«Колодец-Сервис»

Колодцы. Устройство и обслуживание III.

Содержание:

    Современный буровой колодец
          Способы бурения и оборудование
          Технология бурения скважины
          Абиссинский колодец

Современный буровой колодец

Способы бурения и оборудование

  Колодцы, которые устраивают посредством бурения, называют буровыми. Второе название – «трубчатые колодцы» – они получили по причине того, что в пробуренную скважину опускают стальные трубы нужного диаметра с установленным трубчатым фильтром.
  От других видов колодцев трубчатые отличает то, что последние имеют довольно небольшой диаметр при значительной длине водозаборной части (глубина самого колодца редко превышает 30 м, хотя в отдельных случаях может доходить до 70 м (разумеется, это не относится к промышленным скважинам)). Посредством трубчатых колодцев можно поднимать воду и из напорных источников, и из безнапорных. В обоих случаях колодцы могут доходить как до водоупора, т. е. быть по своему устройству совершенными, так и заканчиваться в водоносном горизонте, т. е. оставаться несовершенными.
  
Трубчатые колодцы отличает простое устройство, которое включает трубу, погруженную в пробуренную скважину, и трубчатый фильтр. Буровой колодец предназначается для тех ситуаций, когда расход воды небольшой. При этом либо насос, либо его приёмную часть опускают в фильтр (это несомненное достоинство трубчатого колодца, поскольку подъём воды ведром или бадьёй менее гигиеничен).
  Верхняя часть трубчатого колодца называется устьем, которое оформляется оголовком. Он одновременно не только предупреждает попадание в колодец мусора, но и является основанием, на котором монтируются водоподъёмные механизмы.
  Для устройства трубчатого колодца необходимо специальное оборудование, с помощью которого осуществляют механическое бурение. Известно несколько способов бурения:
      • вращательный, при котором проходку ведут путём вращения бурового инструмента;
      • ударный, при котором буровым инструментом ударяют по грунту, разрушая его;
      • вибрационный, при котором применяют воздействие колебаний высокой частоты. К этому способу при сооружении колодцев на индивидуальных участках не прибегают, поэтому мы его рассматривать не будем.
  Выбор конкретного способа определяется составом грунтов, которые предстоит пройти. Рассмотрим их более подробно.
  Ручное ударно-вращательное движение основано на использовании мускульной силы человека и практикуется там, куда трудно доставить соответствующее оборудование. Максимальный диаметр скважины составляет 200–250 мм.
  Проходку скважины ведут путём вращения буров, однако в твёрдых, сыпучих породах и в плывунах применяют долота и стаканы.
  Подобранный буровой инструмент прикрепляют к буровым штангам (особым стержням), которые либо то опускают в забой, то извлекают из него, либо вращают. Проходку в пластичных грунтах, к которым относятся глинистые и глинисто-песчаные породы, используют ложковые буры, или, говоря профессиональным языком, ложки. Они представляют собой полуцилиндр, изготовленный из листовой стали (диаметр корпуса – 70, 102, 140, 198 мм при длине 700–750 мм), имеющий левую отогнутую режущую кромку. Срезанная порода наполняет полуцилиндр и не выпадает из него благодаря сжатию и прилипанию к стенкам. С той же целью при проходке через сыпучие грунты продольную щель между кромками делают более узкой. В процессе движения ложка выбирает породу благодаря вертикальной и нижней режущей кромкам. Нижняя часть ложки может иметь разную конструкцию. При самостоятельном исполнении проще всего применить такие варианты устройства низа ложки:
      • в виде ковшеобразного резца;
      • в виде резца с левой стороны и в виде поперечного выступа с правой стороны.
  Во втором случае между отгибами дополнительно к телу ложки приваривают сверло по металлу. Естественно, что для этого необходимо нагреть металл до соответствующей температуры. Однако можно обойтись и без термической обработки кромок, если для ложки подобрать трубу нужного диаметра.
  Особенность ложковых буров состоит в том, что их корытообразный корпус чуть сдвигают от оси вращения, в частности у бура со сверлом оси нижнего сверла и вращения штанги совпадают, а ось тела ложки смещена примерно на 10–15 мм. Благодаря этому ложковый бур при вращении в скважине будет выбирать в породе отверстие большего диаметра, чем диаметр ложки. Это сыграет положительную роль при погружении обсадной трубы, внутренний диаметр которой, как правило, вынужденно берут больше наружного диаметра ложки. Дело в том, что в случаях возможного обвала стенок скважины её одновременно бурят и фиксируют обсадной трубой, в которую ложка должна входить.
  В процессе выполнения проходки порода собирается в ложке, её достают из скважины вместе с инструментом, потом процесс повторяется. При этом за каждый проход глубина скважины увеличивается на 30–40 см.
  Самодельный бур иногда делают в виде стального диска, у которого вырезают и отгибают кромки. Но им можно воспользоваться для бурения в пластичных, не склонных обваливаться грунтах. Однако следует знать, что при работе он отклоняется в сторону, что искривляет проходку, и, кроме того, им невозможно выполнить уширение скважины.
  В отдельных случаях нет необходимости устраивать глиняный замок. Это касается ситуаций, когда под верхним плодородным слоем лежат песчаные, торфяные или каменистые грунты. Не делают его и в грунтах, подверженных морозному пучению.
  Для плотных грунтов (глин и суглинков) изготавливают бур другой формы – змеевик с нижним режущим лезвием, напоминающим ласточкин хвост, причем бур необходимо закаливать. Диаметр змеевика – 70, 104, 140 мм, длина – 650, 700, 820 мм соответственно.
  Принцип действия змеевика прост – он работает, как штопор, т. е. при вращении он постепенно погружается в породу. Выбранный буром грунт удерживается на лопастях.
  Поскольку змеевик изготовить непросто, то самодеятельные бурильщики вместо него применяют отрезки винтовых шнеков, которые устанавливают на сельскохозяйственных машинах (иногда для этих целей используют ледовый бур). Для этого, подобрав шнек с 3–4 витками, к нему снизу приваривают сверло по металлу (его роль – центрировать бур в скважине), а сверху – кусок трубы, чтобы смонтировать со штангами.
  Для бурения твёрдых пород и галечников применяют буровые долота, которые, если требуется, делают эксцентричными относительно оси шейки. Таким образом тоже можно выполнить уширенную скважину, необходимую для опускания обсадной трубы. Для пород разной плотности подбирают долота, различающиеся углом заострения лезвий, например для мягких пород он составляет 70–80°, для твёрдых и галечников – 110–130°. Сообразуясь с буримостью пород, используют долота разной формы, например для не слишком твёрдых применяют зубильное долото, для твёрдых и галечников – двутавровое или скругляющее, для твёрдых трещиноватых – крестообразное (его лезвия перпендикулярны друг другу, благодаря чему не заклиниваются в трещине), для разрушения попадающихся некрупных камней – пирамидальное и т. д.
  Изготовить долото той или иной классической формы в домашних условиях, не имея специального оборудования (кузнечно-прессового, особой закрытой печи и др.), практически невозможно, но можно сконструировать самодельный аналог (разумеется, если есть такая возможность), прибегнув к фрезерованию его из цельной заготовки; изготовлению долота из мягкой стали и выполнению режущих кромок способом твёрдосплавной наплавки. Есть ещё один способ, представляющийся более доступным: из мягкой стали сварить корпус долота, из стальных зубильных лезвий собрать для него режущую часть (последнее можно сделать в условиях обычной кузнечной мастерской). Для долота можно применить кусок листовой рессоры, обрезанный до нужного размера автогеном, потом её отпустили, просверлили в ней отверстия и вмонтировали в корпус (его сварили из стальных пластин) с помощью заклёпок. Практика свидетельствует, что таким приспособлением можно бурить скважину диаметром 250 мм. Есть и другие варианты, информацию о которых можно найти в соответствующей литературе.
  Конечно, самодельное долото нельзя сравнивать с заводским, ведь понятно, что ресурс и производительность первого весьма ограничены, но, учитывая, что самодеятельный бурильщик предполагает пройти только одну скважину, то их оказывается достаточно. Кроме того, следуя инструкциям, при каждом подъёме долото надо осматривать, вовремя затачивать (вставные лезвия быстро тупятся) и т. п.
  При выполнении проходки могут попадаться валуны. В ряде случаев оказывается, что их легче извлечь, чем дробить долотом непосредственно в скважине. Хитроумные самодеятельные бурильщики на этот случай имеют специальные приспособления, например вилку с несколькими стальными зубьями или сачок (стальной пруток овальной формы, приваренный к штанге, с мешком) и гарпун (стальной стержень с заострённым концом и острой пластиной, которая приварена к нему под углом).
  Если проходку ведут в рыхлых, обломочных породах, то для этого используют особый инструмент, называемый желонкой (она же пригодится, когда нужно очистить скважину после применения долота). Это отрезок трубы длиной 2–3 м, у которой внизу имеется специальный башмак с клапаном (как правило, он бывает плоским, изготовленным из стальной пластины, дополнительно может иметь уплотнение из резины и т. п.; если диаметр желонки небольшой, то устанавливают шариковый клапан), а вверху она оснащена устройством, с помощью которого соединяется со штангой.
  Желонка работает так:
      • будучи опущенной в забой, её башмак врезается в породу;
      • последняя поднимает клапан и втягивается в трубу;
      • при подъёме клапан возвращается на место и не позволяет породе выпасть;
      • забитую породой желонку поднимают на поверхность, переворачивают вверх клапаном (для этого есть особое устройство, при использовании которого можно не отсоединять желонку от штанги), очищают.
  При бурении змеевиком действует правило: через каждые 1,5–2 оборота надо приподнимать его на несколько сантиметров, чтобы освободить буровые штанги от основного массива породы, иначе усилие подъёма возрастет и штанги могут порваться.
  Самодеятельному бурильщику, который изготавливает желонку из подручных материалов в домашних условиях, лучше сделать желонку длиной не более 1 м (не стоит гнаться за производительностью профессионального оборудования), а сбоку сделать отверстие (окно), через которое легко достать до клапана и очистить желонку, не переворачивая её. Чтобы при подъёме не зацепиться желонкой за обсадную трубу, в её верхней части есть косынки и конус.
  Помимо названных инструментов, необходимо иметь буровые штанги. При бурении до 25 м глубиной допустимо использовать газовые трубы с внутренним диаметром 33, 42 или 48 мм длиной 3 м (штанги длиной 1–1,5 м нужны для начального забуривания). Перед тем как пустить их в дело, надо обратить внимание на сварные швы. Дело в том, что, если они выполнены некачественно, то при бурении, когда на них будет оказываться большая нагрузка, они могут разойтись. Поэтому лучше брать цельнотянутые трубы.
  В старинных руководствах указывают, что штанги можно сделать из дерева и что более всего для этой цели подходят тонкослойная ель, дуб, лиственница или ясень (понятно, что деревянными штангами бурить на большую глубину невозможно, диаметр же скважины не превышает 3 дюймов).
  Для соединения труб надо заготовить специально для этого предназначенные муфты, которые не только длиннее обычных водопроводных или газовых муфт, но и имеют бочкообразную форму и гладкие концевые внутренние проточки, способные принимать и плотно удерживать концы свинчиваемых штанг, у которых отсутствует резьба (она может ослабить концевые сечения штанг и те не выдержат возникающих при бурении изгибающих нагрузок).
  В процессе свинчивания и развинчивания штанги повисают в забое на подкладной вилке. Опорой им служит муфта.
  Из принадлежностей штанги надо назвать фарштуль, с помощью которого тоже осуществляют подъём и спуск штанг. Его составными частями являются серьга, ушки которой надеты на цапфы траверсы. В середине последней есть вырез, предназначенный для пропуска штанг. Для фиксации выреза установлена щеколда. Когда штангу заводят в фарштуль, муфта опирается на край выреза траверсы.
  При ударно-вращательном бурении могут возникать нештатные ситуации (причины – отсутствие опыта у самодеятельного бурильщика, применение материалов по принципу «что есть под рукой» и пр.), при которых из скважины требуется достать какой-либо предмет (обычно это оторвавшаяся штанга). Для таких случаев необходимо иметь специальный инструмент:
      • ловильный винт (метчик), выполненный из закалённой стали в виде конуса. Его нижний конец сделан так, что он входит в отверстие штанг. На винте выбраны продольные канавки. В них помещается стружка, которая образуется, когда винт прорезает стенки штанги;
      • ловильный колокол, который применяют, если отверстие оторвавшейся штанги деформировано (замято);
      • ловильный штопор для подъёма мелких предметов.
  Чтобы поднять из глубокой шахты колонну штанг, необходимы ворот или лебёдка и опора для верхнего блока. Для этого устанавливают буровую вышку (копер), которая имеет вид треноги с канатным блоком наверху, через который пропускают прочный канат или стальной трос. Её высоту определяют глубина бурения, длина обсадных труб и др.
  При ударном бурении требуется поднять инструмент со штангами примерно на 1–1,5 м и бросить его в шахту. Эту тяжёлую работу облегчает балансир, изготовленный из стальной балки или деревянного бруса (подойдёт и доска толщиной 60 мм), хотя более современным является фрикционная лебёдка, с помощью которой удар осуществляют, оттянув канат.
  Для подъёма труб, зажатых породой, используют рычаги, подставив под них козелки. К трубе крепят хомут, в который упираются рычаги и который передвигают, чтобы поднять трубу.
  Для того чтобы разрабатываемая скважина имела круглую форму, штанги с укреплённым долотом при каждом ударе поворачивают (отсюда и название способа бурения – «ударно-вращательный»). Для подвешивания штанг к балансиру используют штанговый вертлюг.
  При ударно-вращательном бурении необходимо правильно (строго вертикально) заложить скважину, поскольку есть риск скручивания штанг, и он чем выше, тем глубже скважина. Если скважина заложена под углом, то не избежать нескольких серьёзных и опасных моментов:
      • помимо возникающего напряжения скручивания, наблюдается напряжение от изгиба буровой колонны;
      • по мере увеличения глубины скважины тенденция отклоняться от вертикали всё более усиливается, что создаёт проблемы как непосредственно для бурения, так и для подъёма и опускания обсадных труб.
  Если есть тренога, то скважину закладывают, подвесив на неё оборудование, благодаря чему обеспечивается её вертикальность. В отсутствие треноги приходится удерживать штанги руками, поэтому в работе должны участвовать 3 человека – двое устанавливают и ввинчивают ложковый бур, третий контролирует вертикальность штанги. Как только бур погрузится на половину своей длины, его извлекают, счищают прилипший грунт, влив в скважину воду (она предотвращает осыпание стенок шахты, склеивает сухую породу, чем облегчает её удержание, выполняет функции смазки), опускают, проверяют вертикальность и т. д.
  В процессе бурения устье скважины разрабатывается, поэтому через 3–4 м проходки её укрепляют обсадной трубой (1–2 звеньями), которая заканчивается режущим башмаком, а вверху имеет патрубок.
  Необходимость применения обсадных труб диктуется несколькими причинами:
      • пластичные породы, прорезанные буром, от наличия воды в скважине разбухают или вспучиваются под воздействием давления, которое создают верхние пласты. В итоге просвет скважины может настолько сузиться, что спускание бурового оборудования станет невозможным;
      • неустойчивые породы, такие как пески, гравий и другие, в отсутствие обсадной трубы осыпаются, что приводит к результату, указанному в пункте 1;
      • при долблении твёрдых пород долотом образуется так называемая бурильная грязь (раздробленная порода), для удаления которой долото поднимают, опускают желонку и таким образом выбирают её. Обсадные трубы облегчают эту процедуру.
  Если водоносные пласты залегают на глубине более 10 м, ударно-вращательное бурение становится очень трудным (особенно, если бур упирается в камни), так как:
      • штанги настолько удлиняются, что начинают гнуться;
      • искривление скважины практически неизбежно;
      • монтаж штанг (свинчивание-развинчивание) требует всё больше времени;
      • опасность разрыва штанг всё более усиливается.
  Однако есть возможность значительно облегчить бурение. Для этого штанги следует заменить тросом и вести проходку ударно-канатным способом. Надо заметить, что ударно-канатное бурение знали и практиковали ещё в Древнем Китае. Естественно, что оборудование было деревянным, использовался ручной труд, темпы бурения были медленными, однако в течение нескольких лет (или десятилетий) таким способом сооружали колодцы глубиной до 1,5 км.
  Самодеятельные бурильщики соединяют штанги фланцами, штифтами с соединительными втулками. Их главный недостаток – невозможность достижения сносного соединения штанг из-за возникающих погрешностей при сварке и люфта во втулках.
  В нашей стране ударно-канатное бурение было описано и освоено ещё в начале прошлого века. При этом применялся буровой снаряд Шитца. Его конструкция проста:
      • берут столб диаметром 140–200 мм. На одном из концов выполняют поперечину с подкосом и блоком;
      • буравом проделывают скважину глубиной 1 м. В неё поперечиной вверх вертикально ставят столб. Для устойчивости его фиксируют оттяжкой за якорь;
      • на блок подвешивают бурав, чтобы определить центр будущей скважины;
      • пробуривают скважину глубиной 1 м;
      • далее применяют конический стакан, подвешенный на верёвку. Подтягивая последнюю, стакан поднимают на высоту 1–1,5 м и бросают. При врезании в дно скважины стакан заполняется грунтом, уплотняется и удерживается, пока не будет поднят на поверхность, где он освобождается от породы.
  Буровой снаряд Шитца бесполезен, если на пути проходки встречаются крупные камни или сплошной каменистый грунт. Поэтому он требует усовершенствования, которое заключается в замене стакана долотом и верёвки – тросом.
  В настоящее время ударно-канатное бурение широко распространено, поскольку при использовании современной конструкции способ приобретает универсальность и может применяться на грунтах независимо от их состава. Технологию ударно-канатного бурения мы рассмотрим далее, а пока остановимся только на оборудовании, которое для этого необходимо.
  Комплект установки для осуществления ударно-канатного бурения состоит из следующих элементов:
      • забивной стакан;
      • ударная штанга;
      • стальной трос или прочный канат;
      • тренога;
      • лебёдка;
      • блок.
  Самостоятельно изготовить забивной стакан хотя и непросто, но вполне реально. Для этого нужно взять 2 фрагмента трубы. В том, который послужит нижней частью, вырезают клинья, после чего деталь нагревают, клинья подгибают, сваривают их таким образом, чтобы образовался конус.
  Практика применения ударно-канатного способа бурения показывает, что скважина идёт абсолютно вертикально, глубина её ограничивается исключительно длиной троса, благодаря лебёдке проблем с опусканием и подъёмом не возникает, более того, для этого не требуется прилагать значительных физических усилий.
  Поднимая и опуская штангу в скважину, развинчивают по два-три колена, причём их надо удерживать вертикально, а не класть на землю, поскольку во втором случае при подъёме они под собственным весом гнутся, что недопустимо.
  Бурение скважины проводят с применением обсадной трубы. В которой буровой инструмент должен свободно перемещаться, поэтому между ними должен быть зазор 10–15 мм. Этому элементу, который применяется независимо от выбранного способа бурения, надо уделить некоторое внимание.
  Для самодельного бурового колодца в качестве обсадной практичнее всего использовать стальную трубу, поскольку она прочная и более удобная в соединении. Применяют асбоцементные, керамические, чугунные и даже деревянные обсадные трубы (последние, конечно, можно отнести к истории, хотя это очень доступный и вполне работающий вариант).
  Обсадная труба состоит из отдельных звеньев, длина которых может быть равна 2–4 м. Их соединяют посредством сварки или резьбовыми муфтами, выбор того или иного способа определяется диаметром труб: при внутреннем диаметре 50 мм удобнее воспользоваться муфтами (такими же, как для соединения штанг), при диаметре 100 мм и более – сваркой.
  Кроме того, чтобы свинтить звенья трубы потребуются хомуты. Лучше всего взять деревянные, чтобы не смять торцы, ведь трубы довольно тонкостенные. А для подвешивания обсадной трубы более подойдут стальные хомуты, которые легко справятся с возникающей нагрузкой.
  Если предполагается сваривать звенья обсадной трубы, то их нарезают длиной 2–3 мм, причём линии разреза придают мысикообразную форму. Это позволит облегчить центровку элементов, и при сварке не появится больших зазоров. Каждый разрез помечают краской.
  В процессе бурения нижний конец обсадной трубы упирается в твёрдые породы или твёрдые включения, например гальку, которые могут смять торец. Чтобы этого не произошло, нижний конец трубы снабжают башмаком или фрезером (с режущими кромками, ориентированными по часовой стрелке, т. е. в направлении проворачивания), присоединив их посредством сварки или посадив на резьбу.
  Важная, прежде всего при ударно-вращательном бурении, принадлежность обсадной трубы – патрубок. Это отрезок такой же трубы длиной 150–200 мм с нарезанной на одном конце резьбой. Он необходим в тех случаях, когда звенья обсадной трубы соединяют посредством муфты. Благодаря нему резьба верхней муфты не будет изнашиваться при соприкосновении со штангой.
  Выше мы уже говорили, что трубчатый колодец представляет собой трубу, которая заканчивается фильтром. После того как мы выяснили, каким способом можно опустить трубу в пробуренную скважину, осталось рассмотреть, какими бывают фильтры и когда без него можно и обойтись.
  В зависимости от строения водоносного пласта, водоприёмная часть бурового колодца может иметь разную конструкцию, т. е. она может оснащаться фильтром или нет. Последнее возможно в тех случаях, когда у нижнего обреза обсадной трубы с помощью желонки можно выполнить полость, в которую притекает вода и которая постепенно не затянется. В таком случае надобность в установке фильтра отпадает. Если водоносный пласт является плывуном, то для предупреждения затягивания скважины песком, её необходимо оборудовать фильтром.
  Конструктивно фильтры могут быть устроены по-разному, но самодеятельные бурильщики, как правило, используют простой сетчатый фильтр.
  Ассортимент проволочных фильтровальных сеток достаточно широк. Они различаются по следующим параметрам:
      • формой ячеек в свету, которые бывают квадратными, прямоугольными, нулевыми;
      • размером ячеек. Для буровых колодцев более всего подходят сетки с мельчайшими и мелкими ячейками (площадь ячеек – 0,025–0,25 мм2 и 0,25–1 мм2 соответственно);
      • переплетением проволок, которое бывает полотняным и саржевым;
      • материалом. Сетки изготавливают из меди, никеля, латуни, стали и др.
  Чтобы правильно подобрать сетку, необходимо иметь представление о зернистости водоносного пласта. Чаще всего выбирают сетку с нулевыми ячейками, так как фильтры с ними менее подвержены засорению. При самостоятельном изготовлении сетчатого фильтра перфорированную часть трубы обматывают проволокой, выдерживая расстояние между витками 1,5–2 мм. Проволока приподнимает сетку над трубой и таким образом пропускная способность фильтра возрастает. Концы проволоки приваривают или припаивают, прихватить её надо и посередине.
  Поверх проволоки на трубу надевают сетку, используя тот же способ крепления, что и для проволоки. При этом сначала фиксируют один край сетки, потом её натягивают и закрепляют с противоположного края. Чтобы сетка не оказалась меньше нужного размера, перед тем как её отрезать, измеряют окружность трубы и делают необходимый припуск, что позволяет легко заправить её концы. Их подгибают внутрь, вставив в загиб проволочные стержни диаметром 2,5–3 мм, благодаря чему сетка не разорвётся при натягивании. Для сшивания сетки используют проволоку, а кромки (верхнюю и нижнюю) прикрепляют к трубе сваркой или пайкой.
  Водоприёмник, находящийся ниже фильтра, должен заканчиваться глухим резервуаром, в котором будут собираться не отфильтрованные частицы.
  Для установки фильтра в обсадную трубу используют штангу. Поперечные выступы, которые имеются на её нижнем конце, должны быть заведены в штыковую муфту фильтра. После этого, фиксируя фильтр штангой, обсадную трубу приподнимают с помощью лебёдки или домкрата (профессионалы называют это обнажением фильтра), штангу, повернув, извлекают из штыковой муфты и поднимают на поверхность.
  Частицы песка, миновавшие фильтр, либо будут удалены при откачивании воды, либо попадут в отстойник, где на них осядут более крупные фракции, которые превратятся в естественный фильтр. Поэтому даже нежелательно, чтобы фильтр задерживал абсолютно всё.
  Помимо сетчатого фильтра, трубчатый колодец (если его диаметр позволяет) можно оснастить фильтром из крупнопористого бетона. Он имеет вид трубчатых блоков длиной 200–400 мм при толщине стенки 30–35 мм, которые вставляют в окна трубчатого каркаса, закрепив по торцам цементным раствором. Примерно через 24 ч фильтр опускают в скважину.
  Распространены и другие конструкции фильтров для трубчатого колодца, например дырчатый без сетки, гравийный, щелевой.

Технология бурения скважины

  Для обеспечения дома и участка водой устраивают буровой колодец, называемый в обиходе скважиной. С этой целью можно привлечь фирмы, которые специализируются на таких работах и которые с применением соответствующего оборудования выполнят скважину необходимой глубины. Однако при близком водоносном горизонте это можно сделать и своими силами.
  Итак, скважину трубчатого колодца выполняют двумя способами – ударно-канатным и ударно-вращательным (его разновидностями являются шнековое и роторное бурение). Выбор того ли иного из них определяется породами, которые надо будет пройти в процессе бурения.
  По характеристике способов бурения и описанию инструментов и приспособлений, необходимых для этого, можно было понять, как именно всё это происходит. Поэтому здесь суть технологии разных способов представим в виде короткого обзора.
  Суть ударно-канатного способа – это разрушение горных пород в скважине путём ударного воздействия, которое оказывает буровой инструмент, сброшенный сверху. Рабочий инструмент похож на плотничье долото. Это плоская болванка (стакан, снаряд), нижняя кромка которой заострена. Сверху на неё надевают тяжёлую ударную штангу, удерживаемую на канате. При опускании её в забой она ударяет по стакану, при этом постоянно поворачиваясь вокруг собственной оси и описывая небольшой угол, благодаря чему скважина приобретает круглую форму.
  В процессе бурения в скважину время от времени подливают воду, которая выполняет двоякую функцию: во-первых, охлаждает долото, во-вторых, образует шлам (это частицы разрушенной породы, смешанной с водой), который извлекают на поверхность, используя желонку. При бурении рыхлых грунтов (песчаных или гравелистых), которые осыпаются и заваливают скважину, проходку выполняют внутри установленных обсадных труб.
  Осуществление ударно-канатного способа выполнения скважины невозможно без вышки или треноги. Её сваривают из труб диаметром примерно 100 мм, если есть сварочный аппарат и бурильщик обладает навыком его использования.
  Однако треногу можно устроить из подручного материала, которым чаще бывает дерево. Для этого потребуются три бревна диаметром 150–200 мм и длиной 4–5 м. В них просверливают сквозные отверстия, нанизывают на тонкую трубу (шкворень), которую фиксируют, чтобы ноги не разъезжались.
  Для того чтобы полностью поднимать снаряд над поверхностью земли, тренога должна быть выше длины забивного инструмента.
  В верхней части треноги устанавливают блок (или лебёдку), через который перебрасывают трос. Проще всего поднимать забивной стакан посредством троса и ворота (и в этом случае возможно применение лебёдки). Для последнего берут отёсанное бревно, с торцов забивают трубу или стальной прут, которые будут играть роль металлической оси. Чтобы она легче вошла в бревно, в нём предварительно просверливают отверстие небольшого диаметра (меньше, чем диаметр прута). Для удобства вращения ворота с одной из сторон к оси приваривают ручку. Чтобы предупредить проворачивание оси внутри бревна, концы оси оснащают ушами.
  Ворот устанавливают между ногами треноги, к нему прикрепляют один конец троса, а второй – к забивному стакану. При вращении ворота трос, наматываясь на него, поднимает снаряд.
  Прежде чем начать бурение, выкапывают шурф – яму со сторонами 1,5 ? 1,5 м и глубиной примерно 2 м. Он не позволит верхнему слою почвы осыпаться в скважину. Дополнительно его обшивают досками.
  После всех приготовлений над местом бурения ставят треногу, поднимают стакан на высоту 1–1,5 м и сбрасывают. При ударе о дно скважины он углубляется, наполняется грунтом, в результате чего образуется полость. При этом плотный грунт не высыпается, и когда стакан набивается полностью, его извлекают, очищают через боковую щель и повторяют всю процедуру снова.
  При прохождении сыпучих грунтов для его выбирания применяют желонку.
  Для предотвращения осыпания грунта в проходку, одновременно с бурением устанавливают обсадные трубы (в отсутствие того и другого обсадные трубы можно монтировать по окончании бурения). Для этого на трубе, опущенной в скважину, устанавливают деревянный хомут, 2 человека, взяв его за концы, толчкообразно вращают трубу по часовой стрелке. Башмак на её конце обрезает стенки забоя, и обсадная труба постепенно заглубляется. Когда такого порядка оказывается недостаточно и труба прекращает опускаться, сначала толчком её поворачивают против часовой стрелки, потом – по часовой стрелке. При этом (повторимся) важно, чтобы обсадные трубы занимали строго вертикальное положение, что контролируется отвесом, прикладываемым с разных сторон. Чтобы удобнее было опускать рабочий инструмент в скважину, первую трубу надо забить максимально глубоко.
  Если проходку ведут в каменистых грунтах, то забивной стакан заменяют долотом, который дробит породу до состояния крошки, её извлекают посредством желонки.
  По достижении необходимой глубины бурение приостанавливают, приступают к обустройству скважины, опусканию фильтра и т. д.
  Основное достоинство ударно-канатного бурения состоит в том, что даже с небольшим набором инструментов (дрели, кувалды, сварочного аппарат, «болгарки») и материалов можно пробурить скважину и обеспечить себя водой.
  Технология ударно-вращательного способа состоит в том, что бурение скважины проводят посредством буровой колонки, висящей на вышке (треноге) с подъёмником, закреплённым над осью бурения с помощью вертлюга. Буровая колонка – это ряд буровых штаг (стандартная их длина – 3 м, однако в домашних условиях допускается снизить её до 1,5 м), соединённых муфтами. По мере того как колонка будет погружаться в скважину, её 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 твёрдых – 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 нём ещё 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 её наращивают, для чего снимают вертлюг, привинчивают переходную муфту, вкручивают следующую штангу, на верхний конец которой надевают вертлюг и подвешивают за него к подъёмнику. 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 измельчённая 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 твёрдые 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 её конце, отступив от торца не менее 40 мм, просверливают отверстие диаметром 9 мм перпендикулярно оси вращения, чтобы потом соединить её 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 крепёжных 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. Остаётся 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 прикреплёнными к трубе, будут центрировать трубу в забое и удерживать пространство между трубой и стенкой скважины одинаковым.
  На отведённым 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 всё 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 удаётся извлечь бур вручную, то поможет простое приспособление из брёвен и бочки, благодаря которому подъёмная сила существенно возрастёт.
  После опускания обсадной трубы зазор между ней и проходкой засыпают мелким гравием.
  Далее выполняют раскачку скважины, очищают её 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 создаётся посредством гидравлической установки. Таким способом можно пройти забой любой глубины. При этом разрушенная порода вымывается бурильным раствором, который поступает (закачивается или самотёком) 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 ещё 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, причём 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.
  После определения места бурения, трубу погружают на глубину до 1 м, устанавливают её вертикально, заглубляют, опускают внутрь шланг, в стоящую рядом бочку – насос «Малыш», включают воду, которая, изливаясь под напором, размывает породу. Чтобы усилить напор водяной струи, в нижний конец шланга вставляют распылитель – отрезок металлической трубы длиной примерно 100 мм соответствующего диаметра и расплющивают его, оставив щель размером не более 1 см. Для ускорения процесса трубу слегка поворачивают из стороны в сторону и покачивают, чтобы зубцы интенсивнее разрушали породу. Для вращения трубы используют ворот в виде двух трубок, стянутых хомутом. При этом труба под собственной тяжестью погружается всё ниже, пока не дойдёт до водоносного пласта. После этого фланец снимают, вытаскивают шланг, опускают насос в обсадную трубу и откачивают воду.
  Описанный способ бурения хорош тем, что не требует наличия сложных конструкций, специального оборудования и не нуждается даже в помощниках. Но он результативен исключительно в мягких глинистый и песчаных грунтах, легко проходит плывуны. Но вследствие активной эксплуатации насосов, их придётся менять на новые (они не выдерживают нагрузки). Для скважины глубиной 20 м понадобятся 3–4 насоса, но вместе с обсадной трубой это будут все расходы.

Абиссинский колодец

  В тех случаях, когда грунт на участке образуют достаточно мягкие породы, отсутствуют крупные камни, а водоносный горизонт залегает неглубоко (не более 7 м, поскольку подъём воды осуществляется за счёт всасывающего насоса, работающего на основе разряжения, которое возникает в трубе и которое в принципе не в состоянии поднимать воду на высоту более 10 м), представлен рыхлыми зернистыми породами, например песком, мелким гравием, существует реальная возможность очень быстро пробурить мелкий трубчатый колодец. Способ, который для этого применяют, называется забивным (рис. 18).

Забивной колодец

  Рисунок 18.

  Забивной колодец.

  Конструктивно забивной колодец прост, поэтому его сможет устроить человек, не имеющий соответствующего опыта. Для колодца потребуются трубы с резьбой на обоих концах, с внутренним диаметром от 32 до 75 мм при длине не более 1,5 м, благодаря чему их можно легко забить в грунт, причём строго вертикально и без необходимости сооружать треногу или подмостки. Стенки труб должны быть достаточно толстыми (5–6 мм) и поэтому прочными.
  При устройстве абиссинского колодца трубы можно опустить в заранее пробуренное отверстие. Это гарантирует, что трубы не искривятся, без проблем войдут в забой и (самое главное) фильтр на конце трубы не пострадает.
  Абиссинский колодец состоит из следующих деталей (рис. 19):
      • наконечника для фильтра или башмака. Это четырехугольное остриё длиной 200–300 мм;
      • фильтра с резьбой. Его диаметр примерно на 5–10 мм меньше наружного диаметра наконечника;
      • стальных муфт, одна из которых с резьбой, а вторая оснащена зажимом;
      • бабы (основного ударного инструмента);
      • блока с верёвками;
      • трубы;
      • треноги.

Конструкция абиссинского колодца

  Рисунок 19.

  Конструкция абиссинского колодца: 1) наконечник; 2) фильтр; 3) муфта с резьбой; 4) муфта с зажимом; 5) баба; 6) блок; 7) труба; 8) веревки; 9) тренога
  Дополнительно треногу можно оборудовать направляющей стойкой (рис. 20), чтобы прикрепить к ней трубы, наконечник и обеспечить движение бабы.

Направляющая стойка мелкого трубчатого колодца

  Рисунок 20.

  Направляющая стойка: 1) детали забивной конструкции; 2) стойка; 3) тренога.

  Процесс забивания мелкого трубчатого колодца осуществляют ударно-канатным способом, речь о котором шла ранее, и позволяющий обойтись без треноги:
      • на выбранном под колодец месте выкапывают метровую шахту размером 800 ? 800 мм;
      • соединяют фильтр с трубой;
      • нанизывают на трубу бабу массой примерно 30 кг;
      • отступив от фильтра 1 м, с помощью стального хомута и болтов на трубе закрепляют подбабок;
      • на расстоянии 1–1,5 м от подбабка ставят второй хомут с двумя блоками;
      • устанавливают в цент шахты трубу, засыпают её грунтом и уплотняют;
      • поднимая бабку за верёвки, пропущенные через блок, её опускают, она ударяет по нижнему хомуту и продвигает трубу вниз. По мере того как труба погружается, хомут с блоками перемещают по трубе;
      • после заглубления одной трубы прикручивают следующую и т. д.;
      • время от времени проверяют, не появилась ли в трубе вода. С этой целью в неё погружают короткий фрагмент тонкой трубы. Если он издаёт характерный звук, значит, он соприкоснулся с водой.
  Рассмотрим, что собой представляет фильтр. Это труба длиной 1–2 м с перфорированными стенками (зона перфорации не доходит до муфты и наконечника 100–150 мм). Отверстия просверливают в шахматном порядке. Поверх отверстий сначала наматывают проволоку диаметром 2–3 мм, выдерживая интервал между витками 15–20 мм, потом натягивают и припаивают фильтровальную сетку. В муфте, в которую входит клапан устанавливают шаровой клапан, а в качестве ограничителя его подъёма под ним прикрепляют стопор в виде шпильки.
  Для подъёма воды применяют погружной насос.

Don`t copy text!