Если при рытье водозабора попадаются твердые породы, специалисты применяют особые механические методы бурения на воду. Выбор метода бурения скважин в грунте зависит от геологических и гидрогеологических условий, а также от поставленной задачи и территории, где проводятся работы. В основном применяется вращательный способ, но существуют и другие виды бурения: ударное, вибрационное, термическое, гидравлическое, электрофизическое, электротермическое, различные комбинированные варианты.
Бурение грунтовых скважин осуществляется спецтехникой (буровые установки), которая передает нужный крутящий момент и усилие.
Способы бурения грунтов:
- ударный;
- вращательный;
- ударно-вращательный;
- вибрационный;
- термический;
- гидродинамический;
- электрофизический;
- электротермический;
- экзотический;
- комбинированный.
Ударное
Бурильные работы на подземные воды проводятся скалыванием грунтовых слоев толстыми наконечниками. Отколотые фрагменты удаляются сжатым воздухом или большим напором воды. Для работы долота используется канат или металлический стержень.
Этапы бурения:
- выдалбливание горной породы;
- очищение источника от шлама, промывка;
- укрепление стенок обсадкой;
- обустройство.
Используется для создания скважин глубиной до 250 м. Варианты метода: ударно-вращательный, ударно-канатный, ударно-штанговый. Буровая установка PRAKLA использует технологию погружного пневмоударника. Метод пневмоударника применяется при бурении артезианских скважин средней глубины в особо прочных породах, где шарошечные долота недостаточно эффективны.
Вращательное (роторное)
Принцип работы методики базируется на выдавливании частиц и истирании.
Для этого применяется спецтехника с вращающимся буром. Его также называют «Колонковым бурением». Бур полностью разрушает твердые частицы, но это вращательное бурение скважин может использоваться при определенных условиях:
- диаметр водозабора должен быть 35-220 мм;
- породы должны быть целостными и крупными;
- грунт должен быть промерзлым.
Проходка совершается шнеком или шарошечным долотом, которые бурят сплошным забоем, то есть порода разрушается по всему объему скважины. Колонковое долото представляет собой трубу с режущим торцом. В этом случае бурение происходит по кольцевой поверхности забоя, нетронутым остается цилиндрический фрагмент породы, который используется в качестве геологического образца.
Вращательное бурение наиболее эффективно и применяется на самых глубоких скважинах, а также для организации автономного бесперебойного водоснабжения.
Скважина на песок бурится шнеком в рыхлой породе, глубина до 50 м. Артезианская скважина бурится шарошечным долотом, которое способно работать на любой нужной глубине в крепких породах.
Ударно-вращательное бурение скважин
Методика основана на использовании перфоратора, который силой частых ударов выталкивает твердые частицы земли. Параллельно ударам внутри проворачивается коронка, которая полностью удаляет горные породы. Для комбинированного метода используются гидроперфораторы или погружные перфораторы.
Вибрационное
Высокочастотная ударная нагрузка (вибрация) передается через колонну буровых штанг на породоразрушающий инструмент. Способ рассчитан на создание неглубоких скважин в рыхлых и неплотных грунтах.
С увеличением глубины более 35 м плотность и сопротивление грунта значительно возрастают, в результате эффективность вибрационного метода снижается.
Термическое
Горячие газы из специальной горелки (реактивное сопло) направляются в забой, разрушают породу и выносят ее на поверхность. Горючей смесью служит керосин и газооборазный окислитель (кислород, сжатый воздух). Метод имеет высокую эффективность даже в крепких породах и используется при добыче полезных ископаемых в карьерах.
Гидродинамическое (гидравлическое)
Порода разрушается под воздействием потока жидкости, подаваемой в забой под давлением. Параллельно могут использоваться буры и долота, а в жидкость добавляться абразивные вещества. Метод имеет низкую себестоимость за метр, но рассчитан на строительство неглубоких скважин в рыхлых грунтах.
Электрофизическое
Порода в забое разрушается мощным электрическим разрядом в воде. Используется свойство несжимаемости воды для передачи импульса от гидроудара к стенкам скважины.
Электротермическое
Электротермобур делает скважины глубиной до 1000 м в условиях вечной мерзлоты, на ледниках Антарктиды и т.д. Бур позволяет получать ледяной керн для проведения исследований.
Экзотические способы
Ультразвуковой, плазменный, лазерный и другие необычные способы бурения грунта пока не вышли из стадии инженерных экспериментов.
Комбинированные способы
Несколько методов бурения последовательно используются в сложной геологической ситуации, обусловленной территорией, либо для решения конкретной задачи. Например, разные буровые инструменты применяются по очереди при бурении одним забоем слоев разной плотности, вязкости, твердости, степени разрушения и т.д.
Другой вариант — бурение разведочной скважины производится шарошечным долотом, а в самом конце работ — колонковым, чтобы взять образец грунта c определенной глубины.
Чаще применяют комбинированную технику при строительстве скважин, которая позволяет регулировать степень давления на стенки котлована, предотвратить осыпание почвы.
Шнековое бурение
Этот метод устройства применяется инженерами компаний и в ручном бурении самими собственниками участков. Он подходит для мягких пород, обеспечивая быстрый доступ к грунтовым водам. В ходе бурения порода удаляется с помощью деталей самого шнека.
Возможно вертикальное и горизонтальное шнековое бурение. Вертикальный метод используется также при бурении отверстий под сваи, при монтаже фундамента.
С помощью горизонтального, возможна прокладка инженерных систем коммуникаций (трубы, кабель и т.д.) без необходимости рытья траншей. Недостатком является невозможность работы с твердыми породами.
Выбор метода буровых работ на воду
Подходящий способ бурения скважины определяют исходя из назначения, диаметра отверстия и его глубины. Учитываются физические и механические свойства грунта, горных пород, которые затрагиваются в ходе работ по устройству скважины. Инженеры также просчитывают экономическую целесообразность работ в заданных условиях.
Это важный этап в ходе разработки проекта строительства и монтажа всей системы. Просчитывается цена за метр и стоимость общего проекта.
Бурение скважины, ее устройство и монтаж водоразборной системы под ключ - это серьёзный инженерный проект. Заказать такие услуги можно в компании ООО "БИИКС". Цены на услуги представлены в прайс листе компании.
