Изготовление ударно канатной установки. Скважина ударно-канатным способом своими руками: простая и недорогая технология

В настоящей статье приводится информация о том, как проводится бурильные работы скважин на воду. Описанный ниже способ состоит в циклическом разрушении пород их дроблением при помощи специального долота и последующей очистке забоев желонками. Пробуренная этим способом скважина отличается сохранением высоких водных дебетов и длительным сроком службы – до восьмидесяти лет и более. Сегодня вместо ударно-канатного бурения скважин все чаще начал использоваться другой способ бурения – роторный. Существует мнение, что это не совсем обоснованно, поскольку на Западе и в США многие компании по-прежнему применяют ударно-канатный метод бурения.

Преимущества и недостатки

К достоинствам ударно-канатного бурения можно отнести:

в большинстве случаев качественное вскрытие и дальнейшее опробование водоносного пласта;
отсутствие необходимости обеспечения установки глиняным раствором и водой;
успешное проведение бурения в галечниково – валунных прослойках, а также в породах, легко впитывающих промывочные жидкости;
возможность освоения скважины в краткие сроки – сразу после завершения бурильных работ. Благодаря применению данного способа водоносные горизонты не засоряются, они сохраняются в таком же виде, что и до бурения:
возможность выполнения бурильных работ скважины при больших начальных диаметрах, достигающих 500 мм и более;
взятие раздельных проб (образцов) водоносного горизонта во время бурения.

Недостатки ударно-канатного бурения:

самый большой недостаток — это низкая скорость бурения;
невозможность бурения в некоторых песчанных грунтах;
проблематичность бурить глубокие скважины;
только вертикальное бурение.

Бурение в различных почвах и климатах

Песок

Технология проведения бурильных работ ударно-канатным способом зависит в основном от геологических условий. Когда работы проводятся в песках или зыбучих песках – так называемых плывунах – тогда обязательно используется желонка с плоским клапаном. В этом случае одновременно с бурением нужно произвести крепление стенки скважины обсадными трубами.

Если песок чистый и водоносный – используются желонки с короткими ударными штангами. Для соблюдения правильности технологического процесса важно, чтобы частота ударов была как можно меньше.

Внимание! Категорически нельзя опускать желонки ниже закрепленного башмака обсадной трубы больше чем на 50 см. Если не придерживаться этого правила, то не исключено, что песчаные карьеры скважины попадут под обвал и захватят при этом и желонку. В результате может полностью остановиться весь процесс бурения.

При бурении скважины в песках, она заполняется песком, перемешанным с водой, который поднимается за желонками. Тут важно проследить, чтобы не произошло переполнение желонок, так как в этом случае порода перебросится через них и может привести к заклиниванию или прихвату. А это чревато остановкой бурильных работ и, следовательно, снижением показателей. Этот момент нужно учесть именно при бурении в песках-плывунах. Поскольку они характеризуются высокой плавучестью, их бурение следует проводить быстрее, чем в простых песках. В таких местах при данном способе бурение категорически нельзя останавливать.

Гравий

В гравийной породе и в галечниках бурение проводится двутавровыми долотами. Единственная желонка, применяемая в этом случае, это желонка с плоским клапаном и низко посаженным башмаком. Также двутавровым долотом проводят бурение в глинистой породе.

После разрыхления до глубины 1,5м применяется любая желонка. Буровой станок используется только при проведении бурения в сильно песчаных глинах. Желонка в этом случае может быть без крепления клапана.

Глина

Вязкие, пластичные глины бурят специальным долотом, изготовленным из плоского или двутаврового долота, на конце которого дополнительно приваривают несколько лопастей, после чего долото приобретает крестообразный вид. Работая с таким специальным долотом, нужно помнить, что в скважину следует долить примерно 5 л водного раствора, а процесс бурения продолжается несколько минут, не более. Образующийся внутри скважины шлам удаляется с помощью долота.

При наличии в породе большого количества валунов есть риск искривления ствола скважины во время бурения, вследствие чего невозможно будет добывать качественную воду. Для случаев, когда требуется раздробить встречающиеся при бурении валуны, существуют утяжеленные долота.

Породы с повышенным содержанием трещин больше других склонны к обвалам и обрушениям. Поэтому при бурении в них нужно проявлять особую осторожность. Канат бурильной установки нужно держать натянутым, чтобы избежать раскачиваний инструмента и в то же время аккуратно выполнять обсадку скважины.

В районах вечной мерзлоты, характеризующимися устойчивыми окаменелыми породами (плотные глинистые сланцы, песчаники, известняки), бурение производится так же, как и в обычных климатических условиях.

Элементы и устройство конструкции

Основными элементами предварительной конструкции скважины при бурении ударно-канатным способом являются:

глубина залегания скважины;
ее расчетный диаметр;
обсадные трубы (необходимо указать длину и количество колонн);
необходимые для работы специализированные устройства;
фильтр, колонна, расположенная над ним, отстойник, стакан, изготовленный из цемента.

Существуют некоторые условия, выполнение которых гарантирует создание правильной конструкции скважины ударно-канатным методом бурения.

И вот какие именно:

размер выхода обсадной колонны из труб не должен превышать 30 м;
углубление прикрепленных башмаков обсадных труб в водоупорную породу производится на 2 м ниже водоупорной кровли;
применяемый диаметр долота нужно изменять через одного;
во избежание расшатывания обсадных труб, их загоняют в грунт насколько можно плотнее;
обсадная колонна, которую соединяют с последующим участком обсадной трубы, должна входить в нее не больше чем на 5 м при глубине скважины до 50 м и не более чем на 7м при ее глубине более 50м.

Обсадные колонны применяют с целью закрепления стен скважин, пробуренных в неустойчивых породах. Их используют также для изолирования водоносных горизонтов, не подлежащих дальнейшему использованию. Опробование отдельных участков происходит также с использованием обсадных труб.

Рассмотрим основные диаметры используемых при бурении обсадных труб. Минимальный наружный диаметр имеет 219 труба. Ее внутренний диаметр составляет 205 мм. Следующие диаметры труб – 273 и 325 мм. Стенки этих труб имеют толщину 9мм. Трубы с толщиной стенки 10мм имеют большие наружные диаметры – 377 и 426 мм.

В процессе производства работ по бурению в не совсем устойчивых, рыхлых породах обсадные колонны опережают снаряд бурового инструмента. В этом случае рекомендуется использовать обсадные трубы с соединением без муфтового захвата, другими словами, труба в трубу.

Такая конструкция достойна внимания из нескольких соображений. В первую очередь, гораздо легче становится обсаживание скважин, как и их выемка при консервации или полной ликвидации.

Кроме того, для такой конструкции допустимы трубы горячей прокатки, стоимость которых намного меньше стоимости обычных труб.

Для скважин глубиной до 100м применяется для обсаживания набор асбоцементных труб диаметром до 300 мм с соединениями резьбовыми и без резьбы.

Инструмент

Рабочий инструмент, с помощью которого разрушается порода – долото. Желонка, служащая для извлечения разрушенной породы на поверхность. Буровой снаряд, составными частями которого являются ножницы, штанга для ударов, канат и канатный замок.

Вспомогательный инструмент, с помощью которого производят сборку и установку бурового снаряда. К ним относятся различные ключи, в том числе рожковые и гаечные, затяжные трещотки, отвертки.

Специальные инструменты для работы непосредственно с обсадными трубами. Это — башмак, забивные головки и снаряды, хомуты.

Инструмент для ловли и установки труб.

Перечень установок для проведения бурильных работ ударно-канатным способом не такой большой, как для роторного способа. В него включены УКС22М-2, УКСЗОМ-2, установки для комбинированного бурения, когда роторное бурение сочетается с ударно-канатным способом и обратной промывкой.

Комбинированные буровые установки очень часто используются в США. Они дают возможность сочетать вращательный и ударно-канатный методы проведения бурильных работ, делать обратную промывку. Но стоимость таких комбинированных установок гораздо больше стоимости обычных бурильных установок и чтобы окупить данное оборудование нужно выполнять немалые объемы работ. Поэтому они невыгодны у нас для многих мелких фирм.

Традиционное ударное бурение скважин своими руками – самый недорогой и простой способ обеспечить участок питьевой водой, не прибегая к копке колодца. Все материалы и инструменты, которые необходимы, можно смастерить самостоятельно, имея опыт работы с металлом. Организовать весь цикл, от забоя скважины до запуска, могут 2 мастеров. Но в сравнении с другими методами ударное или канатно-ударное бурение является самым медленным: на обустройство водозабора нужно как минимум 2 – 3 дня.

Перед началом работ необходимо сопоставить все исходные данные: тип грунта, глубину водоносного слоя, его насыщенность. Ударным способом бурения можно углубить скважину до 50 м – до чистого песчаного водозаборного слоя.

Критерии выбора метода бурения водозаборной скважины на участке

Состав, твердость грунта оказывает решающее влияние на окончательный выбор способа обустройства водозабора. Ударный метод подойдет для бурения скважин:

В песчаных, сыпучих породах с минимальным количеством твердых каменистых включений.

В мягких, глинистых грунтах.

Если слои перенасыщены грунтовой влагой.

Без тяжелой техники можно забить скважину на песок своими руками

Сложно проходить каменистые, скальные породы: скорость бурения значительно снижается. В твердых грунтах предпочтительно использовать МБУ и роторное вращательное бурение. Но в осыпающихся, влажных слоях применение ударно-канатного метода является практически единственным недорогим методом обустройства скважин.

В зависимости от цели обустройства источника и глубины залегания водоносных песков применяют самодельные или промышленные установки для ударного бурения и обустраивают:

Абиссинские колодцы, или скважины-иглы: глубиной до 15 м, до первого песчаного горизонта. Такой источник нерационально обустраивать, если планируется постройка жилого дома или использование большого количества воды. Дебит сильно зависим от количества осадков, чистота воды сомнительна. Используется для полива, технических нужд на стройке.

Скважины до 2 – 3 песчаного слоя: источник глубиной до 25 – 40 м. Такой скважины достаточно для непрерывного обеспечения водой одного коттеджа или дачи. При регулярной эксплуатации и уходе может служить до 20 лет.

Преимущества ударного способа: экономия средств и минимум места для установки

Ударный (или ударно-канатный) метод – самый трудоемкий в бурении скважин. Приходится извлекать на поверхность грунт из шахты, механическим способом поднимать тяжелый ударный инструмент. Преимущества способа также обусловлены его простотой и доступностью:

Установка легко собирается на ограниченной площади. Главное – выбрать участок, где нет ограничений по высоте для сборки рамы. Монтаж можно выполнить в одиночку, для транспортировки достаточно легкового прицепа.

Возможность применения на неровной местности со сложным рельефом, при отсутствии подъезда и места для разворота грузовой техники.

Используется на участках, не подключенных к электросетям.

Самодельную раму можно собрать из металлических труб и подключить мотор для поднятия штанги

Ударный инструмент (наконечник) просто заменить в процессе работы.

Технология проведения буровых работ: этапы и оборудование

В ударном бурении используют 4 типа режущих наконечников для скважин. Применяют разные устройства в зависимости от твердости, влажности и плотности проходимого грунта.

Режущий стакан применяют при прохождении плотного грунта, не насыщенного водой, который удерживается в полости инструмента и не осыпается в ствол. Самостоятельно изготовить стакан можно из толстостенной чугунной или металлической трубы длиной до 1,5 м. Край инструмента имеет вид срезанного внутрь под углом 45 о конуса. Режущую поверхность предварительно затачивают. В средней части трубы вырезают отверстие, через которое извлеченный из ствола грунт можно вытолкнуть. Диаметр режущего инструмента зависит от запланированного размера обсадной трубы. В верхней части приваривают поперечную перекладину или высверливают отверстия для подсоединения и крепления троса.

Простейшая установка для самостоятельной пробивки скважины

Стакан с расширителем представляет собой стандартный инструмент с расширяющимся книзу краем. Применяется, когда необходимо увеличить диаметр шахты для установки обсадной трубы. Есть готовые расширители, которые используют при работе внутри обсадных колонн. Лепестки с режущими элементами раскрываются и срезают грунт со стенок шахты после прохождения под дно нижней трубы. При поднятии инструмента края сжимаются и проходят внутрь ствола.

Механический расширитель для канатного ударного бурения

Желонка представляет собой усовершенствованный стакан. Это труба без отверстий, с глухими стенками. Нижняя часть состоит из стакана – части с режущим цельным, или выполненным в виде лепестков-зубьев, краем. Над основанием обустраивают запорный клапан. Металлическая пластина по внутреннему диаметру трубы на шарнире открывается при ударе и закрывается под весом земли. Клапан препятствует обратному высыпанию внутрь скважины грунта. Альтернатива – шаровой клапан. Подбирают подходящего диаметра тяжелый металлический мяч, над ним приваривают упор-ограничитель. Инструмент используют на сыпучих и влажных породах, которые плохо удерживаются в стакане.

Когда в процессе прохождения попадают на валун или каменистый твердый слой, вместо режущих инструментов применяют долото. После удара инструмент необходимо провернуть по оси для дробления твердых элементов. Поэтому предпочтительно использовать стальной трос вместо веревки.

Готовые инструменты: долото для участков с каменистой почвой

Сборка установки и подготовка к бурению

Кроме режущих инструментов для организации бурения домашней скважины на воду классическим ударным методом понадобится каркас. Материалы:

Металлические трубы с приваренными упорами для стабилизации и крепления конструкции.

Стальной трос.

Лебедка готовая или самодельная.

Ударная штанга – тяжелая металлическая или чугунная труба длиной до 3 м, равного диаметра с ударным наконечником.

Собранная колонка для забоя скважины

Перед монтажом конструкции необходимо подготовить углубление – яму вокруг шахты, которая предотвратит осыпание поверхностного грунта вглубь. Достаточная ширина – 1,5-2 м, глубина – 1-1,5 м. Стенки можно укрепить черновыми досками.

Собирают установку на выровненной площадке, крепят опоры. Устанавливают лебедку. К нижнему концу троса подсоединяют ударный инструмент.

Канатный замок и стальной трос помогут провернуть долото в каменистой почве

Наконечник должен располагаться непосредственно по центру обсадной трубы. Чтобы точно рассчитать место удара, сначала вручную буром проходят до 1 м почвы и устанавливают вертикально трубу, проверяют угол. Необходимо добиться входа трубы в землю под углом 90 о. Малейшие отклонения приведут к уклону ствола, установить трубы будет невозможно.

Начало работ и прохождение первых метров грунта

Лебедкой поднимают штангу и опускают в ствол. При ударе режущий край углубляется в грунт. Инструмент поднимают и опускают повторно. Так проходят первые метры шахты. За один спуск в мягком грунте стакан проходит 10 – 20 см. Освобождать полость от глины приходится каждые 40 – 50 см. Для этого полностью поднимают над землей трубу и очищают.

Штангу поднимают над землей и опускают в ствол

Регулярно проверяют вертикальность ствола. При малейших отклонениях корректируют направление ударного стакана. Извлеченный грунт складируют за пределами площадки, небольшое количество оставляют для подсыпки.

Скорость прохождения зависит от тяжести снаряда: чем больше собственный вес штанги, тем быстрее углубляется скважина.

Бурение и установка обсадной трубы

На глубине 3 – 4 м забой временно приостанавливают и начинают установку обсадной колонны. Одновременное ударное бурение и монтаж обсадной трубы экономят время и фиксируют стенки ствола: грунт не будет осыпаться вглубь шахты.

Используют трубы, превышающие диаметр ударного инструмента на 2 см: по краям необходим зазор как минимум 10 мм для свободного движения штанги. Выбор материала зависит от рекомендаций мастеров: некоторые традиционно отдают предпочтение стальным толстостенным трубам с заводской антикоррозионной обработкой. В применении металлических конструкций есть преимущество: такую трубу невозможно повредить ударом наконечника. Соединяют обсадные трубы резьбой с уплотнением или сваркой.

Бурение продолжают до прохождения на запланированную глубину. Определить нахождение инструмента в водоносном слое просто: скорость погружения резко увеличивается, есть ощущение «проваливания» бура, поднятый на поверхность песок насыщен влагой.

ПВХ труба может использоваться в качестве обсадной

Нижняя часть скважинной трубы обязательно должна быть оборудована надежным сетчатым фильтром, чтобы в ствол не проникал песок, глина и мелкие камни со дна.

Видео: как своими руками без лишних трат забить скважину

Подробное видео: как обустроить скважину из подвала дома ударным способом бурения компактной самодельной установкой.

Обслуживание и обустройство готового водозабора

После завершения работ необходимо промыть источник. Прокачка – это постоянный забор воды до получения чистой прозрачной жидкости. Во время проведения процедуры очищается вода и на дне формируется небольшой колодец.

Песчаная скважина требует ухода. Главный принцип увеличения срока жизни источника – постоянное использование. При нерегулярном заборе воды происходит снижение дебита и заиливание. Также специалисты рекомендуют прочищать водозабор по мере необходимости. Срок службы при правильном уходе может превысить 10 – 15 лет. Качество воды и производительность источника зависят от соблюдения технологии при обустройстве, корректности выбора материалов и точности расчета глубины. Поэтому стоит заручиться помощью специалистов – не придется тратить деньги на забой новой скважины через несколько лет.

Ударно канатный способ бурения скважин является наиболее простым. При этом он осуществим почти на всех типах грунтов. Работы можно производить без использования тяжелой спецтехники, при помощи сравнительно компактной установки.

Почти все ее элементы можно изготовить своими силами.

Особенности метода

Исходя из вышеизложенного, данная технология бурения является оптимальным вариантом для самостоятельного обустройства водяной скважины на вашем участке, цена которого невелика.

Устройство бурильной установки

Оборудование для ударного типа работ собирается из таких элементов.

Бурильный снаряд. В зависимости от особенностей грунта, это может быть забивной стакан, желонка или долото.
Ударная штанга.
Канат либо трос.
Вышка с блоком и лебедкой.

Забивные стаканы представляют собой главный инструмент установки.

Это отрезок трубы, в ее низу приваривается режущая кромка («клыки» или зубцы) из особо прочного металла, имеющая скос вовнутрь снаряда.
Кромка дает снаряду возможность глубже входить в грунтовый пласт при ударении.
На верху забивного стакана формируется наковальня. По ней ударяет штанга.

Технология ударно канатного бурения скважин требует сооружения вышки.

Оптимальный вариант – сделать ее в виде треножника.

Его можно сварить из труб. Если у вас нет сварочного агрегата, трубы можно заменить брусьями из древесины.
В высоту вышка должна быть длиннее бурильного снаряда. Так его можно будет поднимать полностью над уровнем земли.
Вверху треножника монтируется блок. Через него пропускается канат или трос.
Самое простое приспособление для подъема снаряда при помощи троса – это ворот, аналогичный колодезному.

Применение конструкции с забивным стаканом

Бурение скважин ударно-канатным способом осуществляется так.

Лебедкой забивной снаряд поднимается над забоем, затем он резко отпускается.
Стакан ударяется о грунтовый пласт и часть его захватывает.
Благодаря силе трения, почва удерживается при подъеме в полости контейнера.
Чтоб снаряд прошел глубже, применяется ударная штанга. Для этого ее надо поднять и отпустить. При этом она ударяет по наковальне бурильного снаряда.
Когда будут произведены несколько ударов, заполненный контейнер поднимается и очищается от содержимого.
Далее бурильные работы возобновляются.

Обратите внимание!
Ударно-канатное бурение скважин своими руками при помощи забивных стаканов можно осуществлять лишь при работах на сравнительно мягких и не сыпучих грунтах.
Частички песка почти не взаимосвязаны.
Поэтому сила трения не может их удержать в полости забивного стакана.
Для обустройства водоснабжающих объектов на твердых и песчаных почвах применяются другие бурильные снаряды.

Использование технологии на сыпучих почвах

Для работ на песчаных почвах применяются желонки.

Внизу такой снаряд имеет клапан. Он открывается, когда контейнер ударяется о породу, тем самым дает возможность части ее попасть вовнутрь.
При подъеме желонки, под давлением захваченной почвы, клапан прикрывается, что не дает содержимому просыпаться.
На поверхности контейнер освобождается, далее бурение продолжается.

Когда ударное бурение скважин своими руками осуществляется на однородном сыпучем грунте либо с пластами такового, то он начинает засыпать забой.

Чтоб избежать этого, необходимо в ходе работ ствол скважины укреплять обсадными трубами.
На первой трубе нужно сделать расширительный (конусный) башмак.
В процессе увеличения длины забоя, отрезки защиты под действием собственной массы либо благодаря аккуратным ударам, опускаются сверху вниз.
Сечение обсадной трубы должно быть чуть большим диаметра бурильного снаряда. Так он будет в стволе двигаться свободно. Иными словами – диаметр самого забоя будет меньшим, чем сечение труб, поэтому часть почвы с его стенок будет ими срезаться.

Вариант с твердым грунтом

Для работ на твердых либо каменистых почвах инструкция предписывает применять буровое долото.

Его мощные удары раскалывают и дробят твердый грунт.
Полученные небольшие частички поднимаются со дна забоя желонкой.

Обратите внимание!
При работе на твердых почвах обсадные трубы не смогут срезать породу со стенок забоя.
Поэтому совместно с ними нужно дополнительно применять расширитель.
Такое приспособление имеет подвижные резцы.

Чтобы расширитель спустить на дно скважинного ствола, резаки его складываются, таким образом, чтоб устройство помещалось в обсадных трубах.
Когда оно оказывается ниже конца колонны, пружина приводит резаки в рабочее состояние. Они срезают грунт со стенок ствола, увеличивая его сечение.
Чтобы без проблем пройти в процессе бурения промежуточные водоносные линзы и на твердых типах грунтов нужно устанавливать обсадные колонны. В противном случае грунтовые воды зальют забой и станут мешать работам.
Чтоб водоносную линзу перекрыть, надо, чтобы нижний край колонны упирался о грунтовый пласт, расположенный ниже воды. Далее жидкость откачивается. Затем из забоя при помощи желонки убираются частички породы.

Наиболее доступный и простой способ является так называемое ударно-канатное бурение. Основная его особенность – это возможность производства операций без использования тяжелой специальной техники. В этом случае также можно в самые короткие сроки осуществлять .

Ударно-канатный способ – это самый простой и наиболее распространенный способ бурения, который дает уникальную возможность осуществлять вскрытие поверхностных водоносных пластов. Интересно, что требуемое оборудование можно сделать даже своими руками.

1 Назначение и краткое описание технологии

Интересно, что этот способ бурения использовался еще в древние времена. Первые упоминания о ней с легкостью можно найти даже в трудах самого Конфуция. Но сегодня, чтобы начать работать, нужно иметь немного различных приспособлений. В этом случае вам понадобится такой инструмент:

лебедка и блок;
забивной стакан;
каркас установки;
трос.

Данная технология предполагает, что основной инструмент – это забивной стакан, который представляет собой своеобразный отрезок трубы, сделанной из стали. Она скошена вовнутрь и имеет снизу режущую кромку, которая отличается очень высокими показателями прочности. У забивного стакана сверху есть так называемая наковальня, по которой штангой производятся удары.

Лебедка выполняет функцию опускания и подъема забивного стакана. Порода, попадающая в стакан, за счет силы трения удерживается в нем. Ударная штанга используется для того, чтобы максимально глубоко проникнуть в грунт, поэтому её с силой бросают на наковальню. После того, как стакан полностью заполнится грунтом, его поднимают наверх и тщательно очищают .

Такой процесс повторяется до тех пор, пока скважина будет иметь необходимую глубину. Как можно понять, данная технология не сложная, поэтому – это реальная возможность сэкономить достаточно много денежных средств.

1.1 Плюсы и минусы

Естественно, что ударно канатное бурение скважин имеет ряд как положительных, так и отрицательных сторон, поэтому постараемся в них разобраться.

Этот метод бурения имеет такие достоинства:

Во время бурения можно взять раздельные образцы (пробы) из водоносного слоя грунта.
Возможность осуществления бурильных скважинных работ во время больших начальных диаметров, которые могут достигать 500-та миллиметров и более.
Можно создавать скважины в самые короткие сроки, то есть сразу после того, как завершатся бурильные работы.
Водоносные горизонты благодаря использованию на практике этой техники, не засоряются, сохраняют такой же вид, как и до того, когда начинает использоваться буровая установка.
Возможность успешного проведения бурильных работ в так называемых галечниково-валунных прослойках. Кроме того в породах, которые легко впитывают различные .
Не нужно обеспечивать установку водой и раствором из глины, поэтому инструмент не так сильно засоряется.
Гарантия того, что будет произведено качественное и быстрое вскрытие с дальнейшим опробованием водоносного пласта.

Как видно, эта технология имеет много больших плюсов, поэтому стоит задуматься над тем, как сделанная своими руками буровая установка сослужит вам хорошую службу.

Теперь можно перейти к немногочисленным минусам, которые имеет этот способ бурения:

Осуществление исключительно вертикального бурения.
Во время создания глубоких скважин могут возникнуть определенные проблемы.
В некоторых грунтах песчаного типа бурить таким способом вообще невозможно (здесь даже специальный инструмент не поможет).
К самому большому недостатку относят низкую скорость бурения.

1.2 Применяемое оборудование

Теперь стоит немного остановиться над тем, какой нужен инструмент, когда применяется ударно-канатный метод для бурения, тем более, если есть желание сделать скважину своими руками. Долото (обычно применяют ) – это главный рабочий инструмент, который выполняет функцию разрушения породы. Для того, чтобы извлечь разрушенную породу на поверхность используется так называемая . Ножницы являются составным элементом бурового снаряда, штанга нужна для ударов. Кроме того, требуется канатный замок, и, конечно, канат.

Установку и сборку бурового снаряда производят со вспомогательным инструментом. Сюда входят разнообразные ключи, в том числе гаечные и рожковые, отвертки и затяжные трещотки. Кроме того, эта технология требует использования специального оборудования, которое нужно для работы с обсадными трубами – хомуты, снаряды, забивные головки и башмак.

Если говорить о перечне, то буровые станки для осуществления качественных работ с применением ударно-канатного способа бывают различных типов (если сравнивать с роторным способом). Но многие специалисты советуют использовать комбинированный способ бурения, когда роторная технология сочетается с обратной промывкой и ударно-канатным способом.

Чаще всего, комбинированный метод используется в США. Они удачно сочетают ударно-канатный и вращательный способ осуществления бурильных работ, а также можно производить обратную промывку. Важно помнить, что цена комбинированных устройств намного больше стоимости стандартных простых бурильных конструкций, поэтому для того, чтобы быстрее окупить это оборудование нужно выполнять очень большие объемы работ.

Именно по этой причине небольшие компании их не применяют. Но если вы хотите сделать скважину своими руками, то такой способ может заинтересовать.

1.3 Особенности проведения работ (видео)

2 Этапы работы

Важно помнить, что бурение с применением забивных стаканов чаще всего используют во время работы на не сыпучих и сравнительно мягких породах. Поэтому на сыпучих грунтах использование данной разновидности бурения не рекомендуют.

Причина проста – в сыпучих породах частицы имеют недостаточную силу связи друг с другом, из-за чего для того, чтобы удержаться внутри корпуса забивного стакана им попросту не хватает силы трения, поэтому он во время выхода из забоя стает пустым, а сыпучий грунт забивает тело скважины.

Здесь может помочь только желонка, которая применяется при бурении скважины на сыпучих грунтах. В нижней части конструкции желонка есть специальный клапан, открывающийся во время врезания желонка в породу, в результате чего открывается свободное продвижение для сыпучего вещества.

Когда желонку поднимают наверх, клапан под весом захваченной породы в свою очередь закрывается и таким образом возникает препятствие для высыпания грунта. После того, как желонка поднимается на поверхность и освобождается от породы, процесс повторяется по новому кругу.

Если вы начали бурить скважину с помощью ударно-канатного способа на каменистых и твердых породах, то лучше всего использовать специальное буровое долото, которое выполняет функцию желонка или забивного стакана. Именно ударное действие долота гарантирует разрушение каменистых и твердых грунтов, они быстро измельчаются и превращаются в достаточно мелкие частицы. С применением желонки они в дальнейшем без проблем извлекаются наверх со дна новой скважины.

Очень важно во время осуществления бурения ударно-канатным методом придерживаться основных этапов работы. Самым главным этапом является сборка и точная установка конструкции в требуемом месте. Если все сделать правильно, особенно своими руками, то никаких трудностей во время создания новой скважины возникнуть не должно.

Если вы начали бурить на сыпучем грунте, или на породах с его прослойками, то нужно следить, чтобы скважина не засыпалась грунтом. В этом случае нужно внутрь скважины установить специальные . Здесь важно, чтобы первой отрезок используемой трубы был с небольшим расширительным конусным башмаком.

Обсадные трубы при этом должны иметь больший диаметр, чем диаметр самого забивного стакана. Это даст возможность последнему свободно перемещаться в скважине. Интересно, что во время опускания обсадных труб в скважину своими руками, которое осуществляется с помощью не очень сильных ударов или просто под собственным весом, из-за своего большего диаметра они попросту срезают часть грунта со стенок скважины.

Стоит помнить, что использование ударно-канатного способа бурения можно значительно облегчить, так как все требуемые в этом случае детали вполне реально изготовить самостоятельно, еще и в домашних условиях. Специальные глубокие познания в этой сфере вам не потребуются, главное – это иметь желание.

Если вы решили пробурить на участке скважину на воду собственными силами, то канатная методика бурения – именно то, что вам требуется. Этот простой способ может применяться на разных типах грунтов. Для выполнения работы вам не понадобится привлекать специальную строительную технику. Относительно компактную и несложную установку для бурения по этой технологии можно соорудить своими руками. Благодаря подробной видео инструкции в конце статьи вам будет проще разобраться в процессе и выполнить его самостоятельно.

Ударно-канатный метод выполнения проходок заключается в постепенном разрушении породы посредством её дробления. Для разрушения грунта используется долото, а для очистки забоя применяют специальные желонки.

Данная технология позволяет выполнить гидротехническое сооружение с высоким дебетом. При этом гарантируется продолжительный срок службы скважины (он может превышать 80 лет). Самое главное достоинство канатного бурения – это простота и доступность. Именно поэтому таким способом проще всего самостоятельно сделать скважину на воду.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств данного метода стоит перечислить следующее:

При бурении таким способом не нужно снабжать буровую установку промывочным раствором или водой.
Бурение можно проводить даже в породах, впитывающих промывочные жидкости.
К освоению скважины можно приступить сразу после проведения бурильных работ.
Данная технология позволяет избежать засорения водоносного горизонта.
Ударно-канатное бурение может проводиться со значительными начальными диаметрами скважины (50 см и больше).
Такой способ бурения позволяет брать раздельные пробы грунта в процессе выполнения работ.
Возможность бурения проходки своими руками.

Однако такая технология имеет свои недостатки:

Главный минус – невысокая скорость выполнения работ.
Выполнить скважину на воду в некоторых разновидностях песчаных грунтов не получится.
Этот метод не подходит для выполнения скважин значительной глубины.
Канатно-ударным способом можно выполнять только вертикальное бурение.

Оборудование и инструменты

Чтобы выполнить скважину на воду по такой технологии своими руками, вам понадобится специальное оборудование, состоящее из следующих составных частей:

Штанга ударная.
Для подвески бурильного снаряда понадобится прочный канат или трос.
Канат будет крепиться к вышке, оборудованной блоком с лебёдкой.

Главным инструментом установки считается забивной стакан. Он напоминает кусок трубы с приваренной снизу режущей кромкой. Эта кромка делается из высокопрочной стали и имеет скос к центральной оси приспособления. Благодаря ей снаряд может глубоко проникать в породу в момент удара. В верхней части бурильного снаряда расположена наковальня. Это место удара штанги.

Внимание: метод канатного бурения требует возведения вышки, которую удобно выполнить в виде треножника.

Треножник можно соорудить из труб или деревянных балок. Вышку стоит делать такой высоты, чтобы она превосходила длину снаряда для бурения. Это позволит поднимать его над уровнем земли на нужную высоту. В верхней части вышки устанавливается блок, через который пропускается трос или канат.

Совет: самое простое приспособление для поднимания снаряда, которое можно выполнить своими руками, – это обычный ворот, наподобие колодезного.

Бурение в мягких несыпучих грунтах

Чтобы выполнить скважину на воду ударно-канатным способом в несыпучих мягких грунтах, нужно использовать забивной стакан. Такая порода хорошо прилипает и закрепляется в стенках снаряда. Что касается песчаных грунтов, то сыпучие частицы песка не смогут удержаться в полости стакана. В этом случае используют другие бурильные снаряды.

Метод бурения с использованием забивного стакана выполняется в таком порядке:

При помощи лебёдки бурильный снаряд приподнимается над забоем и резко опускается вниз.
В момент удара об породу кромка стакана захватывает часть грунта.
Для дальнейшего углубления снаряда в породу используется ударная штанга. Она бьёт по наковальне на стакане и способствует углублению снаряда.
После нескольких ударов полость снаряда будет полностью заполнена породой. Стакан поднимают на поверхность. Благодаря силе трения мягкий несыпучий грунт хорошо задерживается в полости бурильного снаряда.
После очищения стакана от грунта продолжают дальнейшие бурильные работы.

Бурение в сыпучих породах

Метод с использованием желонки заключается в следующем:

Внизу желонки расположен специальный клапан, открывающийся в момент удара снаряда о породу. Благодаря этому грунт попадает внутрь.
Когда снаряд поднимают на поверхность, клапан сам собой закрывается под тяжестью находящейся внутри породы. В итоге сыпучий грунт не может высыпаться из желонки.
После подъёма на поверхность снаряд освобождается от породы, и бурение продолжают дальше.

Если канатная технология бурения своими руками выполняется на однородном сыпучем грунте или в местах, где есть прослойки такой породы, то возникает большой риск засыпания забоя. В этом случае стоит придерживаться следующих рекомендаций:

По мере углубления забоя стенки скважины необходимо укреплять при помощи обсадных труб.
На первой трубе обязательно выполняется конусный расширительный башмак.
В процессе углубления скважины обсадные трубы под собственной тяжестью или вследствие несильных ударов опускаются глубже в забой.
Обсадные трубы выбирают так, чтобы их диаметр был чуть больше, чем диаметр бурильного снаряда. Это позволит трубе срезать лишнюю породу со стенок проходки в момент опускания.

Бурение в твёрдой породе

Ударно-канатным способом можно выполнить гидротехническое сооружение на воду даже в твёрдой породе. В этом случае в качестве бурильного снаряда используется долото. Если бурение будет проводиться своими руками, придерживаются следующей последовательности действий:

В момент удара долота о твердую породу происходит её раскалывание и дробление.
Для подъёма со дна забоя измельчённой породы используют желонку.

Внимание: поскольку работа ведётся в твёрдой породе, обсадная колонна не может срезать грунт со стенок проходки. Для этих целей используют специальный расширитель. Он имеет резцы, которые могут двигаться.

Чтобы опустить расширитель на дно забоя, его резцы нужно сложить. В итоге приспособление свободно пройдёт через обсадную трубу.
Когда расширитель выходит за пределы обсадной трубы в забой, его резцы сами раскладываются благодаря наличию специальной пружины. В итоге они могут срезать грунт со стенок скважины, расширяя сечение для прохода обсадной колонны.
В процессе выполнения бурения могут попадаться водные линзы. Если они попадут в забой, то сильно помешают работам, поэтому очень важно устанавливать обсадные колонны даже при работе на твёрдых грунтах.
Для перекрывания водоносной линзы необходимо, чтобы нижняя часть обсадной трубы упиралась в твёрдый пласт, находящийся под линзой. Затем прибегают к откачиванию жидкости. После этого из забоя извлекаются частицы породы. Для этого используют желонку.

Важные нюансы

При выполнении скважины на воду ударно-канатным способом стоит придерживаться следующих правил:

Перед началом буровых работ производится откапывание шурфа. Он должен быть длиной 5 м и шириной 1,5 м. Глубина шурфа может доходить до 2 м. Его устройство нужно для защиты забоя от обвала верхнего сыпучего пласта земли. Стенки траншеи нужно укрепить при помощи дощатых щитов. После этого можно приступать к установке вышки.
При ручном выполнении забоя обязательно выполняется контроль его вертикальности. В противном случае искривление может привести к тому, что обсадную колонну будет очень сложно или невозможно установить.

Стоит знать: бурильный снаряд значительной длины способствует сохранению ровности забоя. Именно поэтому рекомендуется использовать снаряды длиной не менее двух метров.

Канатный способ бурения подразумевает использование тросов с большим запасом прочности. Он должен быть в состоянии выдержать вес самого снаряда и штанги. Помимо этого в момент подъёма он подвергается сильным нагрузкам на разрыв под тяжестью породы.
В ходе такого бурения может возникнуть ситуация, когда снаряд будет заклинен в забое из-за попадания твёрдой породы. Поэтому толщина троса должна быть не менее 1 см.

Видео о том, как выполнить забой самостоятельно: