Скважина на участке: виды и технологии бурения
Скважина на участке: виды и технологии бурения
Виды водоносных скважин
Прежде всего, нужно разобраться, какие скважины могут использоваться для обеспечения жилья водой. Существует три основных их типа, зависящих от глубины и условий залегания водоносного слоя.
Вода под землей залегает в нескольких горизонтах.
Ближе всего к поверхности расположена так называемая верховодка, относящаяся, скорее, к почвенным водам, имеющая нестабильный характер, не отличающаяся чистотой и для питьевых и бытовых целей практически не используемая. Обычно она располагается не глубже 4 – 5 метров.
Ниже, начиная с 7 – 10 метров, должны находиться песчаные водяные горизонты. Они могут располагаться на нескольких уровнях, разделяясь между собой водонепроницаемыми глиняными слоями. Вода здесь прошла достаточно хорошую фильтрацию, и в большинстве случаев вполне пригодна для применения. Именно на эти слои ориентируются при выкапывании колодцев и бурении скважин – абиссинских или же «на песок». Залегают такие пласты водоносного песчаника на глубинах до 50 метров.
Еще ниже, под толстыми слоями водоупорной глины, в толще пористого известняка, расположен самый мощный водоносный горизонт – артезианский. Вода здесь находится под давлением, достаточным для самостоятельного подъема на поверхность земли. Артезианская скважина – самый оптимальный вариант для водоснабжения – она одна может покрыть все потребности сразу нескольких домов. Обладает она и самым длительным периодом активной эксплуатации – обычно он доходит до 50 лет.
Однако, из-за большой глубины залегания и необходимости проходки через плотные породы, пробурить артезианскую скважину по силам только специалистам, использующим особую тяжелую технику. Поскольку данная публикация посвящена возможности самостоятельного бурения скважин, то будут рассмотрены только абиссинская и «на песок».
При всей сложности бурения, организация водоснабжения именно из скважины часто является более приемлемым решением, нежели выкапывание колодца. Так, объемы земляных работ просто несопоставимы. Вода в колодце в большей степени подвержена загрязнению, зацветанию, появлению в ней болезнетворных бактерий. Кроме того, при удачно складывающихся обстоятельствах, скважину можно пробурить прямо в подвале дома, а это существенно сократит дальнейшие расходы на прокладку и утепление водоводов, на насосное оборудование и на разводку домашней водопроводной сети.
Технологии бурения скважин
Итак, скважина – это узкое вертикальное отверстие от поверхности земли до водоносного слоя. Каким образом его проделывают?
Шнековое бурение
Шнековое бурение – один из самых простых способов. Бур с заточенными режущими лопастями, расположенными под определенным углом к оси, вворачивается в толщу грунта.
После прохождения определенного участка бур поднимается на поверхность для очищения от выбранного грунта (шлама). По мере углубления в землю, штанга с буром наращивается дополнительными звеньями.
Подобная технология считается одной из самых производительных, позволяет проводить работы даже вручную, с помощью несложных самодельных приспособлений, например, бурильной «мини-вышки» — треноги с закрепленной через вертлюг на тросе буровой колонной. Обязательно предусматривается подъемный механизм – ручной, с использованием обычного ворота или лебедки, либо механизированный. Самостоятельно извлечь бур с захваченным шламом при углублении даже на несколько метров будет практически невозможно.
Нередко в сети встречаются публикации о возможности ручного бурения скважин подобным методом, без использования какого-либо дополнительного оснащения.
Сказать по правде, это вызывает сомнения в достоверности, или, по меньшей мере, в качественности проведения подобного бурения. Дело даже не в приложении силы – мускульных усилий двух здоровых мужчин, да еще с хорошо подобранными рычагами для вращения колонны, должно бы и хватить. Загвоздка кроется в соблюдении вертикальности проходки – вот ее без точной фиксации бура достичь чрезвычайно сложно. А отклонение от вертикали – это деформирование усадочных труб и невозможность нормальной обвязки скважины.
Часто прибегают к использованию малогабаритных буровых установок, представляющих собой металлическую станину с установленным на подвижной раме механическим приводом, передающим вращение на буровую колонну. Конструкция позволяет проводить плавное опускание и подъем привода, обеспечивая и необходимое поступательное усилия для прохождения грунта, и выемку шнека для регулярной очистки.
Этот способ бурения обычно используется на небольших глубинах, на мягких грунтах – именно здесь он покажет наибольшую эффективность и производительность. Однако, есть у него и немало недостатков:
Подобной технологией бурения бывает непросто справиться с попавшими на пути твёрдыми породами, плотными слоями глины, каменистым слоем. Существуют специальные буры с твердосплавными напайками, которые могут иногда помочь в этом случае, но порой приходится либо менять место, либо переходить к иной технологии бурения.
Могут возникнуть проблемы при попадании на «верховодку» или слой «плывуна» — даже неглубокая скважина будет постоянно заполняться грязной водой, смешанной с песком, что предельно затруднит работу. Поэтому, при таком методе бурения чаще всего проводят постоянное параллельное обсаживание скважины, по мере углубления в грунт.
Возникают сложности и при прохождении, разжиженных участков грунта, в преддверии водоносного слоя. Лопасти шнека уже не могут удержать на себе шлам, и поэтому придется «перевооружать» колонну буром – ложкой, который обеспечивает захват и подъем даже полужидкой консистенции.
Изготавливать или приобретать подобное буровое оборудование самому для того, чтобы пробурить одну — две скважины на своем участке – крайне нерентабельно. Лучше воспользоваться услугами организация сдающих подобные комплекты в аренду – уточнить наличие таких фирм будет несложно у местных жителей или соседей по дачному поселку.
В интернете нет-нет, да и встречаются рекомендации применять в подобных целях мотобур. Будет большой ошибкой использовать для проделки водоносной скважины такой агрегат, если он не относится к профессиональному оборудованию с большим запасом мощности и прочности, и если в его технической документации прямо не оговорены такие возможности. Стоят подобные модели очень дорого, а дать их в аренду вряд ли кто согласится.
Мотобуры же бытового или полупрофессионального класса очень полезны для проделывания лунок и относительно неглубоких скважин для свай, столбов, посадки деревьев и т.п. Применять подобный инструмент на значительных глубинах – верный способ «угробить» технику. Тем более, что без стационарной установки удержать мотобур при работе на значительных глубинах даже двум человекам – весьма проблематично и даже небезопасно.
Колонковое бурение
Технологи, в принципе, схода со шнековым бурением, однако режущая часть бура имеет совершенно другое устройство. Сам бур – это пустотелый цилиндр, на нижней грани которого размещены напайки из высокопрочных материалов, способные справиться с грунтами любой плотности. Шлам в этом случае скапливается внутри этого «стакана» и периодически вычищается при подъёме бура на поверхность.
Такая технология позволяет получить скважины очень точного диаметра. Однако, в условиях самостоятельной проходки подобный метод практически не применяется, так как он требует специального стационарного оборудования, обеспечивающего равномерное одновременное распределение усилий — на вращение бура и на его поступательное движение вниз.
Гидравлическое роторное бурение
Как видно из самого названия, бурение обеспечивается непрерывной подачей в забой воды (бурильного раствора) под большим давлением. Напор жидкости и вымывает на поверхность шлам, и в некоторых случаях, кроме того, приводит во вращательное движение сам бур – долото.
Вода под давлением может подаваться в тело бурильной колонны и затем самотеков, вместе со шламом, выходить через затрубное пространство (между стенкой трубы и породой) – этот способ именуют прямой промывкой.
Применяют и обратную промывку, когда бурильный раствор подается в скважину через затрубное пространство, а затем выкачивается их полости трубы. Такая технология считается более эффективной, но оа и более дорогостоящая, требующая очень сложного и мощного оборудования для выкачивания полужидкой породы.
Гидравлическое роторное бурение наиболее широко используется для промышленных и геологоразведочных работ на практически любую глубину. Применяют ее и бурильщики, выполняющие заказы по обустройству артезианских скважин, используя при этом специальное оборудование, установленное на автомобильное шасси.
Выпускаются и малогабаритные установки для гидравлического бурения с прямой промывкой.
Такие установки нередко можно арендовать, но вот только для бурения неглубоких скважин под воду использовать его будет достаточно проблематично. Сложность в том, что песчаные водоносные горизонты весьма неоднородны по глубине залегания и своей толщине, а проконтролировать попадание на него при постоянной подаче воды в скважину – практически невозможно.
Подобная технология скорее подойдёт для бурения скважин на заранее определённую глубину, когда предварительная геологоразведка точно определила место залегания водоносных слоев.
Ударно-канатная технология бурения скважин
Этот метод бурения скважин нередко «поругивают» за его трудоемкость, но он, тем не менее, остается одним из самых простых и надежных. Это обуславливает его широкое применение именно в рассматриваемых в данной статье условиях.
Суть технологии состоит в том, что проходка осуществляется последовательными ударами пустотелого бурильного «стакана» — цилиндра с отточенными определенным образом нижними гранями. Он поднимается на определенную высоту, а затем свободно сбрасывается вниз. Порода, уплотняясь, забивается в стакан, и периодически вычищается при подъеме его на поверхность.
Достоинства подобного метода – возможность работы практически на любых грунтах, отсутствие необходимости наращивания длинных штанг при уходе на значительную глубину, простота применяемого оборудования, которое, по сути, можно изготовить даже самостоятельно.
Безусловно, подобный метод требует значительных усилий, и если использовать только мускульную силу (а ролики с ручной технологией бурения встречаются в сети), то сама установка превратиться в своеобразный «силовой тренажер», а производительность будет при этом невысока. Однако, народные умельцы находят и интересные решения дооборудования своих установок.
Они применяют электрический привод для подъема бурового стакана и устанавливают механизм, схожий по конструкции с системой автомобильного сцепления, для обеспечения свободного падения бура вниз с нужной высоты.
Подобное бурение позволяет четко контролировать структуру проходимого слоя грунта, то есть водоносный песок сразу даст о себе знать. При этом бурильный стакан заменяется на желонку – специальный инструмент, оснащенный клапанной системой, позволяющий вычерпывать на поверхность разжиженный грунт.
Желонки требуемого диаметра можно приобрести или же изготовить самостоятельно. Клапанная система у них может быть разной:
в виде плоской створки, открывающейся вовнутрь;
или же с шариковым клапаном;
Желонки применяются и при прохождении несвязных грунтов, плывунов -, в тех случаях, когда удаляемый шлам не фиксируется в полости обычного бурильного стакана.
Применяя технологию ударно-канатного бурения, при грамотной и своевременной обсадке, можно пробурить ровные скважины с прочными стенками на значительную глубину, достигая глубоко расположенных песчаных водоносов.
Виды водоносных скважин
Прежде всего, нужно разобраться, какие скважины могут использоваться для обеспечения жилья водой. Существует три основных их типа, зависящих от глубины и условий залегания водоносного слоя.
Вода под землей залегает в нескольких горизонтах.
Ближе всего к поверхности расположена так называемая верховодка, относящаяся, скорее, к почвенным водам, имеющая нестабильный характер, не отличающаяся чистотой и для питьевых и бытовых целей практически не используемая. Обычно она располагается не глубже 4 – 5 метров.
Ниже, начиная с 7 – 10 метров, должны находиться песчаные водяные горизонты. Они могут располагаться на нескольких уровнях, разделяясь между собой водонепроницаемыми глиняными слоями. Вода здесь прошла достаточно хорошую фильтрацию, и в большинстве случаев вполне пригодна для применения. Именно на эти слои ориентируются при выкапывании колодцев и бурении скважин – абиссинских или же «на песок». Залегают такие пласты водоносного песчаника на глубинах до 50 метров.
Еще ниже, под толстыми слоями водоупорной глины, в толще пористого известняка, расположен самый мощный водоносный горизонт – артезианский. Вода здесь находится под давлением, достаточным для самостоятельного подъема на поверхность земли. Артезианская скважина – самый оптимальный вариант для водоснабжения – она одна может покрыть все потребности сразу нескольких домов. Обладает она и самым длительным периодом активной эксплуатации – обычно он доходит до 50 лет.
Однако, из-за большой глубины залегания и необходимости проходки через плотные породы, пробурить артезианскую скважину по силам только специалистам, использующим особую тяжелую технику. Поскольку данная публикация посвящена возможности самостоятельного бурения скважин, то будут рассмотрены только абиссинская и «на песок».
При всей сложности бурения, организация водоснабжения именно из скважины часто является более приемлемым решением, нежели выкапывание колодца. Так, объемы земляных работ просто несопоставимы. Вода в колодце в большей степени подвержена загрязнению, зацветанию, появлению в ней болезнетворных бактерий. Кроме того, при удачно складывающихся обстоятельствах, скважину можно пробурить прямо в подвале дома, а это существенно сократит дальнейшие расходы на прокладку и утепление водоводов, на насосное оборудование и на разводку домашней водопроводной сети.
Технологии бурения скважин
Итак, скважина – это узкое вертикальное отверстие от поверхности земли до водоносного слоя. Каким образом его проделывают?
Шнековое бурение
Шнековое бурение – один из самых простых способов. Бур с заточенными режущими лопастями, расположенными под определенным углом к оси, вворачивается в толщу грунта.
После прохождения определенного участка бур поднимается на поверхность для очищения от выбранного грунта (шлама). По мере углубления в землю, штанга с буром наращивается дополнительными звеньями.
Подобная технология считается одной из самых производительных, позволяет проводить работы даже вручную, с помощью несложных самодельных приспособлений, например, бурильной «мини-вышки» — треноги с закрепленной через вертлюг на тросе буровой колонной. Обязательно предусматривается подъемный механизм – ручной, с использованием обычного ворота или лебедки, либо механизированный. Самостоятельно извлечь бур с захваченным шламом при углублении даже на несколько метров будет практически невозможно.
Нередко в сети встречаются публикации о возможности ручного бурения скважин подобным методом, без использования какого-либо дополнительного оснащения.
Сказать по правде, это вызывает сомнения в достоверности, или, по меньшей мере, в качественности проведения подобного бурения. Дело даже не в приложении силы – мускульных усилий двух здоровых мужчин, да еще с хорошо подобранными рычагами для вращения колонны, должно бы и хватить. Загвоздка кроется в соблюдении вертикальности проходки – вот ее без точной фиксации бура достичь чрезвычайно сложно. А отклонение от вертикали – это деформирование усадочных труб и невозможность нормальной обвязки скважины.
Часто прибегают к использованию малогабаритных буровых установок, представляющих собой металлическую станину с установленным на подвижной раме механическим приводом, передающим вращение на буровую колонну. Конструкция позволяет проводить плавное опускание и подъем привода, обеспечивая и необходимое поступательное усилия для прохождения грунта, и выемку шнека для регулярной очистки.
Этот способ бурения обычно используется на небольших глубинах, на мягких грунтах – именно здесь он покажет наибольшую эффективность и производительность. Однако, есть у него и немало недостатков:
Подобной технологией бурения бывает непросто справиться с попавшими на пути твёрдыми породами, плотными слоями глины, каменистым слоем. Существуют специальные буры с твердосплавными напайками, которые могут иногда помочь в этом случае, но порой приходится либо менять место, либо переходить к иной технологии бурения.
Могут возникнуть проблемы при попадании на «верховодку» или слой «плывуна» — даже неглубокая скважина будет постоянно заполняться грязной водой, смешанной с песком, что предельно затруднит работу. Поэтому, при таком методе бурения чаще всего проводят постоянное параллельное обсаживание скважины, по мере углубления в грунт.
Возникают сложности и при прохождении, разжиженных участков грунта, в преддверии водоносного слоя. Лопасти шнека уже не могут удержать на себе шлам, и поэтому придется «перевооружать» колонну буром – ложкой, который обеспечивает захват и подъем даже полужидкой консистенции.
Изготавливать или приобретать подобное буровое оборудование самому для того, чтобы пробурить одну — две скважины на своем участке – крайне нерентабельно. Лучше воспользоваться услугами организация сдающих подобные комплекты в аренду – уточнить наличие таких фирм будет несложно у местных жителей или соседей по дачному поселку.
В интернете нет-нет, да и встречаются рекомендации применять в подобных целях мотобур. Будет большой ошибкой использовать для проделки водоносной скважины такой агрегат, если он не относится к профессиональному оборудованию с большим запасом мощности и прочности, и если в его технической документации прямо не оговорены такие возможности. Стоят подобные модели очень дорого, а дать их в аренду вряд ли кто согласится.
Мотобуры же бытового или полупрофессионального класса очень полезны для проделывания лунок и относительно неглубоких скважин для свай, столбов, посадки деревьев и т.п. Применять подобный инструмент на значительных глубинах – верный способ «угробить» технику. Тем более, что без стационарной установки удержать мотобур при работе на значительных глубинах даже двум человекам – весьма проблематично и даже небезопасно.
Колонковое бурение
Технологи, в принципе, схода со шнековым бурением, однако режущая часть бура имеет совершенно другое устройство. Сам бур – это пустотелый цилиндр, на нижней грани которого размещены напайки из высокопрочных материалов, способные справиться с грунтами любой плотности. Шлам в этом случае скапливается внутри этого «стакана» и периодически вычищается при подъёме бура на поверхность.
Такая технология позволяет получить скважины очень точного диаметра. Однако, в условиях самостоятельной проходки подобный метод практически не применяется, так как он требует специального стационарного оборудования, обеспечивающего равномерное одновременное распределение усилий — на вращение бура и на его поступательное движение вниз.
Гидравлическое роторное бурение
Как видно из самого названия, бурение обеспечивается непрерывной подачей в забой воды (бурильного раствора) под большим давлением. Напор жидкости и вымывает на поверхность шлам, и в некоторых случаях, кроме того, приводит во вращательное движение сам бур – долото.
Вода под давлением может подаваться в тело бурильной колонны и затем самотеков, вместе со шламом, выходить через затрубное пространство (между стенкой трубы и породой) – этот способ именуют прямой промывкой.
Применяют и обратную промывку, когда бурильный раствор подается в скважину через затрубное пространство, а затем выкачивается их полости трубы. Такая технология считается более эффективной, но оа и более дорогостоящая, требующая очень сложного и мощного оборудования для выкачивания полужидкой породы.
Гидравлическое роторное бурение наиболее широко используется для промышленных и геологоразведочных работ на практически любую глубину. Применяют ее и бурильщики, выполняющие заказы по обустройству артезианских скважин, используя при этом специальное оборудование, установленное на автомобильное шасси.
Выпускаются и малогабаритные установки для гидравлического бурения с прямой промывкой.
Такие установки нередко можно арендовать, но вот только для бурения неглубоких скважин под воду использовать его будет достаточно проблематично. Сложность в том, что песчаные водоносные горизонты весьма неоднородны по глубине залегания и своей толщине, а проконтролировать попадание на него при постоянной подаче воды в скважину – практически невозможно.
Подобная технология скорее подойдёт для бурения скважин на заранее определённую глубину, когда предварительная геологоразведка точно определила место залегания водоносных слоев.
Ударно-канатная технология бурения скважин
Этот метод бурения скважин нередко «поругивают» за его трудоемкость, но он, тем не менее, остается одним из самых простых и надежных. Это обуславливает его широкое применение именно в рассматриваемых в данной статье условиях.
Суть технологии состоит в том, что проходка осуществляется последовательными ударами пустотелого бурильного «стакана» — цилиндра с отточенными определенным образом нижними гранями. Он поднимается на определенную высоту, а затем свободно сбрасывается вниз. Порода, уплотняясь, забивается в стакан, и периодически вычищается при подъеме его на поверхность.
Достоинства подобного метода – возможность работы практически на любых грунтах, отсутствие необходимости наращивания длинных штанг при уходе на значительную глубину, простота применяемого оборудования, которое, по сути, можно изготовить даже самостоятельно.
Безусловно, подобный метод требует значительных усилий, и если использовать только мускульную силу (а ролики с ручной технологией бурения встречаются в сети), то сама установка превратиться в своеобразный «силовой тренажер», а производительность будет при этом невысока. Однако, народные умельцы находят и интересные решения дооборудования своих установок.
Они применяют электрический привод для подъема бурового стакана и устанавливают механизм, схожий по конструкции с системой автомобильного сцепления, для обеспечения свободного падения бура вниз с нужной высоты.
Подобное бурение позволяет четко контролировать структуру проходимого слоя грунта, то есть водоносный песок сразу даст о себе знать. При этом бурильный стакан заменяется на желонку – специальный инструмент, оснащенный клапанной системой, позволяющий вычерпывать на поверхность разжиженный грунт.
Желонки требуемого диаметра можно приобрести или же изготовить самостоятельно. Клапанная система у них может быть разной:
в виде плоской створки, открывающейся вовнутрь;
или же с шариковым клапаном;
Желонки применяются и при прохождении несвязных грунтов, плывунов -, в тех случаях, когда удаляемый шлам не фиксируется в полости обычного бурильного стакана.
Применяя технологию ударно-канатного бурения, при грамотной и своевременной обсадке, можно пробурить ровные скважины с прочными стенками на значительную глубину, достигая глубоко расположенных песчаных водоносов.