Шнековое бурение скважин: особенности технологии и снаряда для бурения вручную и установкой

Бурение свай – назначение и последовательность действий при выполнении буровых работ

Бурение скважин под сваи – проверенный на практике технический прием, предназначенный для решения следующих задач:

• строительства новых фундаментных оснований, обладающих повышенной устойчивостью к подвижкам проблемного грунта;
• укрепления фундаментных основ ранее построенных зданий и повышение устойчивости строительных конструкций.

Серьезная особенность технологии – возможность выполнения бурильных мероприятий на протяжении круглого года. Процесс бурения не оказывает отрицательного влияния на фундаменты рядом находящихся строений. Формирование каналов в грунте и монтаж свайных опор – стадии общего процесса по созданию свайной фундаментной основы

Важно соблюдать непрерывность операции и придерживаться требований технологии

Работы по бурению каналов и монтажу свай выполняются по следующему алгоритму:

• производится установка специального оборудования для буровых работ;
• выполняются мероприятия для обеспечения неподвижного состояния техники;
• бурится скважина заданной глубины и диаметра в зависимости от требований проекта;
• консервируется поверхность шурфа глиной или опускается инвентарная труба;
• устанавливается и фиксируется в пробуренном канале арматурный каркас для фундамента;
• заливается подготовленной бетонной смесью полость с арматурной решеткой.

При выполнении буронабивных мероприятий учитывайте следующие моменты:

• используйте проволоку для армирующих конструкций диаметром 8-14 мм;
• применяйте марочный бетон из цемента марки М400 или М500;
• не допускайте осыпания породы в пробуренный шурф;
• осуществляйте бетонирование на протяжении 8 часов после бурения.

Продавливание

Если при проколе грунт, вытесненный из скважины, попросту «вдавливается» в стенки скважины, то при продавливании он, подобно керну при колонковом бурении, поступает в снаряженную ножом трубу, что позволяет работать с трубами гораздо большего диаметра (до 2000, а отдельных случаях даже 3000 мм). Проталкивание трубы, как и при проколе, осуществляется домкратами.

Давление передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. Труба (стальная или железобетонная) вдавливается циклически, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Прилагаемое усилие до 3000 кН. Возможно использование виброударных установок, гидроразмыва, комбинации гидромонитора, размывающего грунт, и шнека, его удаляющего.

Длина продавливания составляет обычно до 100 м. Cкорость проходки при применении гидравлических домкратов – до 10–12 метров в смену. Работы могут вестись как с разрушением, так и без разрушения старой трубы.

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.

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.

Что такое шнековое бурение скважин для воды?

При наличии в регионе (на участке) легких грунтов малой или невысокой плотности для устройства индивидуальных источников воды целесообразно применять шнековое бурение скважин. Для того, чтобы бурить вращательным способом, необходимо соответствующее оборудование и знание технологии. В большинстве случаев бурение шнеком осуществляют специализированные бригады, особенно, когда речь идет о скважине значительной глубины. Для проходки неглубоких колодцев применяют небольшие шнековые бурильные станки, или ручные буры, работающие по схожему принципу и предполагающие приложение человеческой силы. В чем преимущество шнекового бурильного оборудования и есть ли у него недостатки, — об этом прочитаете в статье.

Шнековое бурение: технология и ее особенности

Шнековое бурение относится к одному из видов вращательного бурения. Сам термин «шнековое» происходит от слова «Schnecke», что в переводе с немецкого означает винт, завиток, улитка.

Особенности выполнения работ

Этот вид бурения существенно отличается от других видов, в частности, в том, что при этой работе выполняется удаление разрушенной породы и ее транспортирование по скважине не потоком очистного агента, а за счет вращения колонны.

Шнековое бурение очень широко распространено, является универсальным способом, используемым для проходки скважин небольшой глубины в мягких или рыхлых породах. Этот способ удобен для выполнения работ в галечных породах. Он также широко распространен в сейсморазведке, разработке взрывных скважин, при инженерных исследованиях гидрогеологической направленности, геологических съемках, поиске полезных ископаемых.

Шнеки буровые в процессе работы разрыхляют и дробят породу, а затем перемещают полученный продукт к устью скважины на специальном шнековом транспортере. Технология работы включает три главных момента. Это: процесс охлаждения инструмента, задействованного в разрушении породы, транспортировка на поверхность продукта разрушения и укрепление стен полученной скважины поднимаемыми породами.

Широко применяют для работы с рыхлыми породами двух- или трехлопастное долото, имеющее плоские или спиральные лезвия. В тех случаях, когда шнековое бурение выполняется для работы с породами средней твердости, требуется более высокая износостойкость, поэтому используют долото округленного профиля, насыщенное твердыми сплавами.

При проведении работ используются высокотехнологические специальные установки. Скорость бурения огромна, поэтому требования к установкам – мобильность и высокая транспортабельность. Установки изготавливают переносными или же самоходными.

Главная положительная особенность шнекового бурения — непроизвольное самозакрепление стен скважины разрушенной породой при ее подъеме по шнекам, так как она как бы «втирается» и создает эффект своеобразного оштукатуривания.

Заметное преимущество работы — достаточно высокая скорость, простота и небольшой ущерб инфраструктуре и окружающей среде.

Специалисты всего мира отмечают постоянный интерес к данному способу бурения и прогнозируют хорошие перспективы его развития.

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют

Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

20 фото кошек, сделанных в правильный момент Кошки — удивительные создания, и об этом, пожалуй, знает каждый. А еще они невероятно фотогеничны и всегда умеют оказаться в правильное время в правил.

Способы самостоятельного бурения

На сегодняшний день мастерами-самоучками на дому разработано несколько способов бурения скважин на воду вручную. Рассмотрим самые действенные из них.

Ручной шнековый метод

К способам самостоятельного бурения относят бурение шнеком, которое пользуется популярностью за счет доступности выполнения. Благодаря шнеку удается пробурить неглубокую скважину (до 40 м), воды из которой хватит на целый дом.

Шнековое бурение скважин основано на применении винтообразного стержня (шнека), на который крепятся стальные лопасти с буровым наконечником. Рабочие внедряют шнек в почву подобно штопору. Постепенно углубляясь, винтообразный стержень разрушает многочисленные почвенные горизонты. Отработанная земля выносится наверх металлическими лопастями.

Различают следующие разновидности шнеков:

• конструкции с углом от 30 до 60 градусов;
• стержни с режущими лопастями.

Первый вид шнеков удобнее для использования, так как лопасти с меньшим углом препятствуют опаданию измельченного грунта. В результате не происходит засорения скважины.

Работа малогабаритных шнековых конструкций схожа с работой ручного бура, но в движение их приводит электродвигатель.

Технология колонкового бурения

Колонковая технология бурения скважины отличается быстротой выполнения работ. Благодаря специальному оборудованию (похожему на трубу с колонкой) удается пробурить не один метр почвенного горизонта. 16-ти сантиметровая в диаметре труба способна быстро внедряться внутрь, подтягивая за собой специальный шланг.

Верх такой трубы имеет узел крепления, на который в процессе погружения наращивают полутораметровые штанги. Поэтапно наращивая технологическую колонну, получают необходимой глубины скважину.

Прочный металлический сплав составляет основу коронки с заточенными краями для резки плотных вкраплений. В зависимости от физико-механического состава почвенного слоя выбирают соответствующие размеры и формы коронок. При вращении трубы в почве формируется небольшое отверстие.

Долото помогает разбить на осколки структуру сверхтвердых скальных пород, после чего погружают трубу с коронкой.

Установка после бурения скважины колонковым способом обсадных труб укрепляет стенки конструкции. Чтобы не допустить поломки прибора, систематически глиняным раствором либо чистой водой заполняют снаряд.

Далее показано, какие инструменты понадобятся для колонкового бурения скважины под воду:

Ударно-канатный способ

Ударно-канатный метод основан на разбивании грунта за счет тяжелого бурового прибора, опущенного с высоты в 200 м. При этом следует использовать специальный буровой инструмент, включающий в себя:

• трос с забивным стаканом;
• лебедку, прикрепленную к другому краю троса;
• треногу.

Благодаря лебедке уменьшается прилагаемая сила, а редуктор с мотором позволяет автоматизировать всю работу. Основу забивного стакана составляет металлическая труба с заточенной кромкой для резки. Такая установка разбивает породы любой твердости. Желонка помогает извлекать рыхлые породы при бурении водоскважины.

Канатно-ударное бурение выглядит как разбивание специальным инструментом почвенного горизонта с удалением режущей желонкой захваченного хлама. Последний поднимается на поверхность. После освобождения стакана от хлама начинают очищать снаряд желонку.

Алгоритм работы выглядит так:

1. Копка ямы (1×1 м) глубиной около 0,5 м.
2. Установка в ее центре садового бура с последующим его заглублением до появления влажного песка.
3. Установка на его место конструкции с обсадными трубами с последующим фиксированием ее в почве кувалдой.
4. Извлечение желонкой обрушенной обсадки.
5. Наращивание обсадной трубы соответствующими отрезками с последующим их свинчиванием.

За несколькими ударами на поверхность обязательно поднимают желонку либо стакан для очищения их от грунта. Далее можно увидеть, как происходит бурение скважины под воду ударно-канатным методом:

Ударно-вращательный метод

Бурение скважины данным методом основано на использовании инструмента, способного одновременно выполнять вращение и удары. Благодаря этому работа протекает быстрее и в течение короткого времени удается обустроить необходимое гидротехническое сооружение. Особенно эффективна установка при неоднородности геологии.

Бурение ударно-вращательным методом возможно с задействованием треноги, благодаря которой погружение и извлечение бура происходит быстрее. Методика незаменима на рыхлых почвенных горизонтах, а также при извлечении глинистых включений – суглинков с супесями.

Виды обсадных труб для скважины

Мы уже знаем, что обсадные трубы — это такие изделия, которые выполняют функцию армирующего материала, а работа всей системы будет зависеть от их качества.

Сегодня для обсадки каналов своими руками можно использовать разные типы труб. Наибольшее распространение получили металлические, пластиковые, а также асбоцементные изделия. Ответ на вопрос, какую обсадную трубу для скважины лучше применять, зависит от предполагаемых условий эксплуатации (в первую очередь, это склонность грунта к подвижкам) и объёма планируемого водозабора. Сортамент данной продукции регламентирован требованиями ГОСТ 632-80. Узнать, какими трубами для скважины лучше укреплять её стены, в том числе и своими руками, вы сможете, ознакомившись с ниже приведённой информацией.

Трубы металлические. Эти трубы обсадные лучше использовать для артезианских скважин и в целом для сооружений на известняк и песок. Данные изделия устойчивы к любым механическим нагрузкам и отличается хорошей прочностью.

Главное преимущество металлических обсадных труб — высокая прочность

Диаметр стальных обсадных труб колеблется в диапазоне 114≤D≤508 мм. При толщине стенки 5-6 мм они прослужат не меньше 50 лет. Ещё один плюс – это оснащение стальных труб резьбой. Если вы ищете ответ на вопрос, какая труба лучшая для скважины, используемой с целью организации постоянной бесперебойной подачи воды, в пользу выбора стальной обсадки говорит следующий фактор. Как известно, любая пробуренная магистраль может заиливаться. А восстановление её работоспособности путём применения бурового инструмента возможно только при стальных обсадных трубах. С изделиями из другого материала сделать это не доступно.

Однако, чёрной стали присущи серьёзные недостатки. Прежде всего, это коррозия, которая обусловливает появление в воде ржавчины. Впрочем, эта проблема является легко устранимой трудностью, которую можно решить применением современных фильтров. На этом фоне гораздо весомее выглядит другой недостаток металлической обсадной трубы для скважины: высокая стоимость данного изделия в толстостенном исполнении. Поэтому использовать стальную обсадку рекомендуется для обустройства глубоких скважин с большим эксплуатационным ресурсом. Выполнять бурение неглубокой скважины на песок с экономической точки зрения лучше с использованием более дешёвого материала.

Пластиковые трубы. Аналитики рынка отмечают возросшую популярность пластиковых труб для скважины. Скважины на воду, укреплённые данными изделиями:

• имеют продолжительный эксплуатационный ресурс;
• химически нейтральны;
• в отличие магистралей, оснащенных обсадными трубами железными для скважин, не подвержены воздействию коррозии;
• не требуют для обустройства значительных материальных затрат. Причём, независимо от того, какая используется труба – из ПНД, ПВХ или из полипропилена.
• лёгкость монтажа своими руками.

Использование пластиковых труб значительно удешевляет обустройство скважины

Пластиковые трубы отличаются малым удельным весом, и для удобства соединения, как правило, оснащаются резьбой. Полная картина типоразмеров обсадного трубного ПВХ проката представлена в таблице №1. Изучив её, вы узнаете, какие диаметры наиболее часто применяются для реализации пластиковой обсадки.

Таблица 1

Диаметр номинальный, миллиметры	Длина трубы, миллиметры	Диаметр наружный, миллиметры
Раструба	Трубы.
200	3090	247	225
3090	241
175	3080	211	195
3080	205
150	3070	180	165
3070	176
125	5070	152	140
3070	152
5070	149
3070	149
2070	149
115	3070	137	125
5070	134
3070	134
5070	132
3070	132
2070	132
100	5070	132	113
3070	132
5070	125
3070	125
80	6000	101	90
3060	95

Помимо всего прочего, это, по сути, лучший стройматериал для создания фильтрующих колонн.

Из недостатков пластиковой обсадки стоит выделить слабую устойчивость к механическим нагрузкам. Повторно разбурить скважину такого типа очень проблематично, а иногда просто невозможно.

Асбестоцементные трубы. К основным преимуществам данных изделий относятся:

• стойкость к воздействию химически агрессивных сред;
• высокие антикоррозионные свойства;
• относительно небольшая цена.

Главный недостаток – повышенная хрупкость, ввиду чего без увеличения толщины стенки в данном случае не обойтись. Казалось бы, ничего страшного, ведь стоимость асбоцементной трубы невысока, поэтому толщину стенки можно и увеличить. Однако следует помнить, что такой обсадной трубе для скважины придётся бурить магистраль большего диаметра. А это ещё больше увеличит себестоимость монтажных работ.

Кроме того, сооружение фильтрующих колонн на базе асбоцементных труб не разрешается. Такую обсадку лучше применять для артезианских скважин на известняк глубиной до 100 метров.

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.

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.

Технологии при бурение скважин шнеками

Основными параметрами при бурении выступают количество оборотов на вращателе и поперечная нагрузка на инструменте. Согласно опытным расчетам при проведения работ при бурении оптимальные обороты привода инструмента должна находиться в пределах 110-190 оборотов в минуту. На более низких оборотах снижается скорость и в целом ухудшается процесс извлечения керна, при очень больших – могут наблюдаться колебания инструмента.

Технология бурения на воду шнеками, как правило, не предполагает чрезмерных усилий на бур. В не плотные грунты инструмент практически без сопротивления внедряется под собственной массой за счет кручения и усилителя реактивной тяги, формирующегося при высвобождения грунта разбитого грунта. Создание дополнительной осевой нагрузки допускается на бурении в плотных, сухих глинистых и твердых породах.

Бурение скважин шнеками в зависимости от классификации породы предусматривает возможность использования разных режимов, дополнительных операций и элементов оборудования:

• Песчано-глинистые грунты: суглинки, супеси, песчаные глины хорошо поддаются бурению с использованием долот с двумя или тремя лопастями при средней частоте вращения около 150 об/мин без использования принудительной подачи и нагрузки бурового инструмента.
• Проходка плотных вязких глин сопровождается налипанием грунта на долото и шнеки, что значительно усиливает их трение о внутреннюю поверхность скважин и усложняет транспортировку породы. Поэтому бурение таких пород осуществляется при небольшой скорости подачи – до 14 сантиметров в минуту и максимальной частоте вращения. Дополнительные приемы, упрощающие процесс бурения шнеками в вязких грунтах – закачка воды в скважину, расхаживание колонны, включение режима вибрации, периодическая очистка шнеков от налипшей породы.
• Скважины в неустойчивых грунтах, плывунах и насыщенных водой песках бурятся на высоких оборотах рабочего инструмента – более 210 оборотов в минуту с быстрой его подачей и одновременной установкой обсадных труб.
• Для бурения твердых горных пород – аргиллитов, глинистых песчаников и сланцев используются долота с твердосплавными резцами. При этом создается нагрузка величиной до 20 кН, а частота вращения выдерживается в пределах 110-120 оборотов в минуту.
• Грунты с мелкими гравийно-галечными включениями проходятся с высокой частотой вращения, достигающей 290 оборотов в минуту. Возможность возникновения вибрации нивелируется установкой над долотом 2-3 утяжеленных шнеков.
• Для бурения более крупных валунно-галечных отложений используется невысокая частота вращения – 25-45 оборотов в минуту. В данном случае риск появления вибраций отсутствует, поэтому в применении тяжелых шнеков необходимости нет. В процессе бурения крупные валуны и галька смещаются в сторону или разрушаются буром.

Бурение шнеками с разной степенью эффективности применимо ко всем типам грунтов за исключением сплошных скальных пород. Однако наиболее часто эта технология используется для проходки скважин в рыхлых мягких грунтах, не содержащих больших объемов твердых включений.

Как происходит шнековое бурение. Особенности рабочего процесса.

Перед началом работы в метре от будущей скважины выкапываем котлован для изъятого грунта. Грунт складируем в котлован по мере извлечения. Размер ямы зависит от глубины скважины: на 10 метров – кубометр.

Далее:

• Бур устанавливаем на специальные направляющие.
• Оборудуем опорные точки для шасси.
• Вращательную трубу фиксируем металлическими крепежами.

По завершении бурения:

• Поднимаем колонну, чтобы верхний буровой инструмент полностью вышел на поверхность, а следующий поднялся над ней примерно на 15 процентов.
• Фиксируем трубы швеллером.
• Извлекаем скобы, соединяющие трубу с буром.

Шнековый способ бурения скважин на воду

Популярность этого способа бурения скважин под воду объясняется его высокой эффективностью и простоте реализации. Шнековая технология основывается на сверлении породы вращающимся приспособлением. Роль режущей кромки сводится к разрушению грунта по направлению движения. После этого он в измельченном состоянии выносится на поверхность спиральным шнеком. Следует сказать, что наверху оказывается только 40-50 % породы: остальная часть материала уходит на уплотнение стенок. Как результат, дополнительная обсадка стенок в этом случае не требуется. Обсадную колонну вводят внутрь шахты по окончанию процесса.

Есть также интересный вариант с ручным изготовлением скважины на верховодку. Для этого в продаже имеется несколько моделей портативных буровых станков, позволяющих сооружать скважины глубиной до 50 м, при условии наличия на участке легких и средних грунтов (кроме песчаных). Данные приспособления очень популярны среди дачников и владельцев загородных домов. Для разового использования ручной станок можно арендовать

При этом важно понимать, что работы по бурению скважин на воду артезианского типа выполняются совсем другим оборудованием

Особенности бурения шнеком

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м

Такой способ проходки ствола хорош при наличии мягких грунтов с незначительным включением гравия и других скальных пород. Часто, если на пути шнекового бура встречаются крупные твердые элементы, процесс приходится прекращать, или подключать другие способы разрушения пород повышенной твердости.

Глубина бурения шнековым методом относительно небольшая, до 60 м. При благоприятных грунтах и сочетании с другими методами можно добиться более глубокой проходки ствола, — до 100 м. Такой углубленности хватает, чтобы гарантированно достать песчаные водоносные пласты, а в некоторых регионах, — артезианские. Шнековый метод, при всех своих преимуществах, имеет существенный недостаток, что заключается в сниженном притоке воды в обустроенную скважину. С другой стороны, есть еще одно преимущество в том, что при запуске колодца в эксплуатацию не приходится длительно заниматься его прокачкой, то есть очисткой ствола и фильтра от продуктов бурения (глина, песок и другие элементы грунта).

Бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости

Подытожив сказанное, можно обозначить плюсы и минусы вращательного способа бурения скважин для добычи воды. Преимущества таковы:

• высокая скорость работы;
• несложные технология и оборудование;
• нет необходимости промывки ствола при бурении;
• непрерывная доставка к устью разрушенных долотом пород;
• грунт извлекается без поднятия бурового инструмента;
• есть возможность добраться до основных водоносов, имеющих потребительскую ценность (песчаный и частично известняковый горизонты).

Недостатки бурения на воду шнековым способом следующие:

• ограниченная глубина;
• не каждый грунт подходит для проходки ствола шнеком;
• сниженный дебет скважины;
• большая нагрузка на привод шнекового бура.

Таким образом, бурение шнековым методом на воду, — явление весьма распространенное в регионах с грунтами, обладающими невысокими показателями твердости, и неглубоким залеганием качественных водоносов. При других условиях необходимо бурить иными способами, позволяющими преодолевать твердость скальных пород и достигать больших глубин залегания качественной воды.

Классификация и общая характеристика способов бурения

Процесс бурения состоит из разрушения породы на забое шпура (скважины) буровым инструментом и удаления продуктов разрушения (буровой мелочи) из него.

При всех способах бурения выполняются следующие основные операции: подготовка и установка бурильной машины для начала работ, бурение (разрушение породы) с очисткой забоя скважины от продуктов разрушения, наращивание бурового става для достижения требуемой глубины бурения и его разборка после окончания работ, смена изношенного бурового инструмента и передвижение машины на новую точку бурения шпура или скважины.

В настоящее время применяются вращательный, ударно-поворотный, ударно-вращательный и вращательно-ударный способы бурения шпуров и скважин (механические способы бурения), а также огневое и комбинированное бурение. Исследуется эффективность применения энергии ВВ при взрывном бурении скважин, а также высоковольтных электрических разрядов при электроимпульсном бурении.

При вращательном бурении инструмент вращается вокруг оси, совпадающей с осью шпура или скважины и одновременно с определенным усилием подается на забой. Величина усилия задается из условия превышения предела прочности породы на вдавливание на площади контакта режущих лезвий инструмента с породой. При этом происходит последовательное разрушение от вдавливания и скалывание частиц породы с забоя. Продукты разрушения удаляют с помощью витых штанг (при бурении шпуров), шнеков (при бурении скважин), промывкой забоя водой или продувкой воздухом.

На горных предприятиях применяют: вращательное бурение шпуров резцами с помощью ручных и колонковых сверл; вращательное (шнековое) бурение скважин резцами и алмазным инструментом с помощью буровых станков.

При ударном способе бурения инструмент (долото или коронка) наносит удар по забою и разрушает породу под лезвием. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, чем обеспечивается последовательное разрушение всей площади забоя и получение круглого сечения шпура или скважины.

При ударно-поворотном бурении обычным и погружными бурильными молотками (перфораторами) инструмент поворачивается прерывисто только в промежутках между ударами вмонтированным в молоток поворотным устройством. В некоторых конструкциях бурильных молотков поворот инструмента происходит в период нанесения удара поршнем по инструменту.

При ударно-вращательном бурении погружными пневмоударниками и бурильными молотками с независимым вращением удары наносятся по непрерывно вращающемуся инструменту. Разрушение породы при этих способах бурения происходит только в результате внедрения буровой коронки при ударах.

При вращательно-ударном бурении удары наносятся по непрерывно вращающемуся под большим осевым усилием инструменту. Разрушение происходит как в результате внедрения инструмента при ударах, так и вследствие скола породы при вращении инструмента.

Бурение шарошечными долотами выполняется как при ударном способе долотами чистого качения и при вращательно-ударном — долотами со скольжением, в которых зубцы, наряду с перекатыванием по забою, срезают породу скользящим движением вдоль поверхности забоя.

При огневом бурении разрушение породы на забое скважин происходит за счет термонапряжений, возникающих при быстром нагреве поверхности породы потоками раскаленных газов (2000°С), вылетающих из сопел горелки со сверхзвуковой скоростью (2000 м/с и более).

При взрывном бурении разрушение породы на забое скважин происходит последовательными взрывами небольших зарядов ВВ. Известны два метода взрывного бурения: патронный — с помощью патронов жидких или твердых ВВ, взрывающихся на забое от удара или детонатора, и струйный, при котором через бур на забой подаются жидкие компоненты ВВ (горючее и окислитель) и происходит формирование жидкого плоского заряда. Взрыв этого заряда вызывается впрыскиванием капли инициирующего состава (эвтектического сплава калия и натрия).

При электроимпульсном бурении разрушение пород на забое скважины происходит вследствие электрического пробоя его участка высоковольтным (до 200 кВ) разрядом. Мгновенно выделяемая энергия в канале пробоя разрушает породу, которую с забоя удаляют потоком диэлектрика, циркулирующего в скважине (соляровое масло, вода и т.п.).

Разрабатываются комбинированные способы бурения, в которых происходит совместное воздействие на забой ударного инструмента и шарошки (ударно-шарошечный способ), резцов и шарошек (режуще-шарошечный способ), шарошек и огневой горелки (термо-шарошечный способ), огневой горелки и ударного инструмента (термоударный способ).

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин. Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Роторное бурение — оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость обустройства скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем