Akva-tehnik.ru

Отделка дома своими руками
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология шнекового бурения скважин станками

Технология бурения скважин шнековым методом

Шнековое бурение скважин – эффективный способ, не требующий привлечения высокотехнологичного оборудования. Данный метод преимущественно используется для грунтов песчаного или гравийно-песчаного типа. Принцип работы бурильного оборудования заключается в разрушении режущим инструментом породы и доставка ее на поверхности при помощи винта шнека. При этом для повышения эффективности процесса бурения промывка скважины не осуществляется. Данный метод не применяется на территории, где находятся грунты высокой твердости.

Технология бурения

Для бурения скважин шнековым способом происходит постоянное вращение рабочего инструмента с лопастями. Это обеспечивает бесперебойную подачу отработанной породы на поверхность, что очень удобно. Шнеки, осуществляющие все предвиденные технологией операции, состоят из центральной трубы, которую также называют буровой штангой. По ее поверхности по всей длине под определенным углом размещается стальная полоса. Именно она транспортирует разрушению почву на поверхность.

В конструкции шнека присутствует острый наконечник, который осуществляет врезку в грунт. Чаще всего его делают съемным. Это позволяет менять наконечник, зависимо от типа обрабатываемого грунта. При шнековом бурения чаще всего применяются следующие типы наконечников:

  • долото, оснащено трема лопастями;
  • лопастный бур;
  • долото с двумя лопастями.

Во время бурения скважин на воду одновременно происходит формирование и укрепление ее стенок. Для этого может использоваться бетон или металл. Также следует не забывать, что данный метод редко применяется для производства глубоких скважин. Но при необходимости длина проходки может достигать 50 м. Поэтому шнек для бурения оснащается дополнительными секциями.

При шнековом бурении обязательно нужно сразу укреплять скважину

Особенности технологии

Шнековый метод бурения эффективен в сыпучих и рыхлых грунтах. При этом он категорически не подходит для работы в глинистых пластичных грунтах. В последнем случае порода будет прилипать к лопастям, и ее удаление из глубины на поверхность станет невозможной. При использовании метода достигается отличная скорость передвижения бура – до 100-200 м за сутки.

При эксплуатации бурильного оборудования необходимо внимательно выбирать шаг между витками стальной ленты. Он должен рассчитываться таким образом, чтобы отработанный грунт занимал менее половины межвиткового пространства. Лучший вариант – выработка занимает 30% объема.

Также во время работы шнековый бур имеет способность нагреваться. Поэтому при изготовлении оборудования необходимо учитывать соотношение между диаметром инструмента его скоростью вращения:

  • при диаметре до 200 мм допустимая скорость вращения составляет 100-150 об./мин.;
  • при диаметре до 100 мм оптимальная скорость вращения – 500 об./мин.

Шнековый бур, изготовленный своими руками

Снижение температуры оснастки будет происходить при передвижении разрушенной породы по лопастям. Некоторые модели оснащены водяным охлаждением. В данном случае шнек выполняют в виде полой трубы. Для охлаждения внутрь инструмента подается вода, которая предотвращает перегрев.

Достоинства и недостатки метода

Технология шнекового бурения скважин имеет множество преимуществ:

  • обеспечивается высокая скорость бурения без дополнительного перемалывания отработанной породы;
  • очищение углубления в грунте осуществляется непрерывно;
  • обеспечивает глубину бурения от 1,5 до 70 м;
  • простота технологии;
  • отсутствие необходимости привлечения высокотехнологичной техники и оборудования;
  • не нужно осуществлять подачу бурильной жидкости, что упрощает процесс работы;
  • при необходимости скважина может размещаться под небольшим углом;
  • широкий спектр применения в различных отраслях – для бурения питьевых скважин, для формирования свайных фундаментов;
  • возможность осуществления геологической разведки территории.

Машины для бурения

Шнековое бурение скважин не лишено недостатков. Данный метод невозможно использовать в глинистых грунтах или при наличии почвы с большой плотностью. При попадании режущего инструмента на камень (даже небольшой по размеру) работу можно прекращать. Дальнейшее передвижение становится невозможным. Также при углублении шнека на значительную глубину необходимо приложить немало усилий.

Применение ручных установок

Оборудование ручного типа обладает множественными достоинствами – компактность, мобильность, возможность эксплуатации в ограниченной по площади территории (например, в подвальном помещении). Для облегчения проведения всего комплекса работ аппарат может оснащаться электрическим приводом.

Читайте так же:
Обзор проточных фильтров для воды

Средний вес таких установок составляет 50-70 кг. При этом максимально данное оборудование может весить 200 кг. Ручные установки способны пробурить питьевую скважину или отверстие для свайного фундамента.

Ручное бурение скважин на воду

Легкое самоходное оборудование

Легкое самоходное оборудование является более мощным. Его устанавливают на базе грузового автомобиля, что позволяет осуществить транспортировку на любое расстояние. При этом их шасси может использоваться в качестве платформы, из которой будет осуществляться бурение.

К другим особенностям легких самоходных установок относят:

  • высокая производительность;
  • оборудование относят к промышленному типу;
  • мобильность;
  • максимальный вес оборудования достигает 1000 кг.

Буровое оборудование ЛБУ

Модель ЛБУ 50 устанавливается на шасси многих грузовых автомобилей – ЗИЛ, УРАЛ, КамАЗ. Данное оборудование характеризуется высокой скоростью, универсальностью и надежностью.

С помощью самоходной установки ЛБУ 50 можно пробурить скважину диаметром до 850 мм и глубиной до 200 м. При этом шнеки применяются только до уровня 50 м. Глубже используются альтернативные способы бурения – ударно-канатный, с промывкой или продувкой.

Буровое оборудование ЛБУ

Этапы проведения работ

Шнековый способ бурения применяется для формирования скважин вертикального или горизонтального направления. В последнем случае присутствуют следующие этапы работ:

  1. Осуществляется подготовка оборудования, его установка на специальную устойчивую платформу.
  2. Роют котлован для удаления сыпучих и неуплотненных грунтов.
  3. При помощи лазерных измерительных устройств определяют направление бурения.
  4. Происходит установка всего необходимого оборудования, обсадной трубы.
  5. Углубление бура происходит до упора, пока не будет достигнута максимальная глубина.
  6. Рабочий инструмент извлекают на поверхность.
  7. К буру подсоединяют новую секцию, что позволяет достигнуть необходимой глубины.

Вертикальное бурение происходит также, но данный метод не требует применения обсадной трубы.

Видео по теме: Первое в жизни бурение скважины обломал шнек 16 метров глины

Технология шнекового бурения скважин станками

Земляные работы, несмотря на простоту, считаются самым тяжелым процессом. Шнековое бурение скважин – это способ облегчить и ускорить их, одновременно минимизировав риск обрушения пород. Высокотехнологичное оборудование позволяет проводить выработку практически круглогодично, вне зависимости от погодных условий.

Что такое шнековое бурение скважин

В регионах, где преобладают грунты с низким показателем твердости, подготовка ствола для установки водозаборного оборудования вызывает множество проблем. Поэтому при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов глубиной до 60 м, а иногда и более используют шнековый метод. Конструкция оборудования представлена несколькими элементами.

  • Шнек – это устройство, представляющее собой металлическую трубу с буровой головкой-долотом и винтообразно закрепленной железной пластиной-ребордой для отвода разрушенного грунта на поверхность. Изделие является сборным и состоит из нескольких, соединяющихся между собой в процессе работы элементов.
  • Долото фиксируется под углом от 300 до 600 к несущей оси. Чем рыхлее грунт, тем меньше значение угла нужно выставлять. При прохождении через твердые гравийно-галечные породы рекомендуется использовать головку с высокопрочными техническими алмазами. Сечение скважины обычно не превышает 600-800 мм, но в случае исключения допускается использование шнеков 1500 мм и более.

Шнековый способ используется в основном при обустройстве скважин с низким количеством забора жидкости или для формирования неглубоких колодцев. В первом случае используется механизированный труд, а во втором может применяться ручной. Кроме того, данный метод распространен при инженерных и сейсморазведочных работах гидрогеологических съемках при поиске полезных ископаемых.

Принцип бурения шнеком

Основой метода является вращательное действие, которое в зависимости от предстоящего объема работ выполняется ручным или механизированным способом.

  1. При выборе оборудования учитывается, что реборда предназначена лишь для транспортировки, поэтому диаметр долота или бура должен быть на 20-40 мм больше сечения шнека. При постоянном бурении с большой скоростью центробежная сила прижимает часть грунта к стенкам шахты, уплотняя их, что способствует образованию шламовой корки.
  2. Рабочий процесс должен проходить с минимальным количеством прерываний. Для увеличения силы крутящего момента и повышения производительности оборудование устанавливается на шасси.
  3. Технология шнекового бурения скважин, выполняемая станками типа ЛБУ 50 включает: охлаждение рабочего инструмента, транспортировка на поверхность разрушенного грунта, укрепление стен полученной шахты. Применение автопередвижных установок уменьшает потери времени при изменении места дислокации буровой. Использование данного оборудования позволяет заглубляться до 200 метров при сечении 190 мм. Наличие пневмоударника допускает формирование скважины диаметром 550 мм.
  4. Для запуска шнека в действие необходимо доставить его на место и перевести в рабочее положение путем опускания опорных башмаков. После этого происходит забуривание. Направленное движение шнека при высоких оборотах обеспечивается жесткой конструкцией установки. По мере погружения присоединяются дополнительные секции.
  5. При бурении скважины своими руками используя самодельный бур и дополнительные приспособления промышленного производства, технологический процесс не меняется. Единственной разницей являются габариты мобильного устройства, а так же ограничение глубины 60-70 метрами.

Метод шнекового бурения позволяет выполнить проход в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскостях. Технология предполагает использование гидравлической станции. При выполнении работ идет одновременное обсаживание стен металлическими трубами. В остальном процесс идентичен.

Преимущества и недостатки метода

Согласно статистике, цена производства скважин при помощи шнекового бурения является самой низкой, скорость введения их в действие наиболее быстрой. Однако данный метод имеет как плюсы, так и минусы.

Кроме быстроты исполнения работы к положительным сторонам можно отнести простоту оборудования и несложный технологический процесс, что позволяет домовладельцам выполнять малообъемные работы и добираться до глубоко залегающих водоносных слоев самостоятельно. Инструмент легко монтируется и допускает быструю замену изношенных деталей. Отсутствует необходимость проливания водой ствола шахты при бурении и возможности удаления грунта, без извлечения инструмента. Плюсом можно считать отсутствие необходимости заниматься длительной прокачкой колодца при его запуске в эксплуатацию. Глина, песок и другие примеси в стволе фактически отсутствуют, фильтры водонасосов не засоряются, рекультивация не нужна.

Отрицательных сторон у технологии также достаточно. Главными считаются ограничение по глубине и ширине скважины, а также отсутствие возможности бурения в любом грунте. Даже если параметры почвы соответствуют технологическим требованиям, присутствие на пути бура большого камня может привести к необходимости смены участка. Кроме того, при работе происходит большая нагрузка на привод инструмента и может произойти его демонтаж или поломка. Именно поэтому применение данного способа наиболее распространено в регионах с близким залеганием пригодных для питья вод и со слабым грунтом. К недостаткам шнековых скважин также можно отнести небольшой приток воды, которого может не хватить на удовлетворение запросов большой семьи.

Технология шнекового бурения скважин

Если вы желаете соблюдать правила при бурении скважин в толще песчаных или гравийно-песчаных почв, то следует использовать шнековый способ. Работы ведутся установкой, снабженной буровой головкой и шнеками, призванными отвечать за отвод грунта.

Схема шнекового бурения

Схема шнекового бурения.

Технология бурения шнеком

Процесс бурения скважин на воду вышеописанным методом имеет множество плюсов, один из которых заключается в скорости прохождения. Одновременно с осуществлением бурения происходят продавливание и укладка стенок скважины, что помогает удерживать почву, исключая ее обрушение. Монтируемые стенки скважины могут быть выполнены из бетона или металла. Бурение скважин на воду таким способом не предполагает необходимости промывки колодца во время проведения процесса.

Данный метод бурения применим исключительно для таких скважин на воду, которые характеризуются незначительным дебитом. Посредством винтового шнека из забоя извлекается разрушенный грунт. Шнек представляет собой бурильную трубу, которая полностью обвита металлической лентой. Шнековое бурение предполагает использование буровых механизмов, которые располагают подвижным вращателем. Шнеки сопрягаются резьбой или элементами, которые обладают фигурным сечением. Шаг подачи при работах ограничен максимальным пределом до 15 м.

Герметичные шнеки имеют полости и оснащены реверсивными замками, которые снабжены разными долотами. Сталь высокого качества, которая лежит в основе замковых соединений, характеризуется превосходной износоустойчивостью, что позволяет сократить время на бурение во много раз.

Виды шнековых буров

Виды шнековых буров.

Если шнековое бурение скважин ведется на участке с мягкими и рыхлыми грунтами, то лопасти долота следует располагать под углом в пределах от 30 до 60° относительно забоя. Если же бурение скважин таким способом производится на плотных грунтах или отложениях, в основе которых гравий и галька, то лопасти долота должны быть расположены под углом в 90° относительно забоя. Определять угол при ведении работ нужно в зависимости от твердости почвы, с которой предполагается работать.

Когда обустраивается скважина на воду, режущие детали инструмента высвобождают высокие температуры за счет разрушаемой почвы. Отработанный грунт поступает наверх по спирали шнека. Объем отработанной породы при сохранении средней скорости транспортировки представляет примерно 0,2-0,4 от объема пространства. Технология предполагает сохранение частоты вращения бурового инструмента от 150 до 200 об/мин.

Если в работе используется шнек, который обладает размерами до 100 мм, то частота вращения не должна оказаться больше 500 об/мин.

При обустройстве скважин на воду описываемым способом самыми эффективными можно считать шнеки, которые располагают центральным каналом. Именно он транспортирует воздух или воду посредством гидронасоса, что позволяет сделать трение при проведении работ более низким. Технология предполагает заглубление до 50 м. В некоторых редких случаях бурение шнеком может быть осуществлено до глубины в 120 м. Если предполагается обустраивать глубокую скважину, то работы со шнеком часто совмещают с иными видами бурения. Таким образом, при осуществлении шнекового бурения допустимо использовать технологию, которая предусматривает применение обсадных труб. Заменить ее можно тампонированием стен колодца бетоном, что происходит под давлением и с верхнего горизонта. Описанный вид бурения способен обеспечить скорость прохода в сутки до 30 м.

Схема шнековой буровой установки

Схема шнековой буровой установки.

В станках для проведения бурения шнеком используются литые головки, режущие элементы и хвостовик. Рабочая поверхность лопасти часто наплавлена твердым сплавом. Если на участке перед проведением бурения были обнаружены особо твердые грунты, то буровая головка должна иметь в оснащении технические алмазы.

Глубина бурения шнеком осуществляется на габариты одной штанги, после станок отключается, штанга отсоединяется от шпинделя, чтобы появилась возможность ее поднять и нарастить посредством новой штанги. Затем проведение работ можно продолжить.

У шнекового бурения имеется и свой недостаток, который, правда, можно считать единственным: обустроенная скважина, как правило, обладает чрезвычайно маленьким дебитом.

Для проведения работ вам понадобятся следующие инструменты:

  • шнековая установка;
  • лопата;
  • тележка.

Особенности шнекового бурения

Чертеж самодельного шнекового бура

Чертеж самодельного шнекового бура.

Процесс бурения скважин на воду посредством использования шнека исключает необходимость перемалывания и истирания отделенной от забоя почвы. Забой осуществляется в непрерывном режиме, параллельно происходит разрушение грунта.

При отделении от забоя грунта он поступает на винтовой шнек, вращающийся с высокой скоростью. Центробежные силы, сопровождающие процесс, прижимают почву к стенкам колодца, тогда как постоянно движущаяся лента выталкивает грунт наверх. Часть почвы остается на стенках скважины. Такие технологии обеспечивают скорости проведения работ до четвертой категории пород по буримости.

Преимущества шнекового бурения в мягких породах

Вращательное бурение характеризуется следующими преимуществами:

  • значительная скорость углубления;
  • извлечение почвы без подъема инструмента;
  • непрерывное поступление грунта наружу;
  • отсутствие необходимости осуществления промывки.

Недостатки шнекового бурения

Для бурения скважин шнековым методом также свойственны:

  • незначительная глубина;
  • вращение массивной шнековой колонны, требующее приложения больших сил.

Чтобы увеличить ресурс долота, его требуется армировать твердосплавными резцами. Долото должно обладать диаметром, большим на 20 мм по сравнению с диаметром шнека. Это необходимо для гарантии свободного вращения в момент налипания на стенках шламовой корки. Самыми распространенными долотами, использующимися для шнекового бурения, выступают те, которые имеют в составе 2 или 3 лопасти. Последний вариант инструмента имеет корпус, произведенный способом литья из металла.

Когда бурится скважина на воду, вращение рабочего инструмента на буровой установке производится посредством особых станков. Таким образом, шнековое бурение с помощью станков ЛБУ 50 производится подвижным вращателем, что исключает использование в нем роторных и шпиндельных устройств. Это требуется для гарантии большого крутящего момента и обеспечения осевого поступательного перемещения шнеков. Если скважина на воду должна быть обустроена в короткие сроки, то следует использовать мощные станки, которые способны обеспечить высокую производительность. Для этого их монтаж часто производится на шасси авто.

Бурение скважин может проводиться станками СО 2. В этом случае в тандеме с установкой используется машина-экскаватор. Бурение скважин может производиться и с применением шнекового насоса. Это оборудование способно перекачивать жидкости, в которых содержатся абразивные частицы и агрессивные химические элементы. В процессе бурения скважин его можно использовать, установив в вертикальное или горизонтальное положение. Если во время бурения скважин вы решили применить шнековые погружные установки, то вы получите возможность пользоваться удобной конструкцией, которая может быть отремонтирована при необходимости, а ее изношенные детали могут быть заменены на новые.

Без знания правил невозможно осуществить работы по бурению, где используется шнек. Первое условие перед стартом бурения – анализ почвы на участке, второе – это то, насколько близко расположена вода.

Обзор технологии шнекового бурения

При добыче полезных ископаемых из недр земли используются различные методы, которые наиболее удачно подходят для той или иной процедуры. Выбор всегда обусловлен экономическим фактором, так как полезность получаемого материала обязательно должна быть выше, чем затраты на его добычу. Шнековое бурение скважин используется в тех случаях, когда нужно поднимать разрушенную породу из пройденных участков при помощи специального механизма, а не бурового раствора.

При этом глубина бурения будет сильно ограничена, а используется подобный метод при ведении геологических исследований или бурении скважин на воду. Также может применяться в случае необходимости бурения отверстий для закладывания взрывчатки с целью масштабного разрушения горной породы. Еще одна сфера применения — шнековое бурение скважин под сваи, которые будут служить опорами для железнодорожных мостов или других технологических объектов.

Принцип ведения шнековой разработки

Для осуществления указанной операции используется специальное оборудование, которое конструктивно отличается от стандартной буровой установки. Обычно оно монтируется на передвижную платформу, чтобы можно было оперативно менять местоположение при необходимости перенести спектр работ на несколько метров дальше.

Самоходка справится с этой задачей гораздо быстрее, чем можно осуществить перенос стационарного агрегата. Простота организации рабочего процесса является главным преимуществом, из-за которого собственно метод и является столь популярным при проведении разведывательных операций. Причем за одну смену можно пройти до трехсот метров вглубь, если попадется благоприятная местность с нормальной твердостью почвы.

Технология шнекового бурения

Технология бурения скважин шнековым способм подразумевает проведение следующих операций:

  • • Доставки рабочего оборудования на место предполагаемого бурения и перевод установки из транспортного положения в рабочее.
  • • Начало всверливания бура в землю. При этом повышенный крутящий момент будет быстро разрушать горную породу, а специальная стальная лента послужит для доставки отработанных элементов на поверхность.
  • • По мере прохождения бура вглубь, в работу будут включаться все новые и новые шнеки, что значительно ускорит операцию.

При этом во время работы нужно обязательно учитывать твердость породы, так как от этого будет зависеть положение резцов бура по отношению к рабочей плоскости. Неправильная установка может привести к поломке буровой головки, что заставит прерывать процедуру на некоторое время. А любые простои в работе в итоге оборачиваются дополнительными затратами. Шнековый бур для бурения скважин представляет собой трубку, на которую наварены специальные винтообразные элементы, располагающиеся по спирали.

Такой тип устройства наилучшим образом подходит для работы, так как позволяет быстро вкручиваться в горные породы и разрушать их с минимальным сопротивлением. Для этого понадобится использовать самые твердые марки стали, чтобы они не гнулись при контакте с прочными слоями. Но металл должен обладать и определенной степенью пластичности, потому что в противном случае он будет слишком ломким.

Шнековый способ бурения скважин является самым старым из всех известных на сегодняшний день. И технология оказалась настолько удачной, что сохранилась до сих пор, в несколько более совершенном виде. Промышленники по достоинству ценят быстроту осуществления работ, поэтому метод распространен повсеместно. Единственным недостатком является сильное ограничение по максимальной глубине, которое не позволяет ограничиться применением только этой технологии.

Необходимое оборудование

Вращательное шнековое бурение подразумевает наличие специальных установок, способных работать в заданном режиме. Есть, конечно, и ручные буры, но предел их возможности ограничивается одним метром глубины, так что для промышленных целей они не пригодны. В таких ситуациях используются более мощные агрегаты, например:

  • • Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ-50 позволяет добиваться максимальной глубины до двухсот метров. При этом максимальный диаметр составит 190 миллиметров, а при наличии пневмоударника — 550 миллиметров.
  • • Шнековое бурение скважин станками типа СО-2 позволяет продвигаться вглубь земной тверди на 70 метров. Зато при помощи дополнительного оборудования диаметр скважины может быть расширен до двух метров, что позволяет использовать агрегат для строительства колодцев любого назначения.

Установка шнекового бурения

Самым лучшим способом ознакомления с работой машин является просмотр шнекового бурения скважин на видео. Найти подобный ролик в интернете с комментариями экспертов не составит труда. Благодаря ему будет проще определиться с выбором установки, так как все они имеют разные технические характеристики, которые отвечают определенным потребностям. Правильный выбор рабочего агрегата гарантирует успешное завершение операции, с какими бы не пришлось столкнуться трудностями при ее проведении.

Использование технологии для бытовых целей

В частных домах часто есть необходимость в наличии собственного источника жидкости, поэтому шнековое бурение скважин на воду является очень актуальной и востребованной услугой. Ее заказывают жители, которые были обделены вниманием коммунальных служб и не подключены к системе централизованного водоснабжения.

Если просто копать колодец, то не всегда получится дойти до жидкости хорошего качества, которую можно будет употреблять в пищу. Поэтому стоит сразу бить себе артезианскую скважину и наслаждаться живительной влагой в любое время суток.

Цена шнекового бурения скважин будет зависеть от глубины и сложности грунта.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию