Порядок работы
Общий алгоритм действий. Конкретный перечень мероприятий определяется индивидуально, с учетом местной специфики.
Подготовка места бурения
Заключается в зачистке и выравнивании почвы для дальнейшего монтажа МБУ и размещения емкостей для промывочной жидкости.
Сборка и горизонтирование установки
Последнее – весьма существенно. Если инструмент пойдет в грунт хотя бы под небольшим углом, то при таких условиях бурения долго не выдержит, да и монтаж обсадных колен существенно осложнится.
Размещение технологических емкостей
Если есть возможность пополнять запасы воды (например, из системы водопровода), то это учитывается при выборе места. В расчет берется и длина соединительного рукава «резервуар – ствол».
Особенность – нужно учесть, что поступающая из ствола жидкость должна куда-то деваться. При раскачке скважины (но это будет потом, по окончании бурения и монтажа обсадных труб) она попросту отводится. В данном же случае вода поступает туда же – в емкость («приямок»), то есть циркулирует по кругу. Поэтому первый после МБУ резервуар выполняет функцию фильтра, то есть производит очистку технологической жидкости от крупных фракций. В процессе бурения он периодически очищается.
Помпа
Точка ее расположения определяется удобством использования и все теми же линейными параметрами шлангов. Один – в емкость, другой – к МБУ.
Все остальное – достаточно просто. Бур «вгрызается» в грунт, а мотопомпа подает подготовленную жидкость, которая укрепляет стенки шурфа и одновременно охлаждает рабочий инструмент.
Если данную технологию сравнить с методикой «сухого» бурения, при которой приходится периодически вынимать из шурфа инструмент (вместе с почвой), чистить его, загружать обратно, то преимущества очевидны.
Целесообразнее закачивать раствор глины, который несложно приготовить с помощью эл/дрели и насадки-«бабочки» (порядка 185 – 205 рублей; продается в любом специализированном магазине). По консистенции он должен напоминать кефир. Такая подготовка дает двойной эффект – стенки укрепляются, а расход жидкости снижается.
По всей глубине грунт неоднороден, и в процессе проходки инструмент встречает различные его слои. Исходя из их состава, следует корректировать «рецепт» технологического раствора.
Выбор места для скважины
Первым делом, при бурении скважины, необходимо подобрать место. Сделать это достаточно просто, если следовать необходимым рекомендациям. Как правило, больше всего при выборе места опираются на экономический аспект и это понятно, ведь чем ближе будет вода к дому, тем меньше придётся тратить денег на рытьё траншей и покупку труб для установки развязок.
Само собой, что экономия — это важный критерий, но всё-таки нельзя располагать скважины близко к дому. Расстояние объекта должно быть не меньше трёх метров от частного дома
Кроме того, важно следить, чтобы был лёгкий доступ для буровых машин. Они достаточно габаритные, поэтому ворота и заезд, должны быть не меньше трёх метров
Бурить можно только в местах, где почва имеет относительно ровную поверхность, и, главное, чтобы вверху не было электропроводок на расстоянии двух метров, а под землёй не проходили провода или трубы от коммунальных систем. При рытье скважины нужно рассчитать сразу, куда будет сливаться техническая вода
Важно также помнить о том, что впоследствии на объекте нельзя строить никаких зданий, и особенно это касается места, где находиться артезианская вода. Артезианские воды находятся под большим давлением
Канатно-вращательное бурение
Метод привлекает специалистов высокой производительностью, простотой и скоростью механизированного строительства скважин, своей ценовой доступностью. Технология предусматривает использование полой штанги, в которую для удаления грунта подаётся буровой раствор, в котором содержится бентиновая глина. Вещество обеспечивает дополнительное укрепление стенок забоя, чтобы не допустить их обрушения.
Выпускаемые установки отличаются переносной конструкцией и компактными габаритами, что даёт возможность их применение на участках с плотной застройкой, сложным доступом. Диаметр трубы – до 125 мм, скважины – до 200 мм. Пространство между ними заполняется гравием фракцией 520 мм. Такое техническое решение продляет срок службы точки водозабора, улучшает её эксплуатационные характеристики, срок службы.
Типы бурения скважин
На сегодняшний день существует довольно большое разнообразие типов бурения скважин для питьевой воды, но более распространенными считаются:
- Роторное бурение;
- Бурение при помощи ударно канатного оборудования;
- Бурение буровым патроном;
- Гидравлическое бурение;
- Шнековое бурение;
- Абассинский колодец.
Все напрямую зависит от типа почвы и глубины скважины.
- Первый тип бурения зачастую применяется для того, чтобы пройти сложные участки известняка или скальных пород. Благодаря специальной установке с большим долотом на конце, любая порода разбивается под воздействием шарошения, а буровая установка поднимает разбитую породу на поверхность. Непосредственно на буровой установке расположен роторный механизм, который приводится в действие мощным двигателем внутреннего сгорания на поверхности. Для повышения эффективности и производительности, на штангу одеваются специальные грузы, которые позволяют существенно повысить центр тяжести и улучшить проходимость труднодоступных пород.
- Второй тип бурения считается методом прошлого века, поскольку им пользовались еще в те времена, когда в древнем Китае были известные императоры. Груз с конусной формой кидали с определенной высоты, за счет чего грунт раздвигался, после чего его уплотняли максимально сильно, чтобы стенки не осыпались. На сегодняшний день рабочие при таком методе используют специальные цоколи, внутри которых и происходит раздвижение грунта. Отработанный грунт попадает в желонку, которую вытягивают и вытряхивают. Такая последовательность продолжается до тех пор, пока не будет, достигнут, нужен уровень бурения. Такой метод зачастую применяется на тех участках, где грунт песчаный или с большим содержанием уровня влажности. Для глиняных грунтов, рабочие применяют стаканы. Если почва каменистая, то первые слои проходят буровым патроном.
- Третий тип бурения используется в тех случаях, когда рабочим нужно пробурить скважину глубиной до 300 метров. Такое бурение осуществляется при помощи телескопических наконечников. Это говорит о том, что первая часть буровой установки будет широкой, а каждая последующая гильза, которую рабочие установят, для прохождения глубины будет постепенно уменьшаться в диаметре.
- Последний метод, который называется гидробурение, использует в своей технологии водяную струю под огромным давлением с небольшим соплом. Такой тип считается менее продуктивным, чем все остальные, поскольку подходит только для рыхлой почвы с повышенным песчаным эквивалентом. Но, несмотря на тот факт, что такой метод считается максимально простым и быстрым, уплотнительные гильзы необходимо подготовить заранее, чтобы потом попросту установить их и предотвратить обрушение почвы.
Гидробурение весьма не эффективный метод, поскольку максимальная глубина скважины не будет превышать отметку в 15 метров, па диаметр при этом составит от 5 до 30 сантиметров.
- Шнековое бурение – считается на сегодняшний день наиболее эффективным способом бурения скважин для питьевой воды, поскольку специальный бур и винтовые лопасти позволяют не только разрушать каменистую и глинистую породу, но еще и выводить ее на поверхность без необходимости менять патрон. Даже геологи используют такой тип бурения для того, чтобы разведать породу, которая залегает глубоко под землей. Но если вовремя не установить обсадные гильзы, то грунт может осыпаться в скважину и все придется начинать с самого начала. Гильзы забиваются при помощи мощных установок, которые при этом не повреждают резьбу, а вода подается наружу при помощи вакуумного насоса глубинной конструкции.
- Бурение под названием Абиссинский колодец имеет целый ряд преимуществ. Качество воды будет наиболее высоким даже в том случае, что скорость напора будет составлять порядка 30 литров в минуту. Такой колодец можно соорудить даже в своем подвале, что существенно облегчит подачу воды в дом.
Поэтому каждый человек выбирает тот метод, который подходит для его участка лучше всего.
Разведочная шахта
Этот тип скважины отличается меньшим диаметром, бурение обычно проводят самым быстрым и малозатратным вращательным методом, или шнековым (если глубина скважины менее 50м). Если шахта предполагается глубокой, используют колонковый метод.С помощью разведочной скважины проводятся следующие операции:
- производится замер глубины залегания водоносного горизонта
- берут пробы грунта из водоносного слоя для определения его водоемкости, уровня качества воды
- берут пробы грунта из водоупорного слоя, чтобы узнать степень его надежности, определить возможность проседания выработки или ее засыпания
Совет бывалого дачника
При расчете мощности насоса нужно учитывать две величины:
- Высота водяного столба. Это расстояние от водяного зеркала до поверхности земли.
- Дальность передачи воды по горизонтали. В расчет закладывается расстояние от скважины до дальнего потребителя.
Высота водяного столба – показатель, который должен соответствовать мощности насоса. Принято считать, что каждый киловатт позволяет поднять воду на 10 метров. Мощность насоса предусматривается создание требуемого давления в трубопроводе, чтобы каждый потребитель мог функционировать в нормальном режиме.
Рассчитывая требуемое количество воды, нужно учитывать норму потребления в регионе, если речь идет о поливе. А для бытового использования нужно сложить весь расход, как будто все точки включены. При этом производительность насоса не может быть большей, чем дебит скважины. Поэтому когда скважина готова замеряют, сколько жидкости в нее поступает за один час.
Принцип и технология работы
Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку, но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.
Станок колонкового бурения работает на высоких оборотах с момента запуска и до завершения технологического процесса. Это обусловливает тот факт, что колонки для скважины быстро изнашиваются под воздействием высоких нагрузок. Впрочем, скорость вращения можно регулировать, например, если надо пройти участок с мягкими породами, что склонны к осыпанию.
Для продления её жизнеспособности применяются специальные устройства, которые снижают вибрационные действия. Колонковый способ предполагает обязательную процедуру промывки. Буровой станок колонкового бурения использует для этих целей воду или специальные растворы, которые способствуют защите скважины от разрушений и обвалов.
Алмазное устройство осуществляет бурение только по краю. Внутренняя порода заполняет ствол шнека и поднимается на поверхность. Колонковый способ предполагает, что все используемые в работе инструменты соответствуют соосности формируемой скважины.
Установки для колонкового бурения на автомобильном шасси
Для этих целей необходим специальный твердосплавный инструмент. Алмазное породоразрушающее устройство подлежит замене или восстановлению в случае потери своих физических кондиций. Новую коронку перед использованием следует обработать бурильным долотом. В некоторых случаях достаточно просто заменить кольцо с резцами на коронке.
После того, как механизмы бурового станка колонкового бурения выполнили свою миссию, в работу включаются шнековые машины, которые завершают процесс бурения скважины.
Особенность технологии гидробурения
По сути, это комплексная работа, в которой сочетаются процессы непосредственного бурения и размягчения грунта. На почву воздействует не только инструмент, но и давление жидкости, и грунт после разрушения вымывается на поверхность. Работу можно значительно ускорить, если добавить в напорную воду какой-либо абразив (к примеру, кварцевый песок), охотничью дробь (стальные шарики) или что-то подобное. Это существенно повысит эффективность дробления твердых сегментов (пластов, кусков) грунта.
Плюсы
- Компактность оборудования, следовательно, возможность ведения бурения на ограниченном сегменте, без риска нанесения ущерба обустроенной территории.
- Высокая скорость технологических операций и сокращение их числа.
Минус
Придется немного потратиться на средства механизации, так как самодельным буром даже при небольшой глубине проходки явно не обойтись.
Основные способы бурения скважин под воду
Бурение скважины своими руками вполне реально и доступно, если есть необходимые гидрогеологические сведения. Выбрав способ, как бурить скважину на воду, следует правильно определить место для ее установки. Рядом не должно быть канализации, сливных ям, других коммуникаций, которые могут загрязнять воду. Нужно также учитывать расстояние от жилья, куда планируется подавать воду.
Видов бурения вручную, с использованием различных механизмов, приспособлений, сложной техники достаточно много: от простейшего забивания до гидробурения.
Ударное бурение – самый недорогой и простой способ обеспечить участок питьевой водой
Способы сверления скважин на воду различаются в зависимости от того, по какой технологии разрушается порода. Существует бурение:
- ударное;
- вращательное;
- смешанного типа.
Шнековое бурение
Данный метод используется для устройства песчаных скважин. Обычно шнековое бурение скважин воды производится в относительно мягком, рыхлом или мерзлом грунте. Шнек – это труба, обвитая металлической лентой. Посредством вращения винтообразное устройство углубляется, выдавая на поверхность выбранный грунт. Часто при данной технологии за шнеком-винтом опускается обсадная труба, которая закупоривает стены и не дает земле осыпаться. Данный способ имеет ряд достоинств:
- хорошая скорость;
- нет необходимости промывки;
- уплотняются стенки скважины.
Если шнековое бурение ведется на участке с мягким или рыхлым грунтом, то лопасти долота следует располагать под углом от 30 до 60 градусов относительно забоя. Если же бурение скважин таким методом производится на более плотных отложениях, в основе которых гравий и галька, то лопасти должны находиться под углом в 90 градусов относительно забоя. Определять угол при ведении работ необходимо в зависимости от твердости почвы, с которой предполагается работать.
Из всех способов самостоятельного бурения наименее результативным можно считать шнековый
Глубина шнекового бурения скважины проводится на размер одной штанги, которая затем поднимается наверх и наращивается дополнительной штангой. После этого бурение может быть продолжено. Диаметр шнековой скважины составляет от 6 до 80 см.
Роторный способ бурения
Роторное бурение относится к вращательным способам: ротор, расположенный на поверхности, приводит в движение долото, опущенное в скважину. Долото дополнительно утяжеляют («нагружают») трубами, чтобы увеличить степень измельчения грунта.
При роторном бурении обязательно осуществляется промывка. С помощью этого процесса быстро удаляется отработанная порода, при этом скважина остается чистой, что позволяет беспрепятственно вставлять обсадку.
Промывка бывает двух видов: прямая и обратная. Прямая промывка производится глинистым раствором, который быстро убирает отработанные породы и укрепляет стенки, так как глина исключает кольматацию пласта. Обратная промывка водой применяется для очищения от шлака затрубного пространства.
Роторный способ бурения скважин является одной из разновидностей вращательной технологии
Преимущества роторного бурения:
- мощность применяемого оборудования, позволяющая разбивать породы любой твердости;
- долговечность пробуренной скважины (прочность стенок);
- возможность выполнять бурение на ограниченной территории вследствие небольших размеров буровой установки.
Недостатками данной технологии можно считать сложность работы при минусовой температуре и невысокую скорость бурения.
Важные моменты в обустройстве скважины
Процесс бурения достаточно монотонный, но требует постоянного наблюдения. Когда пилот-забурник достиг водоносного горизонта – можно считать, что первый большой этап работ выполнен! Теперь нужно обустроить скважину.
В первую очередь, надо определиться с материалами для обсадной колонны. Это могут быть пластиковая, стальная (без покрытия) или оцинкованная труба. Надо понимать их отличия, а также понимать на что влияет диаметр колонны.
Пластик против металла
Благодаря настойчивой рекламе производителей полимерных изделий, в представлении у потребителя сложился стереотип о «вечном» пластике.
ПНД и НПВХ, используемые для изготовления обсадных труб, действительно не разлагаются, не впитывают и не выделяют вредных веществ. Но и металл под землей ведет себя точно так же. В условиях недостатка кислорода сталь покрывается плотным слоем патины (закиси железа), которая защищает металл от дальнейшего окисления. С бактериостатическими свойствами (способностью останавливать рост бактерий) там тоже все в порядке.
Бесспорное преимущество пластика заключается в его дешевизне, но есть и серьезный недостаток. Ни ПНД, ни НПВХ не выдерживают сдавливания «нестабильными» и крупнообломочными породами. В результате обсадная колонна дает трещину, а из крана течет смесь артезианской и грунтовой воды.
Другое дело — двухтрубные обсадные колонны: снаружи металлическая труба, а внутри — пластиковая. Они стоят несколько дороже, но по надежности превосходят любые однотрубные системы.
Оцинковка или сталь?
Некоторые подрядчики предлагают для обустройства обсадной колонны оцинкованную трубу. Преимущество то же – низкая стоимость. Но дело в том, что оцинкованные трубы изначально предназначались для монтажа систем полива, то есть для транспортировки технической воды. А мы же хотим питьевую!
Через некоторое время, гальваническое цинковое покрытие под землей, вместо защиты, становится источником преждевременного разрушения стенок трубы. Разные потенциалы железа и цинка, плюс блуждающие статические токи — и вместо герметичной колонны мы имеем «дырявое сито».
Кроме того, в процессе электрохимических реакций выделяются так называемые гальванические газы, которые скапливаются над поверхностью (зеркалом воды) и частично растворяются в ней. В скважине создаются условия для размножения бактерий. Качество воды ожидаемо ухудшается.
Необходимое оборудование
Бурильная установка
Для неглубокой скважины достаточно и малогабаритной (аббревиатура – МБУ). Покупать ее не имеет смысла, так как после окончания работ техника более в хозяйстве востребована не будет, ведь она выполняет лишь весьма специфические операции. Кого интересует цена, то можно указать минимальную стоимость простейших моделей – порядка 100 000 рублей (15 «лошадей», глубина бурения не более 90 – 100 м, и то, при определенных условиях и не каждым инструментом).
Стоит учитывать, что не все МБУ в своем составе имеют нагнетательное устройство. Возможно, мотопомпу придется или приобретать, или арендовать отдельно. Бензиновые модели, которые подойдут не просто для откачки грязной воды, а для подачи жидкости под нужным давлением, стоят от 28 000 рублей, дизельные – еще дороже. Приблизительная цена «проката» – от 650 до 1 000 руб/сутки.
Запас воды
Чтобы в процессе работы не тратить время на ее поиски (дополнительно), следует рассчитывать примерно на 15 м³. Этого вполне хватит, так как глубокую (артезианскую) скважину своими руками пробурить не получится, поэтому и заниматься этим никто не будет. Ориентируясь на такой объем, придется подбирать резервуары – по вместимости и количеству.
Если скважина планируется небольшая, то поступают таким образом. Около места предполагаемого бурения делают «приямки». Они имеют форму ванночек, выкапываются непосредственно в грунте и соединяются переливным желобом (лотками). В них и загружается вода, необходимая для закачки в шурф. Размеры «приямков» выбираются произвольно, исходя из потребного количества промывочного раствора.
Песчаные скважины
Схема песчаной скважины.
Бурятся шнековым способом — проходка осуществляется в мягких горных породах: суглинках, песке и галечнике. Диаметр выработки ≥100 мм.
По глубине различают песчаные скважины 2 типов:
- до 40 м — на слой верхнего залегания с дебитом 1 м³;
- 40-90 м — глубокие стволы с расходом воды в 2 раза большим.
В пробуренную выработку опускается обсадная колонна из металлических или пластиковых труб с фильтром в призабойной части скважины. Подъем воды производится погружным насосом.
Достоинства и недостатки
Основное преимущество — шнековый способ бурения, позволяющий построить скважину за 1-2 дня без особых усилий. Механизация всех операций обеспечивается конструкцией бурового станка на самоходном или передвижном шасси.
Другие достоинства:
- чистота воды;
- разрешение на строительство водозабора не требуется;
- срок эксплуатации — до 30 лет.
Недостатки отмечаются на скважинах малой глубины: зависимость дебита от осадков, чувствительность состава воды к загрязнениям поверхности на участке расположения выработки. Другой минус уже обозначен — склонность к заиливанию водоприемника.
Ударно-канатное бурение
Работы выполняются с применением бурового снаряда Шитца. Технология предусматривает дробление пластов грунта с последующим извлечением частиц из скважины. Для извлечения рабочего инструмента из забоя используется лебёдка с тросом. При первоначальном бурении возможно применение бура, диаметр которого превышает 500 мм.
Среди преимуществ использования ударно-канатного способа выделяют высокое качество скважины. Это связано с уплотнением грунта в процессе бурения, из-за чего стенки забоя укрепляются. Технологию успешно применяют на участках с песчано-глинистым, сыпучим грунтом, с породами, которые обладают способностью поглощать промывочную жидкость.
Нет необходимости в использовании технологического раствора, снабжении места строительства водой и глиной, что снижает затраты на бурение скважин. Недостаток способа – сравнительно низкая скорость ведения работ. С его помощью невозможно строительство наклонных скважин или участках с грунтом пород высокой плотности.
