Малогабаритные бурильные установки

Процесс бурения становится все более популярным для выполнения самых различных задач, связанных с земляными работами на загородном участке. Используя различное оборудование и приспособления таким способом можно с гораздо меньшими трудовыми и материальными затратами построить ограждение участка и столбчатый фундамент, сажать деревья или кустарники. Однако, основной областью применения была и остается бурение скважин малогабаритной установкой, часто изготовленной собственноручно.

Классификация средств бурения

Установки для выполнения отверстий в грунте условно можно разделить на такие виды:

• Тяжелые стационарные буровые вышки, перемещаемые к очередной точке в разобранном виде, применяются для бурения нефтяных и газовых скважин.

Рис.1. Стационарная буровая вышка с независимой энергетической установкой в роторном исполнении

• Мобильные буровые установки на шасси различных исполнение от автоприцепа легкового автомобиля до тяжелых грузовиков типа «Урал» или «КамАЗ». К месту производства работ перемещаются самостоятельно.

Рис.2. Различные исполнения мобильных буровых установок

Преимущества такого оборудования определяется возможностью быстрой доставки к месту производства работ и ограниченным пространством, необходимым для установки.

• Самоходные буровые агрегаты. Предназначаются для профессионального применении при исполнении шурфов на воду в различных типах грунтов и для разработки на больших глубинах, в том числе артезианских водоносных слоев.

Рис.3. Самоходная установка для прямых и наклонных скважин

Доставка к месту производства работ производится на платформах, установка по месту – своим ходом.

Буровые часто монтируются как подвесное оборудования на разного вида тракторах или экскаваторах.

Рис.4. Буровая на базе землеройной машины

• Особое место в ряду агрегатов такого назначение занимают МГБУ (здесь и далее – малогабаритные буровые установки). Популярность их определяется такими факторами:
  • простота применения, агрегатом может успешно пользоваться даже неквалифицированный человек, изучивший инструкцию по применению;
  • широкая гамма работ от использования в качестве ямобура для выполнения приямков или лидерных скважин, а также других похожих работ, до бурения скважин на воду;
  • небольшие габариты, дающие возможность без труда поместить установку по месту бурения.

Виды и типы малогабаритных бурилок

Ассортимент изделий указанного назначения огромен, он представляется множеством моделей иностранного и отечественного происхождения, а также самодельными агрегатами, успешно конкурирующими с остальными изделиями.

Рис.5. Малогабаритные буровые установки

Машины можно классифицировать по нескольким признакам:

• по методу пробуривания шурфов;
• типу работы устройств;
• по применяемым видам приводов – они могут быть электрическими, двигателями внутреннего сгорания или комбинированные, когда один из них применяется по выбору оператора;
• по возможности на глубину бурения скважин на воду;
• способу перемещения устройства к месту выполнения работ.

Классификация от способа проходки

По такому показателю можно произвести классификацию следующим образом:

1. Агрегаты, производящие бурение способом вращения породоразрушающего инструмента. При таком методе он плотно прилегает к грунту шурфа. Рабочим телом может являться шнековый бур, буровая колонка, шарошка, долото и другие приспособления. Для вращательного способа предельные глубины в ряде случаев ограничены.
2. Оборудование для ударного бурения, основанное на падении бурящего инструмента, повторяющегося циклически. При этом порода разрушается и выводится наверх с бурящим инструментом при периодическом его извлечении из шурфа. Основное применение – рыхлые и мягкие грунты, по твердым грунтам ее применение ограничено. Достижимая глубина составляет порядка 100 метров, дальнейшая работа просто нерентабельна. Однако такое ограничение часто позволяет добуриться до артезианских водоносов.
3. Установки малых габаритов часто оснащаются оборудованием для роторного бурения, сложность оборудования и высокая стоимость инструмента ограничивают их использование в частном владении.
4. На МГБУ не применяются способы ударно – вращательной, огнеструйной или разрядно – импульсной технологий проходки скважин.

Рис.6. МГБУ для ударно – канатного бурения

Мини буровая установка, приобретенная для собственных нужд, или изготовленная своими руками, значительно упростит решение многих задач, связанных со строительством и освоением участка. В конце концов, она может стать началом собственного бизнеса.

Особенности работы МГБУ

Каждая установка малых размеров имеет свои особенности применения, зависящие от мощности привода и применяемого способа проходки скважин. Общей их особенностью является небольшой вес.

Бурение шнеком

Выполнение отверстия малого диаметра в грунте связано, как правило, с разведочным бурением на воду. В связи с большой нагрузкой на бурильную колонну, глубина проходки ограничена 15 – 25 метрами, если не применяется промывка скважина водой. Чтобы это стало возможным, станок должен быть укомплектован вертлюгом и насосом для подачи воды.

Рис.7 Промывочный вертлюг для бурения на воду

Назначение этого устройства состоит в следующем:

• прерывании вращательного движения буровой колонны;
• подача воды или промывочной жидкости вовнутрь колонны;
• передача осевого усилия на колонну от механизма подачи.

Вода по буровой колонне достигает рабочей зоны, после чего разрушение грунта происходит с ее участием. Жидкость, подаваемая под давлением, интенсивно охлаждает инструмент и одновременно размывает и размягчает породу. Наверх она поднимается по пробуренному шурфу, вынося одновременно и продукты бурения. Применение промывки значительно увеличивает предельную глубину бурения таким способом, достигая глубин до 70 метров.

По достижении буром первого водоносного слоя, состоящего из насыщенного жидкостью песка, в противном случае его массы будут восполнять вынутый грунт и дальнейшее продвижение станет невозможным.

За этим следует произвести замену бурового инструмента на меньший диаметр. Таким образом, скважина приобретают телескопическое строение, верхняя колонна обсадки будет в дальнейшее исполнять роль кессона. По достижении второго безнапорного водоносного слоя и его качественного вскрытия, мероприятия по оборудованию скважины производятся в обычном порядке.

Использование МГБУ бурением скважин на воду не ограничивается. Используя буровой инструмент большего диаметра, их с успехом используют для пробуривания ям различных размеров или колодцев, ориентированных на верховодку.

Рис.8. Применение МГБУ для бурения ям и колодцев

Следует отметить, что диапазон диаметров инструмента для малогабариток существует в пределах от 50 до 2500 мм. При этом они применяются приблизительно следующим образом:

• 50 – 100 мм – для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на песок для добычи воды;
• до 900 мм – рытье ям для столбов ограждения, лидерных скважин и колодцев небольших размеров на глубину до 7 метров;
• 900 – 2500 мм – бурение ям под емкости собственных очистных сооружений на участке, септиков для наружных туалетов, выгребных ям, смотровых колодцев, колодцев водоснабжения и других подобных целей.

Роторное бурение

Такой способ применяют на сложных и тяжелых грунтах с включением каменистых образований и валунов, что возможно только в исключительных случаях по причине высокой стоимости работ. Нужно отметить, что такие технологии позволяют выполнять сверхглубокие скважины до 6000 метров стационарными буровыми установками.

Роторное бурение производится с применением технологий обратной промывки, при этом продукты отводятся через канал буровой колонны с применением грязевого насоса, шламосборника и отстойника.

Рис.9. Установка для роторного бурения водяных скважин в малогабаритном исполнении

Способность метода к прохождению глубоких скважин используется для производства разведочного бурения на полезные ископаемые. Для этого применяются шарошечные долота, конструктивно позволяющие получить керн как образец породы. Буровая колонна при этом оснащается керноприемником.

Такой способ разведки применяется с использованием МГБУ в труднодоступных для тяжелой техники местах. Установки такого рода оснащаются дизель – генераторами и могут работать в автономном режиме.

Рис.10. Типовое устройства шарошки

В качестве породоразрушающих элементов инструмента обычно используются твердосплавные конические шипы. Однако на каменистых или скальных образованиях вместо них устанавливаются аналогичные детали с алмазными вставками.

Заключение

МГБУ по своим возможностям при бурении водяных шурфов часто не уступают стационарным буровым по своим возможностям. В то же время, они наиболее применимы для данного случая, поскольку являются маневренными агрегатами.

Возможности мини установок позволяют выполнять наклонное бурение скважин, что позволяет достигать водоносов, располагающихся за пределами места выполнения работ.

Простота конструкции малогабаритных бурильных установок позволяет изготовить их своими руками, в некоторых случаях просто из подручных материалов, а затем использовать их для выполнения самых различных работ, уменьшая затраты как на добычу воды на участке, так и при строительстве дома и подсобных построек.

Советуем почитать: Малогабаритные буровые установки