Шнековое бурение скважин на воду: описание способов, методов и технологий – фото устройства

Устроить индивидуальную точку водозабора несложно, если использовать специальные буровые установки. В статье мы расскажем про способ бурения скважин на воду шнековым буром – дадим описание технологии и фото. Наличие собственного источника на участке повышает уровень комфорта в целом – владельцы сами могут контролировать качество и чистоту ресурса, минимизировать свои расходы на коммунальные услуги, а также обустроить обособленную жизнь даже в отдалении от цивилизации и проложенных магистральных трубопроводов.

Несколько причин, почему все чаще в частных целях применяют именно такую методику: высокая скорость прохождения через грунт, возможность пробурить достаточную глубину, низкая стоимость работ.

Шнековое бурение скважин: что это такое и где применяется

Вращательно-бурильная установка напоминает бур рыбака на зимней рыбалке. Приспособление используется одинаково – оно оснащено лезвиями, расположенными по спирали. Оно устанавливается перпендикулярно поверхности или под тем углом, который необходим, это бывает редко, намного чаще ровное вертикальное направление. Затем прикладывается два усилия – вращение и нажим. В результате происходит плавное врезание инструмента в породы.

Технологически аппарат состоит из головки (именно она врезается в грунт и представляет собой лопастное долото или бур) и шнеков. Их задача – вытаскивать из пробуренного отверстия шлам, то есть уже разрушенные пласты. По своему виду и материалам изготовления инструмент может быть различным, это зависит от характеристик почвы. Иногда эти части — неразъемные, монолитные, в таком случае оснастку называют шнекобур. Реборды (выступающие части) предназначены для движения шлама вверх.

По размерам инструмент подбирается, исходя из того, что пространство между двумя соседними витками должно быть занято отработанной породой не более, чем на 20-40% от всего объема. Если заполняться будет большее количество, то не получится организовать достаточно хорошее охлаждение режущих кромок, ведь они нагреваются под воздействием силы трения.

Есть зависимость для реборды:

При этом головка имеет несколько большие размеры.

Данный метод имеет широкое распространение. В основном его используют:

• при исследованиях – разного типа инженерных изысканиях, гидрогеологических изучениях местности;
• в качестве разведывательных работ, чтобы обнаружить полезные ископаемые и изучить их свойства;
• во время строительства при установке свай (если нужно установить ограждение или возвести свайно-винтовой фундамент);
• для бестраншейной прокладки инженерных сетей;
• для создания некоторого типа карт.

Но наиболее часто бурение с помощью шнеков применяют для получения скважин. Таким образом можно добывать воду с достаточно сильных глубин, быстро и качественно организовать источник гидродобычи на собственном участке. Важный момент – при организации процесса обязательно уделите внимание системе фильтрации. Фильтры устанавливаются грубой очистки, а затем тонкой доочистки. Первый слой (механические сетки) убирает крупный мусор и остатки породы, затем устраняется песок, глина, другие взвеси. Уже при вводе в дом стоят картриджи для максимально тщательной водоподготовки. Заказать монтаж системы можно в компании «Вода Отечества» – мы предлагаем качественную продукцию и выгодные условия.

Вне зависимости от того, для каких целей делается колодец, он обычно не превышает 50 метров, однако, некоторые, наиболее пригодные для разрушения грунты позволяют пробурить до 100-120 м.

При этом диаметр напрямую зависит от глубины. При средних значениях можно брать инструмент в сечении от 60 до 600 мм.

Разновидности скважин выполненных вращательным шнековым способом бурения

Есть три основных типа, о них мы расскажем ниже. Кроме того, дополнительно оцениваются размеры и назначение. Для гидродобычи используют следующие варианты.

Абиссинский колодец

Максимальная глубина – 15 метров, но этого обычно достаточно для того, чтобы добывать глубоко протекающие воды. Такие источники вполне пригодны для питья, полива огорода и других бытовых нужд на собственном участке, даче, загородном коттедже. Насосы не захватывают верховодку (непригодный для питья водоносный слой, так как в нем скапливаются разные примеси). Есть еще одно название для такой скважины – игла.

Однако жидкость, которая скапливается, образуется в верхних слоях – не ниже глиняного заложения, она поступает, благодаря осадкам, а также с помощью ближайших водоемов. Таким образом, уровень постоянно колеблется и зависит от влажности, количества дождя. В засушливое лето ресурса может быть недостаточно для обеспечения дома.

1,5 м3/ч Для технической воды

1,5 м3/ч Для технической воды

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

Ниже представлено устройство колодца:

Преимущества:

• Достаточный объем жидкости, чтобы обеспечить большой дом со всей необходимой сантехникой и бытовой техникой.
• Длительное использование – как минимум, 30 лет без повторного бурения.
• Размеры (диаметр) – незначительные, поэтому можно сделать такой колодец в любом месте на участке, а также даже в подвале собственного дома.
• Верховодка не загрязняет добываемый водный ресурс.
• Не требуются никакие бумаги, разрешения на проведение работ и получение результата.

Недостатки:

• Невозможность сделать такое углубление в твердом грунте, а также там, где много камней или глины. Вернее, можно, но это будет экономически не прибыльно.
• Из-за небольшого диаметра отверстия редко получается оснастить систему погружным насосом.

• Вакуумное насосное оборудование, как правило, не может поднять жидкость более чем с 20 метров, поэтому такой вариант не очень подходит на местности, где слишком глубоко залегает грунтовая вода.
• Есть необходимость в механическом фильтре, потому что без него на водоносном участке может образоваться слой ила.
• Иногда забиваются трубы, их них можно достать камни, глиняные сгустки.

Несмотря на недостатки, их можно устранить, поэтому способ добычи питьевой жидкости очень выгодный.

Песчаный источник

Если представить почву в разрезе, то будут заметны слои. Те, что находятся между твердыми пластами, состоят преимущественно из песка, мелкого гравия. Они являются водоносными. Хорошо то, что ресурс получается сразу очищенным, поскольку проходит через сорбент. Глубины следующие:

• От 40 до 90 м – на песчаник.
• До 40 метром – на мелкий песок.

Внутрь скважины помещается труба. В ее нижней части стенки имеют перфорацию, чтобы между дырочками сочилась влага. Аналогично на дне расстелен материал (сетка) с мелкими ячейками. Это выглядит так:

Плюсы:

• Большая скорость генерирования питьевой жидкости – до 1-2 кубометров в час.
• Также не требуется документальное разрешение, как и при создании абиссинского колодца.
• Достаточно высокая стабильность.
• Скорость бурения и обустройства источника – всего потребуется около двух дней.
• Длительный период эксплуатации – до 30 лет.

Минусы:

• Если стоит насос с центробежным действием, он быстро забьется.
• При небольшом заглублении (до 40 м), уровень воды будет зависеть от количества дождей.
• При изменении экологических условий может измениться химический состав влаги. Нужно регулярно делать анализ.
• Возможно заиливание, требуется регулярная очистка.

Если вам нужно применять водный ресурс в качестве питьевого, обязательно следует установить фильтрующее оборудование.

Артезианская глубина

Несмотря на то, что технология гидродобычи самая сложная и дорогостоящая, такие скважины используются очень часто. Оборудование помогает добыть наиболее чистую, сразу предназначенную для питья воду на глубине до 200 метров. Такая жидкость кристальной чистоты с идеальным минеральным составом (кстати, стабильным) находится в межпородных пространствах – между скальными, твердыми породами. Кроме того, объемы добываемого ресурса настолько велики, что можно легко обеспечить им не только один участок, но и соседний.

Достоинства:

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

• Наиболее качественная питьевая жидкость – вкусная, чистая, с оптимальным уровнем минералов.
• Высокая производительность – до трех кубометров в час.
• Бесперебойность и постоянный уровень влаги, который не зависит от экологии, климата.
• Такая скважина будет действовать без повторного бурения около полувека.

Недостатки:

• Тяжелое оборудование.
• Потребность составления проекта и получения разрешения, уведомление водного кадастрового органа.
• Большие финансовые расходы.
• Длительный период строительства.

Специфика метода

Вот несколько специфических фактов о месте гидродобычи:

• Цилиндрическая форма.
• Небольшой диаметр и достаточно большая протяженность.
• Названия частей: устье – это начало, забой – это дно.

Перед началом земляных работ производятся расчеты и выбор – режим (скорость вращения) и вид оборудования. Это определяется по следующим требуемым и исходным параметрам:

• Для чего предназначается.
• Какого она должна быть диаметра.
• Необходимая глубина.
• Продолжительность эксплуатации.
• Условия (тип грунта, климатическая обстановка, особенности участка).

Все это не в том числе и на экономическую выгоду.

В целом бурильный процесс можно разделить на три последовательных этапа, а именно:

• Разрушение природных пластов.
• Выработка материала – его добыча на поверхность.
• Очищение скважины и ее оснащение насосным оборудованием, установление фильтра.

То, насколько эффективен способ, зависит от физических характеристик грунта – от его пористости, плотности, гигроскопичности. Есть закономерность: чем более плотные породы и чем крупнее элементы минералов, тем сложнее, длительнее работа. А для горной выработки технология не подходит вовсе.

Преимущества и недостатки метода

Сперва оценим достоинства:

• Поднятие отработанной почвы происходит непрерывно.
• Нет потребности доставать и погружать снова буровую установку.
• Колонна погружается с высокой скоростью, давая прекрасный результат.
• Возможность использования технологии в разном масштабе – от ручного бура до промышленного развертывания площадки.
• Нет промывочной жидкости или газового потока, как при работе другими способами. Это удешевляет и облегчает весь процесс.
• Есть возможность создать отверстия не только вертикальные, как для источника гидродобычи или под сваи для строительства, но и горизонтальные. Они нужны для прокладки инженерных систем без рытья траншей.
• Обсадные трубы можно устанавливать сразу. В целом методика от начала до конца имеет очень высокую скорость работы.
• Копать можно в любую погоду, а также в сильные морозы.
• Много сфер использования.

Есть и недостатки:

• Потребность в мощной установке, которая обеспечивает погружение и вращение тяжелого инструмента на больших оборотах.
• При классическом оборудовании и условиях можно пробурить глубину до 50 метров – среднее значение.
• Невозможность пройти через скалистые породы. Даже если в песчаной почве на пути обнаружится один крупный валун, придется его либо вытаскивать, либо сверлить поодаль.
• Если грунты липкие, вязкие (болотистая местность, глина), то на шнеках будет налипание, понадобится регулярная очистка.
• Если порода абразивная, то резцы будут быстро расходоваться, нужно будет частое переоснащение инструмента.

Технология вертикальной проходки вырубок

Рабочая часть (головка) погружается в землю, разрушая породы. Уже разрыхленная почва начинает подниматься по роторной траектории вверх. Она проталкивается по лопастям колонны беспрепятственно, потому что скольжение по спирали достаточно хорошее, в то время как со стенками образуется высокое трение. При такой процедуре основная масса почвы выходит из устья наружу, но некоторая доля попадает снова в забой. В результате требуется очень хорошая прочистка и итоговая промывка.

АМЕТИСТ - 02 М (Для дома, дачи, коммерческих целей)

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Горизонтальное направление

В тех случаях, когда нет возможности вырыть траншею, например, под автомагистралью или железной дорогой, выполняют бестраншейную прокладку коммуникаций. Это возможно с помощью шнекового бурения. Сперва вырывают два котлована на одном уровне – начальный и конечный, между ними и будет осуществлено сверление почвы. Затем в первый окоп монтируется оборудование, колонна будет направлена в сторону второго, соответственно.

В целом процедура имеет только несколько отличий. Например, это наличие мониторов и датчиков движения. Все сделано так, чтобы оператор смог узнать точное местонахождение бурильной головки, а также скорректировать ее направление. После того как шнек полностью прошел заданное расстояние и оказался в приемном котловане, там снимают инструмент и фиксируют водопроводную трубу (или фрагмент иной коммуникации). При включении обратного хода оборудование «протягивает» ее сквозь отверстие.

Метод не только позволяет справиться с препятствиями при прокладке инженерных систем, но и признается более скоростным и экономичным. Длина полученной горизонтальной скважины может достигать 80 метров.

Особенности бурения в разных породах

• Глина с вкраплениями известняка, суглинков могут сопровождаться налипанием на спираль.
• Для рыхлого и средней плотности песка не нужна осевая нагрузка, достаточно нажима от собственного веса бурильной колонны.
• Если обрабатывается твердая супесь, аргиллит или алевролит, подается до 5 кН на ось только на начальном этапе, при запуске.
• Когда есть примесь гравия, щебня, кварца или пески сильно насыщены влагой, подойдет около 5 кН.
• Скальные породы данным методом не обрабатываются.

Инструмент

Вся оснастка различается по:

• количеству витков и величине межвиткового пространства;
• геометрическим особенностям режущих кромок;
• наличию дополнительных насадок;
• диаметру.

Вид буровой головк зависит от того, с каким грунтом придется работать. Иногда есть снабжение добавочным резцами, а в других случаях хватает стандартного набора. Чтобы углубиться в земную кору, наращивают штанги.

Кроме того, отличают угол разворота лопастей. Одни развернуты к забою только на 40-60 градусов (этого требуют рыхлые пески и мягкие суглинки), другие – на 90, когда буришь, к примеру, глину.

Обзор станков

Различают:

• Ручной инструмент. Его использование напоминает бур для подледной рыбалки. Соответственно, глубина отверстия будет небольшой, однако, для свай под фундамент этого часто хватает.
• Механизированную установку. Привод может быть за счет бензинового или электрического мотора.

Полезные видео

Мы рассказали про шнек для бурения скважин на воду. Для лучшего понимания темы посмотрим несколько роликов: