Шнековое бурение. Выбираем шнек.

Шнековое бурение – это один из самых старых способов  бурения скважин, который со временем почти не менялся и пришел в наши дни с самыми небольшими принципиальными усовершенствованиями.

Недостатком является ограничение  по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования. Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.

Все,  кто связан с бурением скважин навесными гидробурами,  по достоинству ценят  скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность и относительно не сложную технологию.

Шнековое бурение применяется чаще всего для скважин небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500мм).

Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:

• установка  дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов и опор различного назначения,
• взятие проб грунта с разной глубины,
• создание буронабивных свай,
• пересаживание деревьев,
• завинчивание винтовых свай,
• лидерное бурение для забивки свай и т.п.

Наиболее часто шнековое бурение гидробурами производится в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова.  В грунтах категорий III-IV  процесс бурения более сложный и требует высокой квалификации участников, производящих работы, и использования наиболее надежного и профессионального рабочего инструмента.

Самые распространенные  методы шнекового бурения – рейсовый и поточный.

При рейсовом способе бурения используется шнек, который наращивается штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнек забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.

Этот процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит,  в том числе от длины винтовой части шнека.  Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.

Сам шнек и удлинители являются внушительной металлической конструкцией, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот  комплекс  может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины. На шнеках производства ТП Импульс учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит этим шнеком извлечь.

При поточном способе бурения выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т.к. буримая порода сама  движется по всей длине шнека к устью скважины. Достигается такая производительность тем, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей. Соединяя шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя и так далее, в зависимости от глубины, получается шнековая колонна, производящая непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя  на поверхность.

Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.

Полностью винтовая шнековая колонна всегда более производительная, но стоит дороже, чем шнек с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 метров, то рейсовый способ бурения будет  комфортным, а если 10 метров и глубже, наиболее предпочтительным будет поточный способ.

Есть виды работ, при которых поточный способ не просто предпочтительнее, но именно он и необходим. Это те работы, которые требуют идеально  четкие диаметр, вертикальность  и ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления  буронабивных свай.

Для достижения наибольшей эффективности и качества бурения основное внимание уделяется  рабочему инструменту – шнеку.

Слово «Шнек» немецкого происхождения и имеет такие значения, как улитка, завиток, спираль.

Состоит шнек из основания в виде стержня, на котором, вдоль оси, закреплены спиральные витки. По своей сути это конвейер, который доставляет по трубе сыпучие материалы.

Шнек буровой оснащен снизу режущей частью, которая разрушает буримую породу, и присоединительным хабом.

Транспортировка материала осуществляется одновременно с проходкой скважины – это и есть суть шнекового бурения.

Контакт шнека с породой происходит не одновременно по всей площади скважины. При забуривании мощное  давление, сконцентрированное  в зубьях, передается на породу. Происходит вдавливание зубьев в породу. Если порода мягкая и податливая, с вкраплением  камней 0 – 10%, что соответствует V – X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова,  зубья для абразивного бурения врезаются  в грунт и, срезая слой за слоем, транспортируют по шнеку землю к устью скважины.

Если порода соответствует категориям I – IVa, т.е. крепкая или очень крепкая, то применяются скальные зубья, которые вдавливаясь, скалывают и измельчают ее, посылая  измельченный материал по стальным виткам (ребордам)  с нижней части скважины к ее устью. Трубой в этом случае является скважина. Благодаря разнице коэффициентов трения  породы между коэффициентами трения  о стальные  витки  и  породу стенок, поднимающаяся масса  укрепляет стенки скважины. Коэффициент трения о сталь  ниже, чем коэффициент трения о грунт, поэтому разрушенная  порода  продвигается по центральной части шнека  быстрее, чем на границе с грунтом, благодаря чему  неровности стенок скважины удерживают и уплотняют породную массу,  укрепляя таким образом стенки скважины. Увеличивающуюся из-за трения избыточную температуру шнек отдает буримому грунту.

Во всех сферах деятельности человека недопустимы отклонения  в сторону крайностей.

В случае со шнеками это выражено в том, что количество разрушенной режущей головкой породы не должно быть маленьким, т.к. это сократит производительность, и не должно быть большим, т.к. забьет межвитковое пространство и будет стопорить продвижение породы по скважине. Таким образом, шнеки производства ТП Импульс изготавливаются исходя из того, что производительность шнекового транспортера  должна быть выше или равна производительности режущей части шнека.

Непосредственно подъем породы по шнековому транспортеру возможен лишь при условии, когда угол линии спирали меньше значений трения  породы о поверхность реборды. Этим  важнейшим деталям Технопарк Импульс уделяет максимальное значение при проектировании и изготовлении шнеков.

Михаил Михайлович Протодьяконов (1874-1930г.г. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород  стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости и зарубаемости. Эта шкала — лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича  в горнодобывающей области.

Применяемость по буримым материалам.
Классификация горных пород по крепости (шкала Протодьяконова):

Кат. породы	Степень крепости	Породы	Коэф. крепости, f	Вид зубьев	Тип шнека	Содержание камня
I	в высшей степени крепкие породы	Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключитель- ные по крепости другие породы	20	Для бурения пород категорий I — IIIa , а также пород с содержанием каменистых включений свыше 30%, шнеки всех серий не применяются, ввиду повышенного износа режущих частей, а так же высокой вероятности поломок.
II	очень крепкие породы	Очень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки	15
III	крепкие породы	Гранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды	10
IIIa	крепкие породы	Известняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы	8
IV	довольно крепкие породы	Обыкновенный песчаник. Железные руды	6	Скала	S6 PA	Скальные шнеки применяются для бурения мягкой скальной породы и грунтов, с содержанием каменистых включений до 30%.
IVa	довольно креп- кие породы	Песчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники	5	Скала	S6 PA
V	довольно креп- кие породы	Крепкий глинистый сланец. Некреп- кий песчаник и известняк, мягкий конгломерат	4	Скала Абразив	S5 S6 PA	Абразивные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв, с содержанием каменистых включений до 10%.
Va	средние по- роды	Разнообразные сланцы (некрепкие). Плотный мергель	3	Скала Абразив	S5 S6 PA
VI	довольно мягкие породы	Мягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька, каменистый грунт	2	Скала Абразив	S5 S6 PA
VIa	довольно мяг- кие породы	Щебенистый грунт. Разрушенный сла- нец, слежавшаяся галька и щебень. Крепкий каменный уголь. Отвердев- шая глина	1,5	Скала Абразив	S4 S5 S6 PA
VII	мягкие породы	Глина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый грунт	1	Абразив	S4 S5 S6 PA
VIIa	мягкие породы	Легкая песчанистая глина, лесс, гравий	0,8	Абразив	S4 S5 S6 PA
VIII	землистые по- роды	Растительная земля. Торф. Легкий суглинок, сырой песок	0,6	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA	Земляные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв с отсутствием каме- нистых включений.
IX	сыпучие по- роды	Песок, осыпи, мелкий гравий, насып- ная земля, добытый уголь	0,5	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA
X	плывучие по- роды	Плывуны, болотистый грунт, разжи- женный лесс и другие разжиженные грунты	0,3	Абразив Земля	S4 S5 S6 PA

Технопарк Импульс изготавливает для Компании Традиция-К  шнеки и удлинители всех типов и размеров для обоих способов бурения.

Эти шнеки предназначены для использования в комплекте  с соответствующими  моделями гидровращателей  Delta, или Импульс, или любой другой марки для бурения в грунте скважин заданного диаметра на заданную глубину при температуре окружающего воздуха от -40°С до +40°С.

Шнеки, изготовленные Технопарком Импульс, подобрать достаточно просто, т.к. они  разбиты на серии, каждая из которых имеет свои ограничения по максимальному  крутящему моменту.

Шнеки разных серий имеют свои  посадочные размеры, что, в большинстве случаев, позволяет избежать ошибки при установке несоответствующих шнеков на гидровращатели Delta или Импульс.

22- летний опыт производства навесного оборудования и рабочего инструмента  к нему  дает уверенность в том, что продукция, произведенная  ТП Импульс, выполнит все работы, которые от него ожидает заказчик.  На момент написания статьи (19.10.2016) реализовано 10 061шт.  шнеков  собственного производства, это в среднем 140шт./мес.

Успешная история производства шнеков началась с того, что в 2010 году компании  Традиция-К  и Auger Torque  пришли к взаимному соглашению о том, что производство шнеков для рынков РФ  и стран СНГ необходимо перенести в Россию, а именно передать компании Традиция-К.

На первом этапе  для подготовки к производству был выделен несколько миллионный бюджет. Далее  была проведена тщательная подготовка, во время которой прорабатывались все нюансы изготовления этого, на первый взгляд, не сложного изделия. В процессе настройки станочных линий проводилось обучение рабочих.

Для того  что бы передать свой тридцатилетний опыт из Англии приехали рабочие  и конструкторы Auger Torque, а так же хозяин компании Алистер Райнер.

В  результате многодневного обучения были переданы все технологии и секреты производства шнеков Auger Torque. В процессе обучения  и производства первых шнеков было освоено множество нюансов и фирменных секретов, о которых даже не догадывается кустарный производитель.

Производятся шнеки поэтапно на нескольких производственных площадках, входящих в единую сеть.  Металл и трубы для оснований приходят  на склад. После разгрузки и сортировки материал сразу попадает (ни тени сомнения!) в производственный процесс.

Почему нет ничего сколько-нибудь интересного об этапе «хранение»?

Потому что  производство шнеков и удлинителей —  процесс непрерывный, зачастую круглосуточный.  Как только запущен техпроцесс, начинается изготовление комплектующих шнека. По мере изготовления они  перемещаются на участок производственной комплектации: основание, реборды, режущая кромка, держатели зубьев, сами зубья, пилот/забурник и хаб.

Когда комплект собран, его перемещают на сборку, где, используя редуктор, полуавтоматом сваривают комплектующие в изделие – почти готовый шнек.

Чтобы избежать даже минимальных отклонений, мы используем лазерный контроль  во время сборки и непосредственно перед выходом со сборочного цеха.

Заготовка шнека  собрана  и направлена  на дробемет, который подает дробь  до 1000кг/мин. За счет направленного потока абразива будущий шнек очищается от окалины. Далее производится чистовая мехобработка  и обратно в дробемет для подготовки поверхности к покраске. В малярной камере производится окраска шнека и сушка. Теперь он надежно защищен от коррозии.

До того, чтобы это изделие окончательно стало шнеком, осталось две операции – установка режущих элементов и финальный  контроль качества. Установка зубьев и пилота-забурника – самое простое, что происходит  в производстве шнека, т.к. установка  режущих элементов невероятно легкая за счет запатентованной системы крепления, и это очень ценят наши заказчики: замена изношенных элементов на новые производится  «в полях» быстро без каких-либо спец. приспособлений. Полностью собранному шнеку при  прохождении через ОТК присваивается индивидуальный серийный номер и «выдается»  собственный паспорт, который одновременно является и инструкцией по использованию.

Всё, шнек готов и перемещен на склад готовой продукции в ожидании трудной работы.

Эпилог

Опыт, качество, технологии — путь к успеху.

Кустарный шнек не просто уменьшает производительность бурения или имеет меньший ресурс. Всё не так безобидно. В результате использования неверных геометрических параметров забурника на вал гидровращателя передаются как избыточный момент сопротивления, так и разрушительные для зубчатых элементов планетарного механизма вибрации. В результате механизм планетарного редуктора перегревается, а зубья шестерён преждевременно изнашиваются. Также это дополнительный расход топлива экскаватора и нагрузка на гидросистему.

На обывательском уровне шнек можно сравнить с победитовым сверлом. Фирменное сверло и перфоратор загонит  в бетон, как в масло, за секунды. И если его не перегревать, то послужит оно верой и правдой.

А можно купить сверло на рынке подешевле. Выглядят почти одинаково, но через пару отверстий его можно просто выкинуть. Забурник перегрелся, затупился и вместо сантиметров в бетоне вы, обливаясь потом, стоите на месте и вспоминаете пословицу  «скупой платит дважды».

С неоригинальным шнеком это может быть и трижды, и похуже в случае выхода из строя гидровращателя.

Это то, почему мы не только не рекомендуем использовать кустарные шнеки, но и снимаем гидробур с гарантии в этом случае. И, уверяю вас, это не просто желание продавать только собственный продукт. Это опыт и здравый смысл.

Шнековое бурение скважин буром и буровой установкой

Скважина в частном доме или на даче – это возможность получать только чистую, пригодную для питья воду. Поэтому, если в регионе, где вы проживаете, располагается песчаный грунт либо в основе грунта лежит гравий, то в вопросах обустройства скважин вам поможет шнековое бурение. Исходя из названия, мы можем определить, что в качестве бура здесь используется режущая головка с наличием шнеков, где последняя выполняет функцию отвода объемов земляных пород.

Особенности технологии

В отличие от алмазной коронки, бурящей грунт только по периметру и трамбующей его в полость трубы, которую затем следует извлекать для очистки, в случае со шнековым бурением в способе подобной очистки нет никакой необходимости. Здесь идет полное разрушение крепких плотных слоев грунта за счёт его измельчения под действием шнека.

Что касается необходимости промывать скважину во время шнекового бурения, то здесь этот вопрос тоже поднимать не стоит, поскольку вся работа выполняется на сухую.

Шнековое бурение скважин идеально подойдёт для неглубоких залеганий воды, что, например, удобно для оборудования технической скважины или строительства экологически чистого источника воды.

Здесь во время работы важно не перегревать режущий элемент, а также своевременно поднимать его для очистки. Подобная технология может быть применена в строительстве, в том числе и в капитальном, для монтажа свай. В частном строительстве шнековый бур, установленный на спецтехнике, может быть использован для углубления под столбы забора. В строительстве капитальных домов, проводя техническое обследование зданий, производят шнековое бурение с последующей установкой свай.

Преимущества и недостатки метода

Бурение шнековым буром включает в себя следующие преимущества:

1. Если грунт мягкой породы, то обеспечена высокая скорость бурения. Это позволяет использовать такой бур для строительства забора, быстро устанавливая столбы по периметру.
2. Благодаря современной спецтехнике подъём грунта на поверхность обеспечивается максимально быстро, плюс его часть изначально поднимается за счёт шнека. Всё это влияет на темп выполнения работы.
3. Нет необходимости промывать скважину. Это уменьшает затраты на обустройство, что делает проект более выгодным для потребителя.
4. Для совсем небольших глубин применяются ручные установки.

Как и любой другой вариант обустройства, подобный метод имеет свои недостатки:

1. Глубина бурения шнеком ограничена, зачастую она не превышает значений в 30 м.
2. Техника, которая доставляет бур, поднимает его, опускает и производит давление, должна быть достаточно мощной, поскольку требуется высокое давление на грунт.
3. Что касается долота, то оно довольно чувствительно к силе трения, что обусловлено отсутствием промывки во время работы. Это выводит ее из строя, что требует соблюдения определенных норм производства изделий. В частности, диаметр долота должен быть на 2 см больше диаметра шнека.

Применение ручных установок

Шнековый способ бурения ручным методом сегодня используется активно. Его основным преимуществом является компактность оборудования, которая позволяет транспортировать буровую установку на легковом автомобиле.

Благодаря мобильности, возможности эксплуатироваться без наличия средств коммуникации, а также возможности применять бур в закрытых помещениях, например, в подвалах или в других помещениях в зависимости от плана здания, такие системы всё же используются для шнекового бурения на небольшую глубину.

Их оснащают электрическим приводом, который можно запитать от генератора переменного тока и выполнять работу в самых отдаленных районах пригорода.

Буровая установка шнекового бурения предназначена не только для обустройства неглубоких скважин, но и для выполнения строительных задач. Это может быть шнековое бурение под столбы, колонны, несущие опоры и разные виды углублений. Средний вес подобного устройства составляет 67 кг, но в максимальной комплектации мощный ручной бур может весить до 200 кг включительно.

Пример ручного шнекового бурения скважины:

Легкое самоходное оборудование

Легкое самоходное оборудование обладает рядом преимуществ. Например, устройство за счёт своей проходимости может добираться до трудных и далеких объектов, в том числе и тех, где нет ещё асфальтированной дороги. Это могут быть поселки городского типа.

Под самоходными установками понимаются грузовики и спецтехника, на базе которых установлен шнековый бур. Они же, в свою очередь, могут не только бурить скважину на воду, но и помогать в вопросах строительства, в вопросах установки электрических столбов, опорных линий.

Другим преимуществом самоходной установки является возможность бурить за счёт двигателя внутреннего сгорания, что добавляет процессу автономности. Подобные системы способны углубляться в землю более чем на 30 м, получая на выходе диаметр скважины вплоть до 60 см, а также работать самостоятельно, не привлекая к процессу дополнительную технику, которая могла бы подвозить воду и промывать скважину.

Самоходные установки, благодаря правильной модернизации, могут изменять даже скорость вращения шнека, что достигается регулировкой оборотов через коробку передач. Подобными системами управлять довольно просто, они ремонтопригодны и проходимы.

Пример бурения шнековой установкой, расположенной на самоходном оборудовании:

Буровое оборудование ЛБУ

В процессе шнекового бурения зачастую используется установка ЛБУ. Это механизированные средства, оснащенные механическим или гидравлическим принципом действия привода, где, благодаря функционалу, есть возможность проводить инженерно-геологические изыскания для строительства.

Благодаря формам механизмов, установки ЛБУ способны выполнять работу колонковым, шнековым способом, применять шурф в вопросах шнекового бурения, а также использовать различные комплексы шнеков равноправного действия. В движение механизм приводится за счёт двигателя внутреннего сгорания путем отбора его мощности.

Высокая степень разрушения породы грунта такого устройства определяется за счёт сочетания совокупности работы гидравлического и механического привода, которые вместе создают высокую осевую нагрузку.

Это позволяет за один проход углубляться на значительную величину, разрушая до 60 см в диаметре.

Удобством работы с устройством является конструктивная точность, с которой машина может отводить буровой механизм от оси скважины, чтобы рабочие могли выполнить операции по спуску и подъему или обустраивать колонну. В конструкции предусмотрена лебедка, которая может выполнять подъём груза массой до 3000 кг. Эта же лебёдка оснащена функцией свободного сброса, что позволяет с большой высоты бросать долото для разрушения породы грунта.

Этапы проведения работ

Технология шнекового бурения предполагает два основных способа разрушения породы грунта, где используется горизонтальный и вертикальный проход. Что касается горизонтального способа, то он нашел свое применение в промышленной сфере и в основном используется в вопросах капитального строительства.

Здесь применяют технику высокой мощности, в основу которой входит функция, позволяющая монтировать обсадную трубу параллельно с процедурой вращения колонны с буром.

Этот способ предполагает работу с точным соблюдением последовательности действий:

1. На первом этапе, оценив кадастровый план участка, копают котлован, предварительно выполнив разметку при помощи высокоточных измерительных устройств лазерного действия. Рекомендуется выкопировка участка.
2. Далее производят точное выравнивание установки относительно плоскости бурения.
3. На подготовленную установку производят монтаж обсадной трубы, на чём подготовка заканчивается.
4. После этого начинают проводить работу, приводящую к разрушению грунта, что называется процессом шнекового бурения.

В вертикальном способе нет необходимости устанавливать обсадную трубу заранее на механизм обустройства скважины. Здесь нужно обратить внимание именно на угол направляющей рабочей ленты, а также на выбор долота и другого инструмента.

Что касается ленты, то это важная часть конструкции, которая предполагает отвод отработанного грунта на поверхность.

Лопасти долота должны периодически затачиваться или меняться, поскольку сам грунт из-за твёрдости приведет к их разрушению. Что касается глубины, то техника должна углубляться до тех пор, пока часть бурового механизмы не будет опущена. Затем его поднимают и производят установку дополнительной секции.

от А до Я с видео и фото

Такой способ прохождения стволов признается самым древним в истории обустройства водозаборных сооружений. Шнековое бурение скважин обладает рядом преимуществ, позволяя одновременное укрепление стенок ствола. Таким образом, на ряде видов грунтов отпадает необходимость одновременно с бурением производить обсадку скважин металлом.

Шнековое бурение на воду может проводиться на любых грунтах, исключая скальные, для них разработана специальная технология проходки с применением других инструментов.

Такой способ выполнения стволов возможен не только в вертикальном направлении, но и горизонтально, а также наклонно под заданным углом

Особенностью процесса бурения является одновременное удаление породы по винтовой поверхности, образуемой пластинчатыми элементами. В сочетании с сердечником и режущей головкой такое устройство называется шнеком. По мере его заглубления в грунт вращающее устройство отсоединяется, отводится в верхнее положение и производится наращивание буровой штанги по длине вставкой очередной секции бура.

Рис.1. Схема исполнения скважины

Порода, поднимаясь по винтовой поверхности, активно прижимается к стенке шурфа, производя ее уплотнение и упрочнение. Это позволяет обсаживать стенки ствола по окончании буровых работ, увеличивая суммарную скорость проходки.

При выполнении бурения таким способом не применяются промывочные растворы, что избавляет потребителя от рекультивационных работ на участке по окончании бурения.

Содержание статьи:

Шнековый ствол вручную

Пробурить скважину своими руками – вполне посильная задача при использовании вспомогательных приспособлений промышленного производства

Рис.2. Мини – буровая установка позволяет легко пробурить скважину на воду своими руками

Используя это нехитрое приспособление, можно выполнить своими руками ствол глубиной до 70 метров, что предполагает возможность простым способом в ряде случаев получить даже артезианскую воду.

Такое, или подобное ему, несложное оборудование не нужно даже покупать, его часто можно взять напрокат, а технология бурения настолько проста, что вполне возможно пробурить нужную скважину своими руками.

Выполнение горизонтальных стволов

Шнековое бурение позволяет упростить некоторые другие задачи, выполняемые в стесненных условиях. Горизонтально расположенные шурфы (проколы) часто нужны, чтобы выполнить доступ в определенную точку в застроенных городских кварталах. Горизонтальное шнековое бурение (ГШБ) – технология бестраншейной прокладки трубопроводов.

Рис.3. Установка для горизонтального бурения шурфов

Чтобы пробурить прокол, применяются гидравлические станции, оснащенные шнековым буром. Такое расположение инструмента (горизонтально) предполагает одновременное обсаживание стенок стальными трубами, а направленное усилие на буровой инструмент производится гидравликой. Бурение стволов горизонтально производится из специальных котлованов или колодцев.

Чтобы пробурить наклонную скважину, применяется та же технология, что и при горизонтально расположенных шурфах – с непременным обсаживанием стенок.

Такое применение ГШБ с расположением прокола горизонтально, позволяет избежать вырубки насаждений, перекрытие дорог, повреждение существующих коммуникаций и строений и других негативных факторов.

Особенности процесса проходки

Шнековое бурение на воду обычно производится с применением мобильных установок, что значительно снижает потери времени при необходимости переноса буровой на другое место.

Простота оборудования рабочего места и высокая производительность проходки объясняют популярность такого способа, как при разведочных работах, так и при выполнении рабочих скважин, в том числе – чтобы пробурить ствол своими руками. Производительность установки при благоприятных грунтах может достигать 300 метров в смену.

Техпроцесс выполнения работ предусматривает выполнение таких операций:

1. Доставка и установка оборудования на месте выполнения работ, перевод из транспортного положения в рабочее. Для этого достаточно опустить опорные башмаки гидравлическим устройством.
2. Забуривание. Производится на повышенных оборотах привода, направленное движение шнека обеспечивается жесткой конструкцией механизма установки.
3. Периодически выполняется установка дополнительных секций шнековой колонны по мере ее погружения в грунт.

Рис.4. Устройство бура для тяжелых грунтов с твердосплавными режущими элементами

Учитывая характер проходимых пород, нужно правильно выставить рабочие резцы бура по отношению к плоскостям винтовой поверхности бура. Основа инструмента обычно изготавливается из легированной среднеуглеродистой стали, имеющей повышенную прочность и хорошую свариваемость. Винтовые лопасти из листовой стали крепятся на трубе сваркой. Для лопастей применяются износоустойчивые марганцовистые стали. Для режущей части применяются высоколегированные стали, подвергнутые цементации. После этого они имеют повышенную твердость по поверхности и более или менее эластичную сердцевину. Такое решение позволяет получить достаточно твердую рабочую поверхность, избегая хрупкости тела инструмента.

Для скальных или каменистых грунтов использую буры с твердосплавными режущими частями или алмазными коронками. Таким инструментом можно пробурить даже скальные грунты. При этом через отверстие в трубе подается вода в качестве охлаждающе – смазывающей жидкости.

Оборудование для бурения скважин

Чтобы выполнить поставленную задачу – пробурить скважину на воду своими руками, часто достаточно миниатюрной установки или малогабаритного мобильного устройства.

Рис.5. Мобильная буровая установка для выполнения ствола скважины на воду своими руками

Бурение с применением шнекового инструмента станками типа ЛБУ-50-20 дает возможность выполнять стволы на глубину до 200 метров при диаметре 190 миллиметров. А при наличии пневмоударника возможно создание шурфа диаметром до 550 мм.

Среди популярных в России установок для бурения – мобильный агрегат СО-2. Предельная глубина бурения до 70 метров, но, при наличии в комплекте специальных приспособлений, диаметр шурфа может составлять до 2-х метров. Эта особенность позволяет применять установку для строительства колодцев самого разного назначения.

Выводы

Для всестороннего рассмотрения вопроса в подробностях недостаточно рамок одной статьи, тем не менее, надеемся, что приведенные данные будут полезны. Однако, обращаем внимание на следующие моменты:

1. Скважины, пробуренные способом шнекового бурения, как правило имеют небольшой дебет. По-видимому, это связано с особенностями процесса в условиях плывучего грунта водно – песчаной среды питающего слоя пласта. Как вариант – после установки обсадной трубы с фильтром, нужно произвести добуривание, опуская обсадку на водоупорный глинистый грунт.
2. Когда из скважины пойдет уже чистая вода, использовать ее можно только на технические нужды (в частности – на полив). Нужно немедленно отправить образцы жидкости на контроль в химлабораторию местного водоканала и до получения положительного заключения – использовать на бытовые нужды только после кипячения.

Желаем вам удачи и чистой воды!

Советуем почитать: Буровой инструмент

Возможно вам также будет интересно почитать:

Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

Что такое шнековое бурение скважин

Содержание статьи:

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

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.
  

  Виды шнековых буров

• Во время проведения длительных работ происходит нагрев устройства, в результате которого вращательный процесс снижается. Поэтому все чаще шнек для бурения скважин имеет канал подачи, через который вода или воздух поступая к резцу, охлаждает его. Однако в основном процесс понижения температуры происходит за счет соприкосновения головки с разрушаемым грунтом.
• Ось инструмента изготавливается из среднеуглеродистой легированной стали повышенной прочности и свариваемости. Винтовые лопасти из высокомарганцовистой стали крепятся к трубе сваркой. Режущая часть выполняется из подвергнутой цементации высоколегированной стали, что позволяет увеличить твердость, избежав появления хрупкости.
• При необходимости бурения на большую глубину используются специальные механизмы с вращателем, скорость которого зависит от диаметра скважины: при большом она варьируется в пределе 100-250 об/мин, а при маленьком доходит до 500 об/мин.

  Шнековое бурение скважин различными буровыми установками

• Шнековое бурение скважин станками типа ЛБУ 50 часто применяется вкупе с методом использования обсадных труб или с технологией тампонирования. Подобные конструкции дают возможность одновременно с выборкой грунта укреплять скважину, устанавливая удерживающие породу стенки и этим предотвращать обрушение. Кроме того, шахты сделанные с использованием данных технологий не требуют выполнения промывки.
• Буровая головка со шнеком могут быть как раздельными, так и цельными. Комбинированный вариант называется шнекобуром. Главным требованием к оборудованию являются его надежность, мобильность и транспортабельность.

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

Шнековое бурение не требует использования промывочной жидкости, порода выносится на поверхность на лопастях инструмента

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

Большая нагрузка на инструмент приводит к его поломке

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.

Шнековое бурение

Шнековое бурение помогает сделать скважины для воды и строительства, часто применяется на территории частных хозяйств. Раньше такую работу выполняли самостоятельно и вручную, но эта технология помогает ускорить процесс и сэкономить силы.

Специфика технологии бурошнекового бурения

Буровая скважина – это отверстие цилиндрической формы с поперечным сечением. Устьем называют его начало, боковые поверхности – стенки, а дно – забой. Расценки на шнековое бурение зависит от того, для каких целей создается скважина, требуемой ширины и глубины. Следует учитывать свойства грунта и пород, через которые придется пройти технике во время работы. От этого зависит и выбор типа оборудования, и режим работы.

Процесс бурения состоит из нескольких этапов:

• разрушение породы при забое и отделении частиц от массива;
• подъем обработанной почвы на поверхность;
• прочистка скважины, подготовка к дальнейшей эксплуатации.

Эффективность работы зависит от свойств породы, плотности, пористости, водопроницаемости. Технология шнекового бурения используется для создания скважин шириной 60-200 мм и глубиной до 40 м. Для скальных пород данный метод не подходит.

Плюсы и минусы метода шнекового бурения скважин

Шнековое бурение используется в промышленном и гражданском строительстве. Его особенность состоит в том, что разрушенная порода удаляется с помощью деталей шнекового снаряда, а не методом промывания или закачки газожидкостной смеси.

Такой тип бурения используют в случаях:

• обустройства индивидуальной водозаборной скважины;
• подготовки фундамента для разных типов свай;
• установки ограждений и опор из железобетона;
• строительства колодцев.

Отработанный грунт быстро поднимается на поверхность. Из-за того, что жидкость для промывки не нужна, такой способ можно использовать на безводных территориях. Шнековое бурение эффективно работает даже при низкой температуре воздуха. К недостаткам технологии относят то, что она не позволяет сделать скважину в твердой породе. При использовании в глинистой и суглинистой почве возможны трудности. Пробурить на глубину более 40 м невозможно.

Инструменты для бурения шнеком

Оборудование для работы по шнековой технологии отличается количеством витков и формой режущей части. В большинстве случаев используется только один шнек, без дополнительных приспособлений. Во время заглубления лишь добавляют буровые штанги. Во время бурения шнеком снаряд достают через каждые 0,7 м, чтобы убрать накопившуюся породу. Иногда в осадочной почве встречаются небольшие валуны и галька. Чтобы разбурить их, используют долото. Оно имеет заостренный край и с усилием подается на породу до тех пор, пока не разрушит ее. Осколки затем достают желонкой. Иногда используют сразу несколько буровых способов.

Существует 2 типа шнеков:

• полые внутри;
• утяжеленные, без отверстия.

Чтобы снизить износ оборудования, его кромку оборачивают стальной полосой или покрывают поверхность наплавом из металла. Большинство буровых установок состоят из нескольких шнеков разной ширины. Полое оборудование используют при бурении с продувкой, когда необходимо откачать воду, установить заряд в геофизическую скважину или залить бетон для сваи.

Шнековое бурение скважины на воду

Для создания скважин под воду очень часто применяется шнековое бурение. В процессе такого бурения для измельчения и выборки грунта используется лопастный резец. В процессе бурения твердая порода, разрушаемая резцом, с помощью шнека удаляется из скважины на поверхность грунта. Именно благодаря такому рабочему процессу этот способ бурения получил свое название. Нельзя не заметить, что шнековое бурение достаточно сильно напоминает операции, которые проделывают на зимней рыбалке рыбаки, просверливая обычными бурами скважины на поверхности замерзшего водоема.

Шнековое бурение – области применения

В отличие от роторного способа бурения грунта, шнековое бурение позволяет без проблем сделать проход в мягких породах глубиной до тридцати и более метров, поэтому он является идеальным для бурения скважин, предназначенных для подачи питьевой воды. Шнековый способ бурения отличается намного большей производительностью, чем другие известные способы бурения скважин для воды.

Оборудование для шнекового бурения обычно монтируется на самоходных устройствах (автомобилях), шнековые буровые установки достаточно просты в управлении. Это позволяет профессиональным рабочим в течение только одной рабочей смены делать проход около десяти метров.

Однако, не смотря на все преимущества, в процессе шнекового бурения могут возникать определенные препятствия и трудности, обусловленные, прежде всего, особенностями грунта. Например, при бурении можно попасть на подземный валун, разрушить который очень непросто. Даже самая мощная установка для бурения не всегда может пробить или обойти морену.

Шнековое бурение – самый популярный способ бурения скважин-источников питьевой воды

На сегодняшний день шнековое бурение является наиболее часто применяемым способом бурения скважин для питьевой воды – его используют все, кто занимается профессиональным бурением скважин, несмотря на своеобразные специфические особенности рабочего процесса. Этому способствует то, что в процессе шнекового бурения разрушенная порода полностью удаляется из полости скважины – для ее удаления не нужно привлекать дополнительное оборудование и тратить на это время.

В процессе шнекового бурения разрушенная порода удаляется из полости скважины с помощью специальной промывочной жидкости. Шнековое бурение является наиболее рациональным по отношению к другим способам бурения скважин для питьевой воды.

Шнек представляет собой своеобразное оборудование винтового типа, представляющее собой вертикальный винтообразный транспортер. Порода на шнековые лопасти подается непосредственно с резцов.

Применение метода шнекового бурения целесообразно и выгодно в тех случаях, когда бурение скважины осуществляется именно в мягких породах. Также он может быть использован для бурения скважин в породах средней твердости. Он является наиболее оптимальным, когда необходимо пробурить скважину относительно небольшой глубины.

Видео шнекового бурения скважины на воду

Бурение скважин на воду своими руками: способы и рекомендации

Несовершенство устаревших коммуникаций или большая удаленность от магистрали централизованного водопровода принуждает дачников использовать природные ресурсы для обеспечения хозяйства водой из автономного источника. Экономные владельцы загородных участков предпочитают обходиться без привлечения профессиональных мастеров, выполняя бурение скважин вручную. Рекомендации специалистов помогут выбрать подходящую технологию и изготовить необходимое оборудование собственноручно.

Самостоятельное бурение скважин.

Способы самостоятельного бурения

Специфика существующих методик определяется типом гидротехнического сооружения. Главными отличительными качествами, влияющими на выбор способа и применяемого для ручного бурения технического оснащения, являются глубина залегания водоносного горизонта и физико-геологические характеристики грунта.

Наибольшее распространение получили следующие технологии:

• шнековая;
• колонковая;
• ударно-канатная;
• гидробурение.

Допускается комбинированное использование нескольких методов, ускоряющих процесс сооружения шахты для размещения скважинного колодца. Удачно сочетается шнековое бурение с ударно-канатным. Народных умельцев привлекает возможность изготовления буров для всех технологий своими руками.

Ручной шнековый метод

Шнек рекомендуется использовать для формирования скважин, поставляющих жидкость из водоноса, расположенного не ниже 40 м от поверхности. Благодаря доступности исполнения шнековый способ пользуется спросом среди начинающих мастеров, не обладающих профессиональными навыками строительной деятельности.

Принцип действия определяется конструкцией бурового приспособления. Шнек изготавливается в виде спирального стержня с лопастями и специальным наконечником. Аналогично штопору устройство ввинчивается в почвенный слой. Пласты грунта разрушаются при заглублении винтообразного изделия, выносясь на поверхность металлическими витками.

Технология колонкового бурения

Основана на применении особого инструмента, базовым элементом конструкции которого является колонна с сечением до 16 см, оснащенная режущей коронкой. Процесс сооружения скважины ускоряется благодаря специфике выполнения мероприятий по ручному бурению.

На верхней поверхности колонковой трубы при заглублении устройства узлами крепления фиксируются полутораметровые штанги. Поэтапное наращивание способствует формированию технологической колонны.

Плотные породы легко разрушаются заточенными краями коронки, изготовленной из металла повышенной прочности. Базовым критерием при выборе размера и формы режущего инструмента являются физико-механические характеристики грунта.

Ударно-канатный способ

Заключается в разъединении поверхностных пластов почвенных пород посредством ударной силы, возникающей при падении забивного стакана.

Конструкция буровой установки представлена следующими элементами:

• над местом будущей скважины размещают треногу;
• для облегчения подъема на двухметровую высоту используется лебедка с тросом;
• инструмент, разрушающий слои грунта, изготовленный из металлической трубы с режущей кромкой, способной пробивать отверстия в твердых породах, канатом закрепляется на подъемном механизме.

Для автоматизации процесса рекомендуется задействовать редуктор, приводимый в действие двигателем.

Ударно-вращательный метод

Является разновидностью, отличаясь от предыдущей технологии бурения скважин на воду дополнением ударных действий вращательными движениями. Способ позволяет ускорить процесс создания водяной шахты. Рекомендуется использовать данную методику на участках с неоднородными геологическими характеристиками.

Станок для ударно-вращательного метода.

Конструктивное исполнение ударного инструмента определяется типом разбиваемой породы. Функциональным элементом бура, применяемого при ручном сооружении скважин желонковым методом, является шариковое, дисковое или поршневое клапанное устройство.

Гидробурение

Технология основана на использовании разрушительных способностей жидкой среды. Вода, усиливающая воздействие на поверхностные пласты бурового инструмента, позволяет сократить время на формирование скважинного шурфа.

Способ предусматривает применение дополнительного оборудования, представленного мотопомпой, поставляющей жидкость во внутреннее пространство водяной шахты для вымывания породы, измельченной буром.

Способы изготовления необходимого оборудования

Буровая установка для абиссинской скважины.

Особенности технологического процесса различных методов бурения скважин вручную предполагают привлечение специфического оснащения. Главным преимуществом буровых инструментов является возможность обойтись без приобретения готовых изделий заводского производства. Даже неопытный дачник способен самостоятельно изготовить требуемое оборудование.

Ручной шнековый бур

Изготовление шнека стандартной конструкции требует выполнения следующих действий:

1. Держатель, режущие лопасти и наращиваемые отрезки штанги соединяются специальными муфтами. При выборе труб для формирования технологической колонны рекомендуется отдавать предпочтение металлическим изделиям, предназначенных для газовых магистралей.
2. Надежность конструкции обеспечивается дополнительным затягиванием отдельных крепежных фитингов специальными болтами. Подобные действия направлены на предотвращение вероятности развинчивания стержней при изменении направления вращения в обратную сторону.
3. Для изготовления лопастей применяются стальные пластины повышенной прочности. Минимально допустимой толщиной листа является 3 мм.

Абиссинская скважина игла

Конструкция инструмента представлена фрагментом металлической трубы с конусообразным наконечником, способствующим облегченному прохождению бура сквозь пласты породы к водоносному горизонту.

На иглу устанавливается 80-сантиметровый щелевой фильтр. Участок перфорации обволакивается проволокой и накрывается сеткой из нержавейки. Скрепление элементов системы выполняется оловянным припоем.

Желонковое бурение

Рабочим инструментом, позволяющим извлекать отработанную породу после разрушения ударным способом, является желонка. Простейшая конструкция оснащается плоским клапаном.

Желонка для бурения.

Самостоятельное изготовление начинается с приваривания к нижней части трубы, подобранной в соответствии с диаметром водяной шахты, башмака с размером, на 6 мм превышающим сечение желонкового инструмента. Внутри трубной основы сваркой закрепляется шайба. Пластина для клапанного механизма фиксируется шарнирным соединением, обеспечивающим свободное открывание и закрывание.

Металлический стержень выполняет роль ограничителя. Прут приваривается к внутренней поверхности клапана.

Гидробурение

Для подачи воды к участку бурения на метровом отрезке толстостенной трубы закрепляется несколько небольших трубочек. Необходимое давление подаваемого потока обеспечивается компрессором. В верхней части конструкции устанавливается насос. Для откачки жидкости на поверхность рекомендуется использовать отдельный помповый агрегат.

Пошаговая технология бурения шнековым способом

Эффективность шнекового метода подтверждается при бурении скважин в рыхлых и глинистых породах. Технология основана на разрушении грунта винтообразным снарядом.

Подготовка необходимых инструментов

Для выполнения работ потребуются такие компоненты:

Ручное бурение шнеком.

• лебедка с тросом, закрепленная на треноге;
• трубы для обсадки;
• набор из 3-4 штанг;
• шнековое устройство.

Самодельная буровая вышка изготавливается из 3 брусьев, установленных в форме треугольной пирамиды. По центру располагается несущая колонна.

Необходимость обсадных колонн объясняется вероятностью обрушения стенок скважины.

Изготовление шнека из подручных материалов

В качестве основы рабочего инструмента рекомендуется использовать стальную толстостенную трубу сечением 100 мм. Для соединения со штангой на верхнем участке создается зона с резьбой. Шнек закрепляется на нижнем конце.

1,5-метровая рукоятка, приваренная к основанию, облегчает проворачивание снаряда. Переход между держателем и штангами обеспечивается тройником.

Режущие лопасти выполняются из листа 2-2,5 мм. Сваркой полосы на равном расстоянии закрепляют на стержне.

Проведение буровых работ

Для устойчивости трубы выкапывается углубление 150х150 см. Отрезки доски или листов ДСП защищают стены шахты от осыпания.

По часовой стрелке инструмент ввинчивают в породу, периодически извлекая для очистки. Ствол скважины формируется обсадными колоннами начиная со второго метра. Сечение обсады должно немного превышать размеры лопастей снаряда. Дальнейшая забивка труб выполняется по ходу заглубления шахты.

О потребности наращивания бура свидетельствует полное погружение в грунт. Штанги добавляются по мере необходимости.