogelijk om de mijnschacht op de eenvoudigste en snelste manier te bevrijden van verwoest gesteente

Terwijl de kernboor zich verdiept en vult, wordt deze periodiek naar de oppervlakte getild en ontdaan van de grond die tijdens het boren door het gereedschap is opgevangen. Waarna de boor, losgemaakt van de kern, weer in het gat van de put kan worden gedompeld om verder te boren.

Om naar boven te tillen wordt de boorpijpstreng, bestaande uit een kerngereedschap en stangen, gedemonteerd. Dat wil zeggen dat ze achtereenvolgens de staaf na de staaf scheiden totdat de kernpijp uit de loop wordt verwijderd.

De beste optie voor het ontwikkelen van een put voor particuliere eigenaren wordt beschouwd als kernboren, vergezeld van doorspoelen. In dit geval hoeven er geen monsters te worden genomen. Het belangrijkste is om het vat snel te vormen en het slib te verwijderen. voorbereiding van werkzaamheden voor aankomend gebruik.

Voor het wassen kun je elk water gebruiken, water uit een nabijgelegen vijver of rivier is heel geschikt. Indien er een put voor zand wordt ontwikkeld, kan er ook droog worden geboord. Meestal zijn in dit geval een paar emmers water als boorvloeistof voldoende om het projectiel op de bodem af te koelen.

Met behulp van kerntechnologie worden gaten geboord in beton- en gewapend betonconstructies, funderingen en bakstenen muren.

Bij het werken in los, vochtarm zand wordt aanbevolen om vloeibare glas- of kleimassa aan de werkoplossing toe te voegen om de wanden van het gat te versterken. Hoe dan ook, wanneer een boor door een horizon met een onstabiele structuur gaat, zou het gerechtvaardigd zijn om de wanden van de put te versterken met mantelbuizen.

Technologische kenmerken van het proces

Tijdens het verdiepen is het mogelijk om de rotatiesnelheid van de boor aan te passen. Opgemerkt moet worden dat de boor bij lage snelheden gemakkelijk lagen sedimentair gesteente kan overwinnen. Maar bij het passeren van gesteente is een verhoging van de rotatiesnelheid vereist. Met de kernboormethode is het mogelijk om lagen van verschillende samenstellingen en elke hardheid te penetreren.

Er moet rekening mee worden gehouden dat de boorinstallatie zich op een voorbereide, vlakke horizontale locatie moet bevinden. De indringingshoek kan worden aangepast als de diameter van de te ontwikkelen put niet groter is dan 1 meter. De verticaliteit van de uitgraving wordt vervolgens gehandhaafd door de behuizing.

Mantelbuizen kunnen hergebruikt worden als ze direct na het graven uit de uitgraving worden verwijderd. Een kernbuis is een herbruikbaar projectiel, wat niet gezegd kan worden over kronen. Voor het boren in de sedimentaire horizon zijn er minimaal twee of zelfs meer nodig. Bij het bouwen van een put op kalksteen is het onmogelijk om nauwkeurig het aantal versleten kronen te voorspellen.

Om de levensduur van de diamantbit na installatie of vervanging te verlengen, moet de bodem van de put worden behandeld met een beitel. Deze maatregel zal de penetratiegraad aanzienlijk verhogen

De boorinstallatie kan worden gemonteerd op voertuigen met een hoge capaciteit of op rupsvoertuigen speciale benodigheden bij werkzaamheden in moeilijke terreinomstandigheden. Bij het boren van waterputten met de kernmethode kan lichter mobiel materieel worden gebruikt.

Voor- en nadelen van de kernmethode

Dankzij de puntactie van de kroon langs de straal is nauwkeurig snijden en het naar het oppervlak brengen van een massieve kern verzekerd. De technologie is toepasbaar voor het boren van rotsen tot XII categorieën kun je zowel loodrecht als schuin werken.

Een van de belangrijkste indicatoren van de kernmethode is een hoge productiviteit en boorsnelheid.

Daarnaast kunnen de volgende voordelen worden benadrukt:

• Het boorvolume bij gebruik van spoelvloeistof of proceswater bedraagt ​​85%;
• De introductie van actieve emulsies in de werkoplossing maakt het mogelijk om de putwanden in hun oorspronkelijke staat te houden;
• Door de vermindering van de axiale belastingen als gevolg van het feit dat het gesteente niet op continue wijze wordt vernietigd, wordt een verlaging van de energiekosten bereikt.
• Met deze methode kun je met alle rotsen werken, inclusief basalt en graniet.
• Bij gebruik van een geprefabriceerde mobiele machine is het mogelijk om op moeilijk bereikbare plaatsen werkzaamheden uit te voeren.

Naast de voordelen heeft kernboren ook zijn nadelen:

• Bij het werken in gebroken gesteente treedt vaak vastlopen van de kern op, wat ertoe leidt dat de buis moet worden verwijderd om deze uit te schakelen.
• Bij het passeren van harde rotsen wordt het bit snel bot door oververhitting en vastlopen. Om dit te voorkomen is het noodzakelijk koelvloeistof te gebruiken en het debiet te verlagen. Hierdoor neemt de boorsnelheid af.
• De kleine doorsnede (tot 200 mm) van het boren maakt het gebruik van krachtig niet mogelijk onderdompelbaar pompen.

Als bij het ontwikkelen van waterputten een klei-oplossing wordt gebruikt bij het openen van de formatie, is de kans op verzilting van de watervoerende laag groot.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video 1. De eerste fase van het boren van een put met behulp van de kernmethode:

Video 2. Kernboren van een put in granietgesteente:

Aan het begin van het kernboren van een put moet een economische berekening voorafgaan. Naleving van veiligheidsnormen en bedieningsregels voor apparatuur minimaliseert het risico op uitval van apparatuur, waardoor een hoge bedrijfsefficiëntie, boorsnelheid en lagere economische kosten worden gegarandeerd.

Wilt u de fijne kneepjes van de kolomtechnologie delen die alleen u kent? Heeft u nuttige informatie over het onderwerp van het artikel? Schrijf opmerkingen in het onderstaande blokformulier, stel vragen en plaats foto's over het onderwerp van het artikel.