Инструмент для бурения скважин

Устройство водозабора – одна из первых задач, которую решают владельцы загородных участков. Освоение надела и комфортное проживание на нем невозможно, если не иметь качественную воду в достаточном количестве. Наиболее достоверные результаты о наличии живительной влаги и условиях ее размещения может обеспечить только разведочное бурении скважины малого диаметра своими руками. Кроме того, такое мероприятие дает ценную информацию о составе грунтов над водоносным пластом, а, следовательно, какое использовать оборудование для бурения и подобрать буровой инструмент.

Бурильное оборудование для скважины, выполняемой с целью разведки, может применяться самое простое, начиная от садового шнекового бура, и выполняется, как правило, своими руками.

Рис.1. Конструкция ручного шнекового бура

Такой инструмент вполне может быть изготовлен своими руками.

Более продвинутым инструментом является бур с приводом, который также относится к ручным инструментам.

Однако, следует заметить, что применение такого способа применяется, обычно, при разведке на грунтовую воду, залегающую на глубине до 7 – 10 метров. Дальнейшее продвижение скважины с их применением затруднительно.

Для более глубоких скважин на воду успешно применяется малогабаритное буровое оборудование с возможностью использовать различный буровой инструмент в широкой гамме.

МГБУ просты в эксплуатации, что позволяет использовать их для производства работ своими руками. Большинство установок оснащается вертлюгами, что позволяет использовать такое буровое оборудование для выполнения работ с прямой промывкой. Такая технология дает возможность выполнять шурфы глубиной до 70 метров.

Рис.3. Мини – бурилка для скважин на воду, возможна промывка

Такие установки оснащаются бурильными трубами с различными видами соединений между собой, в комплект входит и буровой инструмент.

По результатам исследования грунтов выбирается один из способов исполнения скважины.

Ударно – канатный способ

Самый простой метод проходки скважин, дающий наилучшие результаты по качеству вскрытия пластов, но, в то же время, самый трудоемкий. Оборудование для бурения по такой технологии наиболее простое, состоит обычно, из треноги с блоком.

Рис.4. Установка для бурения ударно – канатным способом

Буровой инструмент представляет собой трубу с желонкой (клапан для удержания разрыхленного грунта внутри трубы). За канат труба приподнимается на высоту приблизительно в полтора метра и резко отпускается. При падении она и разрыхляет грунт. После нескольких таких циклов трубу нужно поднять для выемки грунта.

Рис.5. Инструмент для ударно – канатного бурения, в середине долото для разрушения каменных глыб

Таким способом проходят шурфы глубиной до 70 метров в различных грунтах. По мере углубления скважины процесс становится все менее производительным.

Способ идеально подходит для исполнения своими руками, поскольку вышку и буровой инструмент легко изготовить самостоятельно.

Колонковый способ проходки

Сущность его состоит в том, что разрыхление породы происходит не по полному диаметру скважины, а только по ее краям. Середина остается цельной и через буровую колонну извлекается на поверхность.

Рис.6. Пример конструкции колонкового бура

Буровой инструмент нагружается значительно меньше, что позволяет увеличить скорость проходки и уменьшить нагрузки на механизм буровой установки. При бурении скважин на воду шурф в некоторых случаях дополнительно проходят шнеком. При бурении таким способом возможна проходка шурфа глубиной до 70 метров за один рабочий день.

Способ, по сложности оборудования, нельзя рекомендовать для исполнения своими руками при бурении скважин на воду.

При проходке скважин на воду колонковые установки применяются в мобильном исполнении на шасси различных транспортных средств, что обеспечивает их мобильность. Возможно использование установок такого типа для выполнения шурфов своими руками, при этом технику можно взять в аренду на несколько дней.

Роторное бурение

Название методу дали от способа приведение во вращения буровой колонны в при помощи ротора. Такой способ исключает создание усилий на буровой инструмент в осевом направлении. Подача производится только под собственным весом буровой колонны. В начале процесса, когда вес еще невелик, а также на тяжелых грунтах, для увеличения подачи используются УБТ – утяжеленные бурильные трубы.

Рис.8. Мини — установка для роторной проходки скважин

Особенностью процесса является высокая скорость проходки с усиленными нагрузками на породоразрушающий инструмент. При этом он нагревается и быстро выходит из строя. Чтобы избежать этого явления в шурф подается вода, как для охлаждения инструмента, так и для размягчения грунта. Для хранения запаса жидкости непосредственно у места производства работ необходимо отрыть две емкости в грунте: основную, являющуюся также шламосборником, и питающую, куда отстоянная в основной емкости вода поступает самотеком. Поступающая по внутреннему каналу буровой колонна, выполнив свое назначение, выносится наверх вместе с продуктами бурения.

Инструмент применяется самый разнообразный

При прохождении промежуточных водоносов производится обсадка стенок скважины до упора в нижний изолирующий слой, после чего бурение производится инструментом меньшего диаметра. Таким образом, скважина принимает вид телескопического устройства. Щелевой зазор между стенками обсадной колонны и шурфа заливается бетоном.

Производительность процесса роторного бурения высокая, что позволяет быстро произвести проходку и запустить процесс промывки скважины. Он может занять довольно продолжительное время, что вызвано необходимостью удалить из водоноса продукты промывки.

Несмотря на кажущуюся сложность процесса, такой способ довольно широко используется для выполнения скважин на воду своими руками.

Турбинное бурение

Это разновидность вращательного процесса проходки шурфов, при котором как породоразрушающий инструмент применяются турбобуры.

Такой способ проходки шурфов применяется для глубокого и сверхглубокого бурения. Применяются бурильные головки, изготовленные из сверхтвердых и композитных материалов, режущие части выполняются из твердых сплавов или с алмазными напайками. При использовании в качестве промывочной жидкости чистой воды, ее подают в скважину под увеличенным давлением по сравнению с вариантом использования глинистого раствора. В процессе проходки мягких грунтов скорость вращения снижается, что увеличивает стойкость инструмента и величину проходки за один рейс.

Целенаправленно такой метод проходки шурфов для добычи воды применяется только при бурении артезианских скважин промышленного назначения на большую глубину. Для бурения на песок он нерентабелен.

Заключение

Выбор способа бурения скважины зависит от гидрогеологической обстановки на месте выполнения работ. Поэтому ее изучение, как и бурение разведочных скважин, является обязательным элементом процесса строительства собственного водозабора. Успехов вам!

Создать комфортные условия для проживания в доме или коттедже без чистой питьевой воды невозможно. Учитывая тот факт, что на каждом участке есть подземные водоносные горизонты, которые несут эту воду задачей домовладельца остается лишь обеспечить к ней доступ.

Бурение скважин на воду – один из наиболее эффективных вариантов получения собственного источника водоснабжения. По сравнению с колодцем вода из этого источника поступает более чистой. Объясняется это изоляцией водоносного пласта от грунтовых вод. В зимнее время вода не замерзает, а дебита источника хватит не только на обеспечение нужд жильцов дома, но на полив приусадебного участка, наполнение бассейна и пр.

Возможно вам будет интересно

Инструменты и оборудование, используемые для бурения скважин

Для устройства скважин используют специальный инструмент, который можно приобрести в строительных магазинах либо сделать самому. Разрушение породы и извлечение ее на поверхность производится с помощью следующего оборудования:

• буровая ложка. Используется для бурения скважин на мягких устойчивых грунтах (глинистых, влажных песках, суглинках, песках с содержанием гравия или гальки). Во время работы с этим инструментом, ему передается вращательное и поступательное движение одновременно. Буровая ложка представляет собой стальной цилиндр, вверху которого располагается головка с резьбой, необходимая для соединения со штангами, внизу – режущая кромка. В корпусе имеется продольный прорез, один край которого вогнут вовнутрь, а второй заточен и при вращении выполняет роль лезвия. Размер прореза может быть разным и должен выбираться в соответствии с типом проходимых пород: для плотных грунтов он должен быть широким, для сыпучих – уже. Порода попадает вовнутрь и остается там до извлечения на поверхность. Нижняя часть цилиндра может иметь наконечник, который внешне напоминает бурав по дереву. Таким инструментом удобно работать. Диаметр ложки может равняться 70, 140, 198 мм. При этом следует помнить, что размер должен быть меньше диаметра обсадных труб на 10 мм;
• спиральный бур или змеевик для скважины. Используется для создания скважин на суглинках и глинистых грунтах, в том числе песках, содержащих небольшое количество мелкого гравия или гальки. Змеевик включает головку, предназначенную для соединения со штангой, спиральный виток, в нижней части которого расположено лезвие. При медленном вращении змеевик углубляется в породу, при этом лезвие срезает грунт, который постепенно поднимается вверх по виткам. Порода заполняет полости и извлекается на поверхность;
• зубильное долото. Применяется на сухих плотных глинах, известняках, рыхлых песчаниках. Долото изготавливается из стали и имеет угол заострения 90°. Под его действием происходит закругление ствола скважины на угол 15-20°;
• пирамидальное долото применяют в бурении для сдвигания валунов, гальки из забоя скважины и их дробления. Оно представляет собой круглую болванку, внизу которой расположено пирамидальное острие, а вверху – резьба;
• желонка. Необходима для поднятия из забоя на поверхность породы, а также для бурения на сыпучих и рыхлых грунтах. Изготавливают ее из куска стальной трубы, снизу имеется режущий башмак с клапаном. Под башмаком желонки понимают стальное кольцо, внизу которого находится лезвие для разрушения породы. Клапан устройства необходим для фиксирования породы внутри желонки при поднятии инструмента на поверхность. Если работы ведутся на плывунах, рекомендуется использовать тарельчатый плоский или шатровый клапан;

Желонка своими руками.

Желонку, долото, бур для скважины можно изготовить любого диаметра своими руками, приобрести в специализированно магазине либо заказать в мастерской.

• шнеки. Являются разновидностью змеевика и используются для бурения связанных пород (суглинков, супесей, глинистых грунтов). Шнек не только обеспечивает разрушение породы, но и с помощью специальных плоских спиралей выносит ее на поверхность;
• скатаны – обычные трубы, имеющие застроенные нижние торцы. Используются для работы на связанных глинистых грунтах. Стакан сбрасывают в забой с расстояния 2-3 м, при этом острые концы инструмента отрывают породу, обеспечивая ровный диаметр водозабора. После вытягивания стакана наверх, из него извлекается порода;
• штанги для вращательного и ударного бурения. Штанги производятся из особых штанговых труб, которые способны выдерживать значительные нагрузки, в том числе на изгиб, скручивание, растяжение и сжатие. В роли штанг могут выступать стальные прутья круглого или квадратного профиля либо водопроводные трубы, имеющие усиленную стенку.

Также в перечень инструментов и оборудования, необходимых для бурения скважины входят ключи, хомуты, «ловушки» для подъема из забоя оборвавшихся элементов снаряда и пр.

Если выбран вращательный способ создания водозабора, необходимо обеспечить породоразрушающим инструментам (долоту, буру и пр.) вращательное движение, достаточный нажим на породу и условия для удаления породы.

Для этих целей используют оборудование, которое включает вертлюг со специальным шлангом, ротор, буровой насос. Если вращение долота следует обеспечить непосредственно в забое, дополнительно потребуются электробуры или забойные гидравлические двигатели.

Роторы отвечают за передачу вращения колоне в процессе работы. Для передачи вращательного движения ротору от двигателя используют лебедку, при этом скорость работы изменяется через ее передаточные механизмы. Также можно использовать индивидуальный, не связанный с лебедкой, ротор.

Вертлюг используется для соединения буровой колоны с талевой системой. Его задача – обеспечить вращение колоны и передать промывочный раствор. Состоит данное устройство из 2-ух вращающихся узлов системы и невращающихся элементов. Вращающая часть подвешивается в колоне, невращающаяся – к подъемному крюку.

В нижней части вертлюга устанавливают переходник, который и будет соединять конструкцию с бурильным инструментом. Промывочный раствор подается к трубам по гибкому резиновому шлангу. Шланг может быть выполнен из металла и иметь соединяющиеся между собой секции.

Промывка производится с помощью бурового насоса. Он подает жидкость в забой под давлением.

Для снижения колебания давления, возникающего при подаче жидкости, используются компенсаторы. Это воздушные колпаки (резервуары) в которых происходит смягчение гидравлических толчков. Компенсаторы ставятся на насос.

Буровые установки приводятся в рабочее состояние силовыми приводами. Они могут быть дизельными, электрическими, газотурбинными и пр.

При строительстве частного жилого дома или благоустроенной комфортной дачи необходимо продумать систему водоснабжения и водоотведения. Главная составляющая часть системы – источник чистой воды. Если водоснабжение не подведено к зданию, на территории владения придется бурить скважину. Эту процедуру можно выполнить самостоятельно при наличии бура.

Инструмент просверлит в почве аккуратные, ровные отверстия необходимого размера. Выполнить такую работу обычной лопатой невозможно. К выбору инструмента нужно отнестись очень серьезно. Здесь стоит учитывать характеристики почвы, предположительную глубину залегания водоносного слоя и другие моменты.

Особенности

Бур предназначен для рытья вертикальных отверстий большой глубины небольшого диаметра. При этом усилия человека сводятся к минимуму. Начало скважины на поверхностном слое почвы называется устьем, стенки скважины по всей длине образуют ствол, окончание скважины именуется забоем.

Главными составляющими частями любого бура являются:

• нижняя несущая труба;
• наконечник;
• резец или резцовая часть;
• рукоять;
• буровые насадки;
• шнек (шнековая часть бура).

Винтовая часть бура разрушает слой почвы, в которой происходит бурение, и выводит грунт вверх. Форма наконечника является острой, но слегка закругленной для быстрого проникновения вглубь и усиления устойчивого положения инструмента. При необходимости рукоятка легко снимается, а на бур прикрепляется удлиняющая труба, которая позволяет вырыть скважину на большую глубину. Применение буров обширно: от изготовления колодцев и укрепления столбов для изгородей до посадки кустарников и деревьев.

Самыми часто применяемыми считаются ручные скважинные буры. Можно выделить несколько их видов.

Шнековый

Он выполняет бурение способом разрезания почвенного слоя специализированными пластинами, которые находятся в основе конструкции. Пластины приварены под углом 90 градусов. Так почва частично извлекается из ствола скважины, поэтому вычищение ее проводят лопатой вручную. У буров с ножами-пластинами, приваренными под углом от 30 до 70 градусов, вся почва с легкостью выходит наружу. Такие инструменты подходят для дренажной системы.

Коронковый

Конструкция такого изделия включает в себя трубу и коронку, которая находится в нижней части. Коронку выполняют из особо прочного материала в виде заостренных резцов. Это дает возможность для маневрирования.

Бурение коронковым буром возможно только при наличии других дополнительных инструментов: долота, штанги, крепежных частей. При бурении в этом случае сначала применяют долото, а уже потом бур.

Чтобы стенки скважины не разрушались, используют воду. Если длины бура недостаточно, его наставляют при помощи добавления штанг. Качественный уход только улучшает технические характеристики инструмента.

Ударно-канатный

Это необычный инструмент большого размера, состоящий из трубы с желонкой. Для применения такого вида бура нужна тренога. Она устанавливается на высоте около 2 метров.

При таком виде бурения стоит задача изготовить скважину. С высоты в нее скидывается труба большого веса с острым концом, привязанная толстой веревкой или канатом к треноге. Почвенный слой взрыхляется и попадает в трубу. Затем ее извлекают на поверхность при помощи лебедки и вычищают от земли. В такой работе может быть занят только один человек.

Ложковый

Он включает в себя длинный стержень из металла с цилиндром на конце. В цилиндре имеются 2 составные части, которые расположены вдоль или в виде спирали. По нижней части цилиндра расположена острая обрезающая кромка. Во время бурения скважины цилиндр заполняется почвой, затем его вынимают, чтобы очистить. Такой вид бура приспособлен для территорий с плотным влажным грунтом, не склонным к осыпанию. Данный инструмент часто применяют для изготовления скважин под воду.

Бур спирального вида или змеевик

Он используется для бурения на плотных глинистых и суглинистых почвах, в которых содержится галька или мелкий гравий. Составляющие элементы такого бура: головка с нарезкой, спиральные витки с лезвиями и стержень. Работают таким буром медленно, спокойно проворачивая его вглубь. Грунт прилипает на витках, при полном их заполнении бур достают и прочищают.

Зубильное долото

Этот вариант отлично подходит для сухих глинистых или рыхлых песчаных и супесчаных почв. Для его создания используется кусок стали. Бурение проводят методом удара с последующим поворотом инструмента на 15-20 градусов. Также долота используют для дробления мелкого камня.

Штанговый

Вращательное или ударное бурение можно выполнить и штанговым буром. Для его изготовления требуются трубы длиной от 1 до 3 метров.

Алмазный

В особо прочных основаниях (бетон, камень) бурение проводят при помощи алмазных буров. Они бывают двух видов: электрические и гидравлические. Электрическим инструментом выполняется бурение небольших по размеру скважин. Они требуют наличия электрического тока. Определенные образцы электрических алмазных буров работают на бензиновом или дизельном топливе. Применение гидравлических требует использования специального насоса для проделывания больших отверстий.

В описании технических возможностей каждого вида буров можно найти следующие данные: максимальную глубину бурения, диаметр скважины, вес инструмента. Легкость выполняемых буром работ напрямую зависит от его массы. Чем он больше и тяжелее, тем труднее с ним работать.

Как сделать бур своими руками

Любой умелец может самостоятельно сконструировать уникальную машину для бурения из имеющихся у него материалов и подручных средств. Однако для сборки нужны хотя бы основные умения обработки металлов и навыки слесарных работ.

Изготовление простейшего бура под воду

Самый простой в изготовлении бур, не имеющий шнековой спирали, выполняется из ручки и полотна для бурения. Роль ручки может играть труба из металла диаметром не более 3 см. Если металлической трубы нет, ее может заменить деревянный элемент. Для полотна бура необходима полоса стали.

На рабочую часть полосы прикрепляется петля-наконечник. На другой стороне формируется прорезь для ручки. При бурении наконечник-петля забивается небольшим количеством почвы, которую вытаскивают на поверхность. Затем действия повторяются. Для получения скважины нужной глубины несколько полос стыкуют и вращают конструкцию.

Есть и другой вариант изготовления. Возьмите полосу стали длиной примерно полтора метра, шириной от 5 до 10 см, толщиной около 1 см. Сделайте отступ от края полосы 8 см, прорежьте щель 150х2 мм. Другой конец полосы согните в круг для вставки рычага-ручки.

Рабочий край металла нужно разогнуть от щели в разные стороны, образовав овал. Ленту около наконечника нужно обрезать, чтобы получилось острие. Его нужно заточить и отогнуть в противоположном направлении. Далее в кольцо следует вставить ручку рычага. Она даст аппарату возможность совершать вращательные движения.

Изготовление шнекового бура

Для изготовления аппарата такого вида потребуется труба с толстыми стенками, стальной диск диаметром будущей скважины и толщиной не менее 6 мм. Если нет стального диска, его можно заменить диском от циркулярной пилы того же размера.

К трубе приваривают острый стальной наконечник, при его отсутствии просто затачивают край трубы до получения остроты. Затем диск режут на половины. Края этих половин подтачивают до получения зубцов.

Обе части диска приваривают к трубе, отступив от заостренного края трубы с разных сторон на 13 см под углом 65 градусов. Угол между получившимися винтовыми частями должен быть равен 40 градусам.

Если при сборке конструкции бура были допущены ошибки и выставлен очень большой угол между лопастями, то земля с бура будет осыпаться вниз, а для ее извлечения потребуются дополнительные усилия. В верхней части трубы организуют крепление муфты для наращивания длины штанги (при необходимости).

Винтовой аппарат более сложен в изготовлении. Здесь потребуются стальные полосы, которые прикрепляются к трубе витками.

Сборка ложкового бура

Если планируется бурение скважины на подвижных грунтах с мягкой почвой, лучше всего использовать самодельный ложковый бур. В таком случае разрыхление почвенного слоя будет проводиться донной и боковой поверхностями конструкции.

Прежде всего, необходимо подготовить чертежи и все необходимое. Для изготовления бура такого вида нужны: толстостенная труба со стенками более 5 мм, сварочный аппарат, слесарные инструменты.

По продольной стороне трубы пропиливают широкий разрез. Ширина этого разреза напрямую зависит от вида грунта. Чем меньше рыхлость почв, тем срез должен быть шире, и наоборот. Трубу выравнивают и расширяют, придавая ей форму ложки. Работа ведется при помощи молота и лома. Кромки обтачивают, внизу конструкции прикрепляется сверло. В верхней части трубы устанавливается штанга со сдвигом на 1 см к оси трубы.

Изготовление ударно-канатного бура

При ударном способе бурения скважины применяются два инструмента: острая труба и желонка. Для желонки нужен прочный сплав, устойчивый к повреждениям и деформации. Лучше всего подойдут сталь и чугун. Такие буры пригодны для разработки водоносных жил глубиной до 10 метров.

Для конструирования потребуется труба длиной около 85 см и диаметром 6 см, шар из стали диаметром 4 см, шайба, металлическая решетка из прутьев. Шайбу плотно фиксируют на конце трубы. Размер седла должен соответствовать диаметру шара. Сверху трубы приваривается решетка. Она препятствует выпадению шара. Здесь же прикрепляется дуга из металла для установки желонки на трос или прочный шнур. Чтобы конструкция была более прочной и эффективной, на нижнюю часть желонки можно присоединить зубья для разрыхления грунта.

Советы и рекомендации

Простое и удобное приспособление в виде бура облегчит ваши работы на даче.

Опытные мастера советуют выбирать необходимый инструмент спокойно, не торопясь, чтобы не ошибиться в покупке.

• При выборе змеевика стоит обращать внимание на спираль покупаемого изделия. Чем круче она загнута, тем больше будет скорость бурения.
• Если требуется пробурить небольшие отверстия-щели, выберите конструкцию с пологой спиралью. Такие изделия меньше подвержены износу.
• Изделие с «самозатачиванием» спасет вас от частого затачивания ножей, т. к. они будут заостряться при трении о слои почвы.
• Металл, из которого выполнен аппарат, должен быть настолько толстым, чтобы выдерживать определенную нагрузку и не ржаветь.
• Известная марка свидетельствует не только о больших затратах на приобретение инструмента, но и о его высоком качестве. Со временем траты окупаются.

Если выбор остановлен на буре с мотором, сопоставьте стоимость топлива и обслуживания конструкции.

Также стоит учесть рекомендации по использованию инструмента.

• Скорость выполнения бурения должна соответствовать скоростному режиму бура. Превышение может привести к быстрому износу деталей и приведению инструмента в нерабочее состояние.
• До начала бурения проверьте работу аппарата на холостом ходу, убедитесь, что все части работают исправно.

О том, как выбрать бур для скважин, смотрите в следующем видео.

Источник: automotogid.ru