Канатно ударная буровая установка своими руками. Ударно-канатное бурение скважин. Пошаговая инструкция по ударному бурению своими руками

Одна из главных проблем, с которыми приходится сталкиваться владельцам загородных домов – это водоснабжение участка. Если есть возможность воспользоваться услугами специальной фирмы, которая пробурит скважину – проблема решается быстро.

Если же такой возможности нет, приходится заниматься буровыми работами самостоятельно. И в первую очередь нужно определиться с технологией бурения скважины. Одна из самых распространенных и доступных – это ударно-канатный метод.

Ударно-канатная технология

Ударно канатное бурение скважин технология довольно простая. Поэтому уже давно заслужила популярность среди домовладельцев и бурильщиков. Основные ее достоинства заключаются в простоте конструкции самой установки и легкости в проведении работ. Даже довольно глубокую скважину, вполне реально сделать самостоятельно. А это позволяет существенно сэкономить бюджет.

Принцип бурения ударно-канатным способом заключается в использовании тяжелого полого снаряда, который еще называют желонкой. Он сбрасывается в скважину и за счет собственного веса и скорости падения врезается в грунт. При этом почва набирается в полость желонки.

Ударно-канатная установка

Принцип бурения:

в месте бурения скважины разрывается небольшой котлован. Он нужен для последующего обустройства приямка, а также для того, чтобы в скважину не осыпался верхний слой рыхлого грунта;
над котлованом устанавливается тренога буровой установки;
к ней подвешивается снаряд на толстом канате. Желательно брать толщину с запасом прочности, иначе желонка может оборваться, а достать ее из скважины будет проблематично;
снаряд поднимается над отверстием и сбрасывается вниз;
затем, эта же операция повторяется несколько раз;
после этого, он извлекается и очищается от набившегося грунта.

Таким образом, процесс бурения довольно прост.

Плюсы и минусы технологии

Естественно, что любая технология имеет свои плюсы и минусы. Без этого, к сожалению, не обойтись, идеала еще не придумали.

Плюсы метода:

Итак, главные достоинства технологии, это простота и дешевизна проведения работ.

Недостатки:

процесс бурения происходит медленно;
метод не подходит для некоторых типов песчаных почв;
можно делать только строго вертикальные скважины.

Получается, что главный недостаток технологии в низкой скорости работ. Впрочем, при самостоятельном бурении, это вряд ли станет серьезной преградой. Еще один минус – затруднения при изготовлении слишком глубоких отверстий.

Необходимое оборудование

Как уже писалось выше, конструкция установки довольно простая. Она включает в себя:

вышку, которая изготавливается в форме треноги. По высоте она должна превышать длину снаряда, иначе его просто не получится вытянуть из скважины. Также, при изготовлении вышки, следует учесть высоту обсадной трубы – она будет выступать из грунта;
снаряд для бурения;
канат или лебедку для подъема снаряда.

Тренога изготавливается из стальных труб. Желательно использовать материал с толстыми стенками, т.к. ей придется выдерживать немалые нагрузки. Также, стоит изначально рассматривать разборной вариант. Это облегчит ее хранение и транспортировку.

Снаряд

Самый важный элемент установки – это бурильный снаряд. Фактически, это кусок круглой стальной трубы. Он должен обладать такими характеристиками:

быть тяжелым – именно от веса зависит эффективность бурения. Поэтому он делается из толстостенной трубы и по необходимости дополнительно утяжеляется;
длинным – размер трубы делается 1,5-2 метра;
иметь вырезы для удобного извлечения набранного грунта.

В зависимости от типа почвы, в качестве снаряда может использоваться:

забивной стакан – для рыхлых почв;
желонка – для сыпучих и водянистых слоев;
долото – для прохождения твердых пород.

Забивной стакан

Этот вид снаряда применяется для мягких и не слишком рыхлых почв. Из всех существующих видов, у него самая простая конструкция. Изготовить забивной стакан для скважины своими руками довольно просто. Фактически это простой кусок круглой трубы. На нижнем конце делаются заостренные края, чтобы стакан легче входил в грунт. Еще один вариант – вырезаются небольшие зубья.

Забивной стакан

На верхнем крае делается крепкая шляпа, ее еще называют наковальней. Она нужна для того, чтобы снаряд смог выдержать удары буровой штангой, за счет которых происходит забивание стакана в почву.

Благодаря тому, что почва плотная, она без проблем держится в забивной трубе и не выпадает из нее при доставании наружу.

Желонка

Если бурение делается в песчаных грунтах или проходятся водянистые слои, то забивной стакан использовать не получится. Все из-за того, что песок не обладает большой плотностью и будет попросту высыпаться из трубы.

В этом случае, применяют снаряд, который называется желонка. Кстати, ее же применяют, когда возникает необходимость прочистить заиленную скважину.

Она представляет собой отрезок круглой трубы с клапаном в нижней части.

Они бывают двух видов:

Лепестковый.
Шариковый.

Окончание трубы заостряется так же, как и в случае с забивным стаканом. Принцип бурения с использованием желонки заключается в том, что при ударе о дно скважины клапан открывается. При этом внутрь трубы набирается грунт, а при поднятии снаряда, клапан закрывается и содержимое удерживается внутри трубы.

Долото

Для прохождения твердых каменистых почв, варианты с забивным стаканом и желонкой не подходят. В этих случаях применяется специальное бурильное долото.

Благодаря его наконечникам, порода раскалывается, а затем поднимается наверх при помощи желонки.

Применение ударно-канатной технологии на разных почвах

Один из плюсов этой технологии, заключен в том, что она подходит практически для всех типов грунтов. Исключение составляют лишь некоторые песчаные типы, однако здесь требуется применение специальных технологий.

Однако, для прохождения разных почв, требуется менять оснастку, т.е. сам снаряд. Сам же принцип работы остается неизменным. Как делать ударно канатное бурение скважин своими руками можно посмотреть на этом видео:

Песок

Как уже писалось выше, для песчаных почв применяется желонка, т.к. из забивного стакана, песок будет попросту высыпаться.

Технология бурения выглядит следующим образом:

желонка сбрасывается вниз и за счет удара об землю открывается клапан и в нее набирается немного грунта;
далее операция повторяется, однако, в отличие от варианта с забивным стаканом, желонка не поднимается слишком высоко. Обычно подъем делается на 30-40 см;
за 3-4 повторения, труба наполняется, после чего поднимается наружу.

При прохождении песочных грунтов, есть большая вероятность осыпания стенок скважины. Поэтому параллельно с бурением, отверстие должно укрепляться обсадной трубой. При этом ее диаметр должен превышать диаметр желонки, иначе она просто застрянет в скважине.

На нижнем окончании первой части обсадной трубы, делается небольшое расширение. Это позволяет ей срезать со стенок отверстия немного грунта при движении вниз. Т.к. песчаные слои мягкие, проблем с этим не возникает.

Твердые грунты

Когда встречаются каменистые грунты, приходится применять долото. В этом случае, технология бурения выглядит таким образом:

при попадании на твердые породы, оснастка установки меняется;
в скважину опускается долото, которым дробятся камни;
затем желонкой, достаются измельченные камни.

Так же как и в случае с песком, скважина укрепляется обсадной трубой. Однако нужно учитывать то факт, что труба не сможет срезать лишний грунт со стенок скважины. Поэтому применяется специальное долото с расширителем. Расширитель представляет собой складывающиеся зубцы, которые приводятся в действие пружинным механизмом.

Т.е. в сложенном виде, он без проблем проходит через внутренний диаметр обсадной трубы, а затем расширяются. Это дает возможность срезать породу, мешающую прохождению обсадной колонны.

Особенности ударно-канатного бурения

Как и любой другой технологии, у нее есть свои нюансы:

при прохождении песчаных слоев и в особенности плывунов, нельзя допускать, чтобы желонка полностью опускалась ниже обсадной колонны. Иначе, она может сильно сместиться, а в этом случае будет весьма проблематично достать ее.
трос для подвешивания снаряда должен быть стальным и иметь запас прочности;
желательно следить, чтобы желонка не переполнялась. Если грунт начнет застревать между снарядом и колонной – его может заклинить;
при изготовлении ударного снаряда, нужно предусмотреть зацепы. Они нужны для того, чтобы была возможность достать его из скважины, если трос оборвется;
если делается глубокая скважина, имеет смысл оснащать установку двигателем с редуктором, через который можно подключить лебедку. Это значительно облегчит работы.

Таким образом, ударный метод позволяет самостоятельно делать скважины на приусадебном участке. Причем для этого не требуется привлечение спецтехники, а установку можно без проблем сделать собственными силами.

– довольно сложный процесс, для проведения которого необходимо привлекать специализированную технику. В домашних условиях целесообразно использовать оборудование, изготовленное своими руками. В данном случае лучшим вариантом будет ударно-канатный способ бурения. Для изготовления данного оборудования не нужно быть профессионалом и достаточно использовать простые и недорогие материалы.

Конструктивные особенности применяемого оборудования

Ударно-канатное бурение скважин подразумевает последовательное разрушение породы методом ее дробления. Для выполнения работы применяется буровой снаряд Шитца. Он состоит из комплекса деталей.

Стакан. При бурении скважин ударно-канатным способом применяется именно этот инструмент, который формируется из отрезка трубы подходящего диаметра. Его торец заостряется, что позволяет улучшить срезание грунта во время работы. Также на торце трубы могут находиться острые зубья. Это облегчает процесс разрешения грунта, который сформирован из влажной глины или смеси глины и песка. В результате почва прилипает к стенкам стакана и извлекается наружу.

Желонка. Представляет собой отрезок трубы, оснащенный клапаном. Он позволяет грунту проникнуть внутрь, но не выпускает его наружу. Это позволяет очистить скважину от разрушенной в ходе бурения породы.

Используется при ударно-канатном бурении скважин своими руками, когда необходимо произвести разрушение каменистых грунтов.

Устанавливается для облегчения спуска ударного стакана, что обеспечивает процесс бурения.

Каркас с ударной штангой. Имеет вид треноги. Для эффективной работы высота конструкции должна превышать длину на 1,5 м или больше.

Трос. Обеспечивает перемещение режущего стакана на необходимую глубину. Трос обычно изготовляют из стали. Он должен иметь диаметр, превышающий 12 мм. Это обеспечивает достаточный запас прочности. Трос должен выдерживать нагрузки нестандартной величины, которые могут появиться в процессе бурения.

Преимущества и недостатки метода

Технология ударно-канатного бурения скважин имеет множество преимуществ относительно других способов:

при помощи данного метода можно качественно вскрыть водоносный горизонт и эксплуатировать его. Срок службы скважины превышает 50 лет;
при бурении ударным способом не нужно использовать воду или специальный бурильный раствор. Это очень практично;
при помощи данного метода для формирования колодца можно даже пробурить породу, которая очень легко впитывает промывочную жидкость;
к эксплуатации скважины можно приступать сразу после проведения всего комплекса работ;
ударный способ бурения не представляет опасности для водоносного горизонта. После проведения всего комплекса работ его засорение исключено;
ударное бурение скважин своими руками проводится с формированием отверстия с большим начальным диаметром;
при помощи данной бурильной установки можно проводить геологоразведочные работы. Осуществляется выемка породы по всей глубине.

В то же время ударный способ бурения скважин не лишен недостатков. Он характеризуется низкой скоростью проведения всего необходимого комплекса работ. Также данный метод не подойдет для территории, где присутствуют сыпучие песчаные грунты, или если необходимо сформировать скважину значительной глубины.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Методика изготовления некоторых конструкций буровой установки

Для эффективной работы самодельной буровой установки ее необходимо оснастить деталями.

Малогабаритная буровая установка

Обсадная труба

Изготовляется из пластика, асбоцемента, чугуна или другого металла. Ее начинают устанавливать при углублении на 4 м. Для соединения отдельных частей на концах труб нарезают резьбу или прибегают к сварке. Если их диаметр меньше 50 мм, можно использовать муфты.

Ударная штанга

Для ее изготовления используют цельные стальные болванки. Для их утяжеления внутрь заливают бетон. Отдельные элементы конструкции соединяются при помощи болтов или фланцев. Применение резьбы недопустимо. При сильном ударе такое соединение разрушается, что делает невозможным дальнейшую эксплуатацию ударной штанги.

Желонка

Для изготовления детали с простейшей конструкцией следует использовать отрезок трубы диаметром 90 мм, шарик из подшипника, стальной переход. Два последние элементы тщательно натирают наждачной бумагой. Это обеспечивает более плотное прилегание шарика к переходу. Для утяжеления желонки в ее верхнюю часть заливают бетон.

Для его изготовления используют несколько элементов – металлический корпус (высверливают несколько отверстий для удаления воды), опорная шайба, втулка.

В верхней части замка устанавливают гребенку. В аварийной ситуации с ее помощью канат можно поднять на поверхность.

Опорная шайба необходима для защиты корпуса от разрушения во время ударов о грунт.

Конец троса протягивают во втулку, рассоединяют на части и фиксируют заливкой легкого сплава металла.

Технология проведения бурильных работ

Устанавливается только на подготовленную к работе площадку. Монтаж самодельного аппарата происходит в небольшую яму – шурф. Он должен иметь глубину 2 м и габариты – 5х1,5 м. Это позволит предупредить обвал сыпучего грунта, который обычно находится на самой поверхности. Стенки шурфа укрепляют дощатыми щитами.

Только на подготовленную площадку производят установку вышки, работающей по принципу УКБ. При этом тщательно проверяют вертикальность монтажа основных конструктивных элементов. Малейшее искривление траектории движения забивного снаряда приведет к невозможности установки обсадной трубы и дальнейшей эксплуатации созданного сооружения.

Разрушение почвы начинают при помощи самодельного стакана из обрезка трубы. Ударной штангой его резко опускают на поверхность с высоты 1,5 м. При помощи троса с лебедкой стакан извлекают наружу и повторяют процесс сначала. При необходимости забивной снаряд меняют на желонку или долото, осуществляют увлажнение почвы или досыпают немного сухой породы.

Видео: Канатно-ударное бурение

Сделать скважину на воду собственными усилиями без помощи тяжелой буровой техники вполне реально. Оптимальное решение бурения скважин на воду своими руками заключается в самостоятельной постройке малогабаритной буровой установки. Водоносная скважина по своей структуре напоминает обыкновенный колодец небольшого диаметра. Суть процесса бурения заключается в извлечении грунта до определенной глубины, где начинается водоносный слой. Извлечение грунта происходит наравне с другим основным процессом – формированием узкой емкости, стенками которой выступают стальные или обсадные пластиковые трубы. Нижний уровень скважины снабжается фильтром для предотвращения попадания частиц грунта в воду.

Бурение скважин на воду своими руками технология. Способы бурения скважины своими руками — существует два основных метода бурения: ударно-канатное и вращательное. Установки небольших размеров с вращательным принципом бурения имеют низкую производительность, что делает практически невозможной работу со сложным грунтом. Для того чтобы увеличить мощность такой установки необходимо дополнительно использовать тяжелые элементы конструкции, что делает ее нетранспортабельной. Поэтому рекомендуется все-таки использовать первый вариант бурения.

Ударное бурение намного эффективней и проще в установке по причине небольшого количества составляющих деталей. Самодельная установка такого типа для бурение скважин под воду своими руками представляет собой стальной канат и прикрепленное к нему тяжелое долото, желонка или забивной стакан, которые разрушают породу. Можно, конечно, поднимать груз и в ручную, при помощи блоков, но намного комфортней делать это за счет мощности двигателя любого типа.

Плюсы самодельной установки ударного метода бурения.

Компактность;
Простая конструкция, для создания которой могут подойти практически все подсобные инструменты;
Прочность;
Экономичность в плане трудоресурсов (для работы достаточно одного-двух человек);
Высокий уровень мощности (за один удар способна пробивать до 1 м грунта простого типа и поднимать его с глубины до 100 м).

Советы по самостоятельному изготовлению ударной буровой установки.

Ударно канатное бурение скважин своими руками будет легче осуществить, при помощи забивного стакана. Забивной стакан рекомендуется при бурении мягких пород и представляет собой часть стальной трубы с приваренной к ней режущей кромкой из стального материала.
Желонки являются незаменимой деталью при работе на песчаных и жидких почвах. Особенность ее в том, что внизу снаряда есть специальный клапан, который при ударе о почву открывается и захватывает часть породы. При поднятии желонки клапан прикрывается, благодаря чему содержимое не просыпается.
Вышку для установки лучше всего сделать в виде треноги, которую можно сварить из стальных труб или сбить с деревянных бревен. В вершине треноги монтируется специальный блок, через который будет проходить трос. Сама вышка по высоте должна превышать бурильный снаряд, чтобы была возможность поднятие его над уровнем земли.
Для дробления твердых пород может понадобиться изготовлять более тяжелый оголовок — долото, форма и угол наклона которого должны подбираться, отталкиваясь от тех материалов, которые расположены в грунте.

Бурение скважин под воду своими руками, видео в конце статьи поможет лучше понять принцип работы. Установка для бурения скважин своими руками может иметь вид треноги с электрическим или бензиновым двигателем, механической лебедкой или с простой системой блоков.

Этапы бурения конструкцией с забивным стаканом.

Треногой происходит поднятие забивного стакана, после чего он очень резко опускается.
Стакан захватывает часть породы в результате удара о поверхность.
Выполняются несколько ударов, в результате чего он проходит глубже в почву.
Контейнер заполняется грунтом и поднимается в исходное положение, очищается от содержимого.

Пример того как может быть изготовлен забивной стакан (ударный оголовок). Если грунт слишком сыпучий или диаметр трубы слишком большой и грунт плохо удерживается при вынимании, можно внутрь забивного стакана изготовленного из трубы, вварить пластины крестом.

Также забивной стакан может быть с небольшим клапаном, а кроме того рекомендуется сделать одно или несколько окон, через которые будет легче выдавливать керн, кромку также желательно усилить.

Желонка с плоским клапаном отлично подойдет при бурение скважин в ручную в несвязных грунтах и плывунах, а также для удаления с забоя крупных обломков пород и для очистки забоя от шлама, представленного мелкозернистой породной массой при бурении долотами твердых пород.

Устройство клапана желонки бывает разнообразным, например клапан может быть сделан из транспортерной ленты или резины, а также из шара, который помещается в трубу желонки и собственным весом перекрывает отверстие.

Также этот узел частично или полностью можно купить в специализированных магазинах. Узел состоит из 1. утяжелитель (стальной цилиндр); 2. башмак для желонки; 3. желоночное ушко; 4. серьга для желонки.

Особенности бурения твердых пород с помощью долота.

Мощные удары долота раскалывают грунт.
Незначительные частички породы поднимаются наверх желонкой.
Используется расширитель с резаками, которые в момент опускания по обсадным трубам на дно скважины складываются, а после приводятся в рабочие состояния для снятия стенок грунта.
Обсадные колонны устанавливаются для предотвращения попадания промежуточных грунтовых вод, которые будут мешать процессу.

Обязательные моменты при бурении однородного сыпучего грунта, которые защитят забой от засыпания песчаной породой.

Ствол скважины укрепляется обсадными трубами.
На первой трубе делается расширительный башмак.
Сечение обсадной трубы по диаметру должно превышать размер бурильного снаряда, из-за этого показателя снаряд будет двигаться свободно.

Перед началом выполнения основных работ следует выкопать шурф, оптимальный размер сторон которого составляет 1,5*5м, а глубина может доходить до 2 м. Стенки такой ямы закрываются досками, это не даст сыпучему верхнему слою почвы осыпаться в скважину.
Прочность троса должна обеспечивать его надежность в момент нагрузки на разрыв поднятия забивного стакана или долота.
Сечение троса должно быть не меньше 1 см, это позволит справиться с ситуацией, если произойдет заклинивание снаряда в забое при попадании твердого грунта в промежуток между ним и обсадной колонной.

Бурение скважин на воду своими руками видео. Интересный, кустарный, способ бурения скважин на воду ударно-канатным методом. Вместо трактора можно использовать автомобиль, цепляя трос за фаркоп.

Как вы уже убедились, ручное бурение на воду несложно реализовать, если понимать принципы работы и иметь небольшой опыт конструирования простых механизмов. Процесс изготовления установки занимает несколько дней, потому что время уйдет как на выполнение самостоятельных работ, так и на ожидание изготовления на заказ важных деталей. Если у вас нет опыта в возведении такой конструкции лучше обратиться за консультацией опытных специалистов.

Ударно-канатное бурение известно с древних времен. С его помощью можно бурить глубокие скважины для нахождения водоносного пласта, не используя специальную технику. Преимущество данного метода заключается в простоте и доступности оборудования, возможности прохождения глубоких пластов грунта за короткий промежуток времени.

Преимущества метода

Ударно-канатное бурение имеет ряд преимуществ:

Увеличение срока эксплуатации скважины;
Возможность создания источника воды, обладающего достаточно большим диаметром;
Исключение риска загрязнения воды попаданием примесей грунта в процессе бурения;
Возможность контроля уровня воды на различных горизонтах грунта;
Высокая эффективность применения при бурении скважины зимой с экономической точки зрения.

К недостаткам можно отнести затруднения при бурении скважин в сыпучих грунтах и замедление процесса бурения при создании скважины на большой глубине.

Применяемое оборудование

Оборудование, используемое при технологии ударно-канатного бурения, называется буровым снарядом Шитца. Он состоит из каркаса, блока с лебедкой, штанги, троса и забивного стакана. Забивной стакан изготавливается из части металлической трубы, оканчивающейся режущей кромкой, обладающей хорошей прочностью и скошенной во внутреннюю часть стакана. Чуть выше располагается наковальня, ударами по которой производится забивание стакана. Лебедка используется для спуска и поднятия стакана.
Каркас снаряда является вышкой, имеющей вид треноги, размеры которой должны по пропорциям соответствовать величине штанги. Чтобы достать забойный стакан было легче, высота вышки должна превышать его длину на 1,5 или более метра. Ее можно сделать самостоятельно из металлических труб или бревен. Все детали применяемого при ударно-канатном бурении оборудования могут быть изготовлены дома своими руками.
Трос должен обладать достаточной прочностью. Обычно используется стальной толщиной 12 мм и более. Значительный запас мощности необходим для выдерживания нагрузок нестандартного вида, которые могут возникнуть в процессе работы. Большая нагрузка на трос возникает при подъеме вошедшего в почву стакана, также может произойти заклинивание внутри скважины стакана, содержащего довольно крупный фрагмент породы.

Изготовление лебедки

Лебедка представляет собой подъемный блок, через который проходит трос, к которому крепится стакан или желонка. При желании его можно сделать своими руками. Для изготовления можно использовать бревна, в центр которых с торцевой стороны для придания большей прочности забита металлическая труба или стальной пруток. Перед забиванием металлической детали можно просверлить отверстия на торцах бревна с меньшим диаметром, чем диаметр детали. Это позволит упростить забивание оси и сделать прочнее ее фиксацию.
Чтобы не происходило проворачивания, на один из концов оси, выходящих из бревна, привариваются специальные ушки. На другой конец приваривается ручка, которую можно сделать из отрезка трубы, придав ей форму буквы «Г». Ворот закрепляется между стоек каркаса, на него наматывается трос при опускании или поднятии из скважины инструмента, ударах по стакану и его последующем извлечении, наполненного грунтом.

Технология процесса

При ударах штангой по наковальне происходит забивание стакана в грунт. Затем его поднимают с помощью лебедки наверх вместе с попавшим в него грунтом, высыпают почву и опускают стакан снова. Этот процесс продолжается до достижения требуемой глубины. Лучше всего использовать ударно-канатное бурение с применением забивного стакана на содержащей глину мягкой почве. При использовании стакана при прохождении сыпучих пород они высыпаются из него в скважину из-за недостаточной величины силы трения, которая могла бы связывать частицы породы между собой.
Данная технология менее трудоемка по сравнению с ударно-вращательным бурением на глубинах, превышающих 10 м. При ударно-вращательном бурении достаточно высок риск деформирования штанги и искривления ее хода, значительное количество времени тратится на соединение и отсоединение штанг. Также затруднение может вызвать разрыв соединения при бурении или попадание на пути бура камней.

Порядок работы

На месте будущей скважины роется шурф со сторонами 1,5 × 1,5 м и примерно такой же глубиной. Предотвратить осыпание грунта со стен шурфа позволит обшивание их досками.
Над точкой бурения устанавливается каркас вышки.
Производится крепление забивного стакана (если грунт сыпучий или предстоит прохождение водоносного пласта – желонки). Забивают инструмент вглубь грунта на 0,5 – 1 м, затем выполняют его подъем для удаления попавшего внутрь грунта.

Для бурения чрезмерно плотного грунта можно использовать дополнительную штангу для утяжеления стакана, закрепив ее на трос выше забивного стакана. Штанга представляет собой стальную трубу, имеющую крепежные насадки.

Этапы работы

Подъем забивного стакана с помощью лебедки с последующим резким опусканием вниз.
Внедрение стакана в пласт породы и захватывание некоторого его количества.
Силой трения частицы грунта удерживаются внутри стакана.
Для углубления снаряда внутрь скважины поднимают и опускают ударную штангу, ударяющую по расположенной на верхней части стакана наковальне.
После выполнения ряда ударов, снаряд поднимают на поверхность, высыпая вошедший в него грунт.
Затем цикл работы повторяется заново.

Бурение в условиях сыпучего или твердого грунта, содержащего камни

На сыпучих грунтах вместо забивного стакана предпочтительно использовать желонку. Это отрезок стальной трубы, в нижней части которого имеется задерживающий почву клапан. Когда желонка входит в грунт, происходит открытие клапана. В момент подъема желонки вверх клапан закрывается, препятствуя высыпанию набившейся внутрь почвы.
Бурить твердую почву удобно с помощью бурового долота. Его удары позволяют расколоть камни на мелкие части, которые можно затем поднять, используя желонку. Для работы на твердом грунте устанавливаются обсадные трубы с расширителем, увеличивающим диаметр конструкции.

Использование обсадных труб

Края скважины рекомендуется обсаживать специальными трубами из стали, асбеста или пластика. Наиболее легкими, недорогими и простыми в установке являются пластиковые трубы. Обсадные трубы имеют следующее предназначение:
Позволяют предотвратить осыпание грунта со стен скважины при механическом воздействии, которым сопровождается процесс бурения.
Перекрывают попадание в скважину воды из расположенных выше водоносных пластов.
Исключают загрязнение дна скважины при ее эксплуатации.
Забивание труб производится одновременно с углублением скважины. Первый участок обсадной трубы следует оборудовать расширительным башмаком, имеющим конусовидную форму. Для свободного прохождения забивного стакана внутри труб их диаметр должен превышать его ширину. Опускаясь в скважину под давлением собственного веса или под небольшим физическим воздействием, они производят срезание с боковой поверхности скважины некоторого количества грунта.

Использование расширителя

При бурении твердых пород расширитель позволяет срезать грунт, находящийся на стенках скважины. На расширителе имеются подвижные резцы, складывающиеся при продвижении его внутри обсадной трубы. После достижения нижнего отдела трубы и соприкосновения с грунтом резцы раскрываются благодаря наличию в их механизме специальных пружин. Срезание резцами расширителя породы позволяет увеличить диаметр скважины.
Прохождение промежуточного пласта, содержащего воду
Пройти промежуточный водоносный слой почвы можно, используя установку обсадных труб. Они забиваются в пласт грунта, находящийся несколько ниже водоносного. По мере прохождения производится откачивание скапливающейся воды и удаление со дна скважины смешанного с водой грунта желонкой. При использовании забивного стакана следует придать находящейся на дне жидкой смеси большую вязкость и густоту, подсыпая в скважину почву.

Разновидности желонок

Желонкой можно не только вычерпывать находящуюся на дне жидкую смесь, но и подавать цементный раствор в скважину, производить отбор жидкости для проверки при прохождении водоносного пласта.
Желонки могут быть следующего вида:

В виде трубы, имеющей снизу плоский или вогнутый клапан и ручку, к которой прикрепляется трос в верхней части.
Оборудованной поршнем, производящим всасывание растворенного в воде грунта при каждом ударе штангой.
Желонка пневматического вида, имеющая две камеры – воздушную и песочную. Ее заполнение производится благодаря созданию в камере высокого давления.

Желонка первого вида называется обычной или клапанной. Различают три типа клапанов:

Плоский клапан, может изготавливаться из стали, резины или быть комбинированным. Предназначен для очистки скважины от ила.
Шариковый клапан. Если приварить к нему несколько металлических зубцов, с его помощью можно будет также рыхлить грунт. Он может быть изготовлен самостоятельно из пластикового мяча, применяемого в «сухом бассейне». На его поверхности делается надрез, в который закладывается свинцовая дробь в смеси с эпоксидкой. В желонке также устанавливается ограничитель для шарикового клапана.
Клапан «карбюратор».

Изготовление желонки

Для изготовления желонки с шариковым клапаном можно взять трубу примерно 90 мм в диаметре, стальной переход и шарик, имеющийся в подшипнике. Для плотного прилегания шарика к переходу их притирают наждачной бумагой. После затачивания перехода шарик размещается внутри него. Утяжелить желонку можно залив в ее верхнюю часть бетон. Если вместо перехода используется шайба с расширяющимся в виде воронки верхом, к ней приваривается металлическая решетка и дуга, выполненная из отрезка толстой проволоки для крепления троса.

Наполнение желонки

В отличии от забивного стакана, который сбрасывается с довольно значительной высоты – не менее 2-х м от места бурения, желонку бросают вниз с высоты 0,3–0,5 м. Для ее наполнения этот процесс повторяется несколько раз. Это позволяет собрать таким образом находящийся на дне смешанный с водой песок или некрупный гравий. Для сбора крупного гравия применяется желонка пружинного типа.

Вертикальность бурения

Очень важно при бурении следить за строго вертикальным расположением оси скважины. Даже минимальное ее искривление может стать препятствием для опускания обсадных труб, приводя к остановке работы. Облегчить сохранение вертикальности прохождения позволит использование забивного стакана длиной 2 метра и более.

К ударно-канатному бурению скважин прибегают чаще всего. Этот способ бурения скважин считается самым простым и может использоваться на любых грунтах. Особенность ударно-канатного бурения состоит в том, что оно может осуществляться без использования . На практике монтаж такой довольно компактной установки для бурения можно выполнить самостоятельно, исключая некоторые сложные детали, и использовать для .

Конструкция ударно-канатной установки

Комплектация установки для проведения ударно-канатного бурения включает:
. забивной стакан;
. ударную штангу;
. трос или канат;
. непосредственно каркас установки;
. лебёдку;
. блок.

Технология ударно-канатного бурения своими руками

Основным элементом ударно-канатной установки является забивной стакан, выполненный из фрагмента трубы. В нижней части забивного стакана имеется более прочная режущая кромка, на которой делается скос внутрь стакана. За счет повышенной прочности кромки стакан при каждом ударе глубже врезается в грунт. Приводится в действие буровой стакан лебедкой. Врезаясь в грунт, стаканом захватывается определенное его количество и далее при помощи лебедки поднимается над забоем.

За счет ударов ударной штангой, производящей циклические удары по верхней части стакана с наковальней, стакан вбивается глубже. Нескольких ударов достаточно для того, чтобы заполнить стакан полностью для последующего поднятия наверх и освобождения от грунта. Грунт держится внутри стакана при подъеме за счет действия сил трения. Процедура бурения повторяется до достижения необходимого результата.

Ударно-канатное бурение на различных грунтах

Следует отметить, что бурение при помощи забивных стаканов используют, как правило, при работе на достаточно мягких и несыпучих породах. Использование этого метода бурения скважин на грунтах сыпучих не рекомендуется по причине недостаточно большой силы связки частиц сыпучих пород друг с другом. В результате им не хватает силы трения для того, чтобы удержаться в корпусе забивного стакана и он при выходе из забоя оказывается пустым, а тело скважины набивается сыпучим грунтом.

На сыпучих породах выполняют с помощью желонка. Конструкцией желонка предусмотрен клапан в нижней его части, который открывается при врезании желонка в грунт, открывая свободное продвижение сыпучего грунта. При поднятии желонка наверх, клапан закрывается под тяжестью захваченного грунта, препятствуя его высыпанию. После поднятия на поверхность и освобождения от грунта, процедура повторяется вновь.

При бурении скважин ударно-канатным методом на твердых и каменистых грунтах используют буровое долото, которое выполняет функцию забивного стакана или желонка. В результате ударных действий долота твердые и каменистые грунты разрушаются, измельчаются, превращаясь в мелкие частицы, и при помощи желонки извлекаются со дна скважины наверх.

При проведении канатно-ударного бурения скважины на сыпучих грунтах, или на грунтах с прослойками сыпучего грунта, происходит засыпание скважины этими самыми грунтами. Поэтому в процессе бурения приходится . Первый отрезок обсадной трубы выполняют с конусным расширительным башмаком. При этом обсадные трубы должны быть большего диаметра, чем диаметр забивного стакана. Это позволит последнему свободное перемещение в скважине. При этом, при опускании обсадных труб в скважину, которое происходит под собственным весом или в результате не очень сильных ударов, за счет большего диаметра они срезают со стенок скважины часть грунта.

При проведении канатно-ударного бурения скважин на твёрдых породах рекомендуется использовать расширитель, так как не сможет справиться со срезом грунта со стенки скважины. Для разрушения и измельчения твердого грунта на дно скважины опускают расширитель, имеющий подвижные резцы. Конструкция резцов позволяет их складывать на время прохождения по обсадной трубе. Достигая нижней кромки обсадной трубы и грунта, специальные пружины приводят в действие механизм раскрытия резцов. В таком режиме резцами срезается порода со стенок скважины и увеличивается ее диаметр.

Что касается прохождения во время процесса бурения промежуточного водоносного слоя, то здесь следует применять ту же технологию, что и при бурении на сыпучих породах. Водоносный промежуточный слой следует перекрывать обсадными трубами, иначе скважина будет заливаться водой из водоносного слоя, препятствуя дальнейшему проведению бурения. С этой целью устанавливают так, чтобы нижняя кромка трубы упиралась в слой грунта, уровень которого находится ниже уровня водоносного слоя. Далее приступают к удалению воды и образовавшейся жидкой смеси из скважины при помощи желонки. Для ускорения процесса поднятия из скважины жидкой смеси можно засыпать в скважину сухой земли или частиц грунта, которые впитают воду и сделают смесь более густой и вязкой. После этого быстро и легко извлекается смесь на поверхность при помощи забивного стакана.

Очень важным условием при выполнении канатно-ударного бурения, точно также, как и при , является строгое соблюдение её вертикальности. В случае пренебрежения данным условием, образуется искривление скважины, что сильно затруднит процесс установки обсадных труб, а то и сделает это невозможным вообще. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать в работе более длинный забивной стакан. В таком случае намного легче достигать вертикальности скважины. Оптимальная длина стакана составляет примерно два метра.

Важное значение при канатно-ударном бурении отводится качеству троса. Его мощность должна быть с большим запасом, чтобы выдерживать нестандартные нагрузки. Так, кроме простого поднятия забивного стакана с ударной штангой, он несет достаточно высокие нагрузки при поднятии из скважины, забитого в грунт стакана. Это еще обусловлено и тем, что канатно-ударное бурение опасно образованием заклинивания стакана в скважине. Это случается при попадании между стенкой скважины или обсадной трубой и забивным стаканом частиц твердой породы. Поэтому для выполнения канатно-ударного бурения следует отдавать предпочтение тросу с диаметром не менее 10 мм.

Задача канатно-ударного бурения облегчается в значительной мере еще и тем, что все необходимые для него детали, при желании, вполне реально изготовить в домашних условиях самостоятельно.

Видео ударно-канатного бурения скважин на воду