Как бурить скважину для колодца
Для бурения скважин во влажных и сухих песках применяют желонку и ложку. Водоносные и чистые сухие пески проходят только желонкой, добавляя в скважину немного глины и воды. Как только песок утрамбуется и не схватывается желонкой, устанавливают долото. От начала до конца бурение происходит в обсадных трубах и продолжается до тех пор, пока нижняя обсадная труба не войдет в нижележащие водоносные породы.
Не допускается во время бурения, чтобы буровой инструмент входил в песок ниже башмака обсадной трубы более чем на половину длины инструмента. Это дает возможность избежать обвала почвы и захватывания инструментом песка. В песках-плывунах бурение выполняют ударным способом желонкой с одновременной обсадкой труб. В этом случае применяют длинную до 3 м желонку с хорошо пригнанным клапаном.
В гравийный породах и галечниках бурение ведут долотом и желонками с клапанами. К ударной штанге крепят долото и ведут работу то долотом, то желонкой. По мере углубления в скважину устанавливают обсадные трубы. В твердых и вязких глинистых породах бурение выполняют без обсадных труб при помощи зубильного долота и желонки. Можно работать одной желонкой без клапана или змеевиком и буровой ложкой. При бурении в плотных грунтах сначала их рыхлят в забое зубильным долотом на глубину 50 см. Затем инструмент поднимают и опускают желонку с клапаном для извлечения породы. В сухую глину добавляют воду (2 ведра после каждого поднятия инструмента). Мягкую вязкую породу выбирают желонкой без клапана или снимают с нее башмак.
Змеевиком и ложкой бурят слабые и вязкие глины. После нескольких оборотов, углубив инструмент на 50…60 см, каждый раз его поднимают на 15 см, очищают, промывают, добавляют в скважину воду и вновь опускают. Если инструмент вручную поднять невозможно, вместе с колонной его поднимают вверх, используя рычаги. Для этого на штанге или трубе крепят муфту, ставят около штанги 2 козелка, кладут на них рычаги таким образом, чтобы они своими концами находились под муфтой. На длинные концы рычагов нажимают, прижимают их книзу и тем самым поднимают штангу или трубу.
Выше первой муфты крепят вторую и ставят под ее подставки, удерживая тем самым штангу или трубу, чтобы они не опускались. Затем операцию повторяют. В глинистых породах с галькой и валунами диаметр скважины должен быть 150 …200 мм. Так как обычное бурение невозможно, применяют долбление пирамидальными долотами. Раздробленные валуны извлекают из скважины желонкой. Ставят обсадные трубы. В зависимости от породы необходимо частично или полностью извлекать из скважины обсадные трубы, особенно после установки фильтра и его обнажения.
Перед началом бурения необходимо знать хотя бы ориентировочно характер грунта, так как это важно для приготовления нужного инструмента, а также на какой глубине может встреться вода. При штанговом вращательно-ударном ручном бурении скважины глубиной до 20 м и диаметром до 76 мм работать можно без треноги. Такую могут пробурить три человека. Для бурения скважины диаметром 150…200 мм с трубами длиной до 4…5 мм необходима тренога. Но так как масса треноги составляет около 300 кг, для ее установки необходим подъемный кран и несколько человек.
Чтобы пробурить неглубокую скважину, можно применить и более легкую треногу. Работать с такой треногой легче, для ее обслуживания нужно меньше людей.
Техника бурения
Прежде всего роют шурф, опускают в него инструмент, бурят, затем поднимают колонную (свинченные трубы) с инструментом лебедкой или воротом. Очередную штангу наращивают тогда, когда конец предыдущей находится выше уровня земли не более 1 м. В процессе бурения через каждые 50…60 см углубления инструмента в породу его извлекают для очистки и таким образом выполняют бурение скважины до нужной глубины. При необходимости ставят обсадные трубы. Мелкое вращательно-ударное бурение без треноги выполняют с помощью нескольких коротких штанг (труб) длиной 1,5…2 м. Когда ими будет пробурена скважина на глубину штанги, короткие вынимают и заменяют их длинной штангой.
В скважину штанга с инструментом или обсадная труба должна направляться строго вертикально. Поэтому начальная стадия бурения называется забуриванием. При забуривании два человека вращают бур (штангу с инструментом), третий направляет ее точно по вертикали, проверяя отвесом. Вместо этого можно устроить легкую треногу или прочно закопать в землю два столба с прибитой толстой жердью или доской. К треноге или жерди приставляют обсадную трубу строго вертикально, прочно ее закрепляют, вставляют бур и начинают бурение.
Можно начинать бурение иначе. Над шурфом устанавливают треногу, для определения центра тяжести скважины через блок пропускают отвес, находит точку и придвигают в этом место доски кромками для будущей щели. На доске в стыке кромок отмечают центр, обводят из него окружность, равную диаметру муфт штанги или обсадой трубы, если ее вставят в первую очередь. Доски снимают, вырезают отверстие по обведенной линии, затем их снова ставят строго на место и укрепляют.
В отверстие опускают отвес из доски или пластины, уложенные на дне шурфа. Снова находят центр доски, обводят из него окружность, снимают доски и выполняют отверстия. Оба отверстия должны быть расположены одно над другим на одной вертикали. После этого доски на дне шурфа крепят к подкладкам. При таких способах забуривание будет происходить строго вертикально как вручную, так и с треноги.
Далее в отверстие вставляют колонну с инструментом и пробуривают начальную скважину нужно глубины (не менее 1 м, но чем глубже, тем лучше, считая эту глубину от уровня пола шурфа). Если стенки скважины сложены из устойчивой плотной породы, то можно бурить без обсадки на всю длину первой обсадной трубы.
Если породы неустойчивые, в шурфе пробуривают змеевиком или ложкой начальную скважину глубиной более 1 м, но также вертикально. Опускают туда обсадную направляющую трубу с башмаком, после чего ее завертывают или забивают. На трубе на высоте 1 м от поверхности земли закрепляют хомут и начинают бурение, небольшими толчками вращая трубу по ходу часовой стрелки. Башмак обрезает стенки скважины, что способствует опусканию трубы. Если от обычных толчков обсадная труба не опускается, то сначала ее вращают против часовой стрелки. Срезаемая башмаком обсадной трубы порода заполняет скважину и приводит к прекращению осадки трубы в скважину. Поэтому периодически необходимо очищать трубу от породы желонкой.
По мере заглубления штанги с инструментом в породу хомут на ней переставляют так, чтобы он был на расстоянии 1 м от настила. Штанги наращивают по мере надобности, пользуясь короткими или нормальными по длине трубками. Скважины малых диаметров в мягких породах глубиной до 30 м выполняют ложкой или змеевиками.
Змеевик применяют в плотных породах – глинах, суглинках. Работать им быстрее, чем ложкой, но он плохо удерживает породу, которая при подъеме инструмента часто падает в скважину. Во влажных грунтах инструмент через каждые 10 см следует поднимать из забоя. По мере бурения осаживают и обсадные трубы, но так, чтобы буровой наконечник был ниже башмака обсадной трубы. За один прием им обычно пробуривают не более 40 см.
Если ложками и змеевиками бурить в сухих породах, то для повышения производительности труда перед опусканием инструмента в скважину вливают по 1 л воды при каждом опускании. Вода размягчает породу, которая прилипает к инструменту, и одновременно является смазкой, облегчающей его вращение.
Применяя ударное бурение, после каждого удара следует поворачивать инструмент на 1/8 или 1/10 его окружности, что необходимо для получения круглой скважины. Повороты делают с помощью укрепленного на штанге дополнительного хомута. Долото над забоем поднимают в зависимости от породы в среднем на 40 см. Масса инструмента должна быть из расчета 2 кг на мм лезвия плоского долота. Во время бурения наносят 8…12 ударов в минуту. Выполняют эту работу при помощи специальных конструкций для ударного бурения или применяют балансир. К концу длинного плеча балансира крепят 2…4 веревки с деревянными ручками на концах. Нагибая за эти веревки длинное плечо балансира книзу, а затем быстро опуская, производят удары буровым инструментом по забою скважины. Вращая штангу или обсадную трубу, как правило, вокруг нее не ходят, а передают рукоятки шарнирного хомута один другому.
Довольно часто обсадную трубу не завертывают, а забивают в породу деревянным молотком массой 5 кг. Для защиты концов трубы с резьбой от повреждения на них надевают специально изготовленные деревянные муфты или укрепляют отрезки стволов дерева. Эту первую обсадную трубу осаживают на глубину 4…5 м, потом ее заглубляют ударным или вращательным способом, что зависит от качества грунта.
Далее буровой инструмент работает внутри обсадных труб с чередованием операций: сначала бурят, затем извлекают порода, далее вставляют инструмент обратно в трубу, опять бурят и т. д. Опускание труб продолжается до тех пор, пока сила трения не воспрепятствует их дальнейшему опусканию и трубы не остановятся. После этого внутрь трубы свободно вводят трубу меньшего диаметра, и бурение возобновляют в той же последовательности. Практически трубы одного диаметра могут быть углублены в породу в среднем на 40 см. Для забуривания в штанге мелом делают отметку на высоте 50…70 см от настила. Практически отметку делают на длину инструмента.
Прекращают бурение, когда отметка вплотную приблизится к настилу. После этого штангу с инструментом (наконечником) извлекают из скважины вместе с захваченной породой, очищают инструмент и снова опускают в скважину. При каждом опускании штанги с наконечником для очередной проходки на штанге делают мелом отметку на длину инструмента.