Forarea puțurilor cu melc: caracteristici ale tehnologiei și un instrument pentru forarea manuală și utilizarea unei instalații

Forarea cu melc a puțurilor pentru apă potabilă este cea mai populară metodă de foraj astăzi pe teritoriul gospodăriilor private. Puteți face singur o fântână cu apă puțin adâncă folosind un burghiu de pământ de mână. Pentru a face munca mai ușoară, se folosesc adesea instalații de foraj de dimensiuni mici cu un drive.

Vă vom spune de ce această metodă este atât de populară. Să ne uităm la modul în care diferă de alte metode de foraj și în ce situații este eficient de utilizat. Articolul descrie în detaliu tehnologia melcului și proiectarea echipamentelor de foraj, precum și instrumentele de foraj utilizate în forajul manual și mecanic.

Specificul forajului cu melc

O gaură de foraj este o săpătură cilindrică în scoarța terestră, care, în ciuda întinderii sale mari, are o secțiune transversală mică. Începutul său se numește gura, suprafața laterală se numește pereți, iar fundul excavației se numește față.

Metoda optimă de foraj este aleasă ținând cont de scopul funcțional al sondei, diametrul și adâncimea necesare. Este important să se țină cont de proprietățile fizice și mecanice ale rocilor care trebuie trecute prin procesul de formare a unei excavații de captare a apei.

Influențează și fezabilitatea tehnică și economică a forajului în condiții specifice. Aceasta este o etapă semnificativă în proiectarea sondei, în timpul căreia se determină soluțiile tehnologice de bază - tipul de echipament utilizat și modurile de foraj.

Fezabilitatea tehnică și economică a metodei de foraj cu melc este determinată ținând cont de calitatea sondei, durabilitatea acesteia, termenii de construcție și costul.

Atunci când se proiectează și ulterior se forează puțuri de admisie a apei, este necesar să se concentreze în mod special pe utilizarea pe termen lung. Este importantă capacitatea de a menține un debit stabil și permeabilitatea constantă a apei a zonei de fund pe o perioadă lungă de timp.

Procesul de forare a sondei include mai multe etape de lucru:

1. Distrugerea rocii de la față, adică separarea particulelor din masiv.
2. Transportul deșeurilor de sol la suprafață.
3. Pregătirea unei sonde pentru funcționare prin curățarea și echiparea sondei, precum și spălarea puţului de admisie a apei.

Eficiența forajului depinde direct de proprietățile fizice și mecanice inerente naturii, și anume: densitatea în vrac, porozitatea, permeabilitatea la apă a solurilor necoezive și consistența rocilor argiloase coezive.

Se recomandă utilizarea forajului cu melc pentru forarea puțurilor cu diametrul de la 60 mm până la 200 mm, cu o adâncime de cel mult 80 m în solurile afânate și coezive (categoria de foraj Ⅰ-Ⅲ). Pentru pătrunderea în roci de duritate medie (categoria Ⅳ-Ⅵ), nu este recomandabil să folosiți un burghiu cu șurub.

Această metodă nu este potrivită pentru forarea rocilor caracterizate prin soliditate și tipul cristalin de conexiuni între particule. Cu cât boabele minerale sunt mai ferm consolidate în rocă, cu atât se lucrează mai mult la distrugerea acesteia.

Avantajele și dezavantajele metodei

Opțiunea de foraj cu melc este utilizată în industrie, inginerie civilă și forarea manuală a puţurilor. Caracteristica sa distinctivă este îndepărtarea rocii distruse nu cu lichid de spălare sau amestecuri speciale gaz-lichid, ci direct cu părțile proiectilului melc.

Există găurire cu melc direcționate vertical și orizontal. Prima metodă este utilizată la construirea puțurilor purtătoare de apă, precum și pentru formarea găurilor pentru grămezi. Al doilea este utilizat atunci când așezați utilități folosind o metodă fără șanț.

Forarea rotativă în roci moi este cea mai rapidă și mai ieftină în comparație cu alte metode

Această metodă oferă simultan o viteză mare de penetrare în soluri nestâncoase la o adâncime de 50-80 de metri, permițându-vă să formați imediat pereții excavației prin instalarea unui șir de carcasă.

Un alt plus este extragerea solului rezidual la suprafață fără a ridica unealta. Și încă ceva: deoarece forarea cu melc nu necesită lichid de spălare, acesta este utilizat cu succes în regiunile fără apă și este folosit și în perioadele în care predomină temperaturile scăzute.

Astăzi se utilizează găurirea cu unități de melc:

• Pentru instalarea puțurilor individuale de apă;
• La construirea fundațiilor din piloți șuruburi/forați;
• Pentru montaj de garduri si suporturi din beton armat;
• Când se efectuează instalarea de comunicații fără șanț;
• Pentru construcția de puțuri și gropi de mică adâncime.

Cu toate acestea, există și dezavantaje. Este imposibil să forați un puț cu melc în roci de duritate mare. La forarea în argile dure și semisolide, argile cu straturi de calcar pot apărea complicații, iar la forarea rocilor abrazive, există un consum mare de echipamente de foraj.

În plus, există o limitare a adâncimii de săpătură.Este foarte dificil să construiești o fântână de peste 80 de metri adâncime în acest fel.

Tehnologia tunelului vertical

Un melc este o țeavă de foraj de înaltă rezistență cu o spirală înfășurată, care servește ca un transportor cu șurub vertical. Sub influența unei sarcini axiale, partea de lucru a burghiului pătrunde în rocă și o distruge prin tăiere și slăbire. În același timp, burghiul cu melc alimentează reziduul de sol pe spirala melcului.

Procesul de curățare a puțului este continuu și paralel cu distrugerea rocii. Pământul separat de față cade pe un melc care se rotește cu viteză mare.

Sub influența forțelor centrifuge, solul afânat se ridică în sus de-a lungul lamelor garniturii de foraj. Ridicarea are loc datorită alunecării în spirală, deoarece frecarea solului pe melc este mai mică decât pe pereții puțului.

Astfel, roca distrusă este livrată în stare zdrobită de la față la suprafață și aruncată prin capul sondei. Cu un transport ușor, solul umple 30-40% din volumul total al spațiului interturn.

Parametrii coloanei melcului trebuie să asigure ridicarea rapidă a întregii mase de sol distruse de melc. Cu toate acestea, la forare, o parte din pământul afânat cade înapoi pe fund. Prin urmare, atunci când se efectuează găurirea cu melc, este necesară o curățare mai intensă a cilindrului, iar la finalizare este necesară spălarea obligatorie.

Găurire cu melc direcțional orizontal

La instalarea liniilor de utilitate în diverse scopuri funcționale sub obstacole (autostrăzi, căi ferate, păduri), se utilizează forarea cu melc direcționat orizontal.

În etapa inițială a lucrării, sunt săpate două gropi - o groapă de pornire (de lucru) și o groapă de primire.Ele trebuie să fie la același nivel cu puțul proiectat. După aceasta, echipamentul necesar este coborât în ​​groapa de lucru și instalat.

Pentru găurirea cu melc în direcția orizontală, se folosesc instalații de dimensiuni mari cu un rotator de foraj mobil cu cuplu crescut.

Un astfel de echipament are o cursă mare de avans și este echipat cu un cap de găurit rezistent la uzură din oțel înalt aliat. De asemenea, are instalată o sondă de urmărire a forajului. Primind semnale pe monitor, operatorul controlează progresul procesului și poate regla direcția de mișcare, precum și unghiul de înclinare al capului de foraj.

Când melcul intră în groapa de primire, adică punctul final conform proiectului, burghiul este îndepărtat. În schimb, expansorul și conducta sunt fixe. După aceasta, lamele sunt rotite în direcția opusă pentru a trage țeava în puțul finit. La sfârșitul lucrărilor de foraj, instalația melcului este îndepărtată din groapa de pornire.

Metoda fără șanț face posibilă așezarea țevilor pentru comunicații sub nivelul apei subterane cu o lungime de până la 80 m. În plus, toate lucrările complexe sunt efectuate fără șanțuri cu forță de muncă intensivă, ceea ce face posibilă reducerea la minimum a timpului de execuție și reducerea costurilor financiare.

Forarea orizontală cu melc este utilizată la așezarea conductelor sub presiune și la instalarea sistemelor de comunicații în zonele în care instalarea prin alte mijloace este imposibilă. Avantajul principal instalare fără șanțuri – profitabilitate. În plus, nu este nevoie să folosiți bentonită sau alți polimeri pentru a menține stabilitatea excavației finite.

Caracteristicile forajului în diferite roci

Parametrii tehnologici de bază ai forării unei sonde sunt sarcina axială și viteza de rotație a transportorului cu șnec. Pe măsură ce sarcina crește, viteza de penetrare crește cu siguranță, ceea ce poate duce la diverse situații de urgență.

Prin urmare, este imperativ să se asigure că volumul de rocă separat pe unitatea de timp de melcul nu depășește productivitatea transportorului. În caz contrar, se vor forma dopuri pe viraje.

Viteza de forare a melcului depinde direct de proprietățile solului, de adâncimea și diametrul puțului, de numărul de rotații ale coloanei, de sarcina axială pe fund și de proiectarea instrumentului folosit pentru distrugerea rocii.

De regulă, rocile de argilă din plastic, nisipurile libere și de densitate medie sunt forate fără sarcină axială forțată. Scula melcului este introdusă în pământ sub propria greutate, precum și datorită forței reactive care apare la alimentarea cu roca sterilă în gura unei deschideri cilindrice.

Sarcinile axiale de până la 5 kN sunt create de obicei în timpul forării inițiale a unui puț, la forarea în lut nisipos dur, lut, argilă, noroi și silstone. Frecvența de rotație a coloanei nu trebuie să depășească 1,7-3,3 s^-1.

La frecvențe mai mari, vibrațiile apar în interior, ceea ce poate duce la slăbirea legăturilor șirului de foraj. Ca urmare, burghiul va rămâne în partea de jos, este aproape imposibil să îl scoateți, ceea ce înseamnă că va trebui să găuriți o nouă lucrare. Și la frecvențe joase, transportul deșeurilor de sol în vârf devine foarte dificil.

Pe măsură ce duritatea rocii crește, sarcinile axiale cresc.Forarea în pietriș și soluri zdrobite de grus, lut înghețat, nisipuri saturate cu apă, silstone cu incluziuni de cuarț se efectuează cu o sarcină axială de 8-10 kN pe bit și o viteză de rotație a coloanei de 1,3-2,2 s.^-1.

Pietricelele și rocile care conțin bolovani nu sunt forate folosind metoda melcului. Aceste fragmente de rocă rotunjite sunt distruse cu o daltă și ridicate la suprafață cu un călător.

Forarea în nisipuri de densitate variabilă și grad de saturație cu apă, pietriș și depozite de piatră zdrobită se efectuează la viteze mari și, în același timp, pereții săpăturii sunt întăriți cu structuri de carcasă.

Găurirea cu melcul prin argile din plastic moale și plastic fluid este adesea complicată de formarea dopurilor. Când particulele de argilă se lipesc de unealta de melc, adâncirea puțului se oprește, iar transportul roci sterile în vârf devine foarte dificil.

Pentru a evita acest lucru, reduceți viteza de foraj la minimum posibil, plimbați coloana și adăugați apă în puț. De asemenea, într-o astfel de situație, ridicarea periodică a instrumentului de găurit la suprafață și curățarea acestuia de lut aderant ajută.

Instrument de foraj cu melc

Instrumentele pentru forarea puțurilor cu melc în funcție de tipul de proiectare se disting prin numărul de spire și geometria piesei de tăiere. Pentru pătrunderea în lut și lut nisipos tari și semi-solidi, se folosesc adesea instrumente de foraj, ale căror margini sunt echipate cu freze suplimentare.

Cel mai adesea, pentru conducerea unei excavații de admisie a apei pentru proprietarii privați, se utilizează un singur melc de pornire fără adăugiri, deoarece Rocile sedimentare coezive și necoezive vor trebui să fie forate. La adâncire, unealta este pur și simplu extinsă cu tije de foraj.

În acest caz, proiectilul este îndepărtat din sondă la fiecare 0,5 - 0,7 m pentru a curăța forajul în sine și fundul rocii distruse. Aceasta este o opțiune de foraj mai economică, dar și mai intensivă în muncă.

Pentru a găuri bolovani și pietricele care pot fi găsite în soluri sedimentare, aceștia trec la metoda frânghiei de șoc. De regulă, pentru aceasta se folosește o daltă din oțel pentru scule. Acest burghiu, îndreptat spre capătul de jos, este „aruncat” cu forță pe față până când „bariera solidă” este distrusă.

După distrugerea unei pietricele sau a unui bolovan, fragmentele sunt îndepărtate la suprafață folosind o sticlă (țeavă de miez) sau cauc. Apoi trec din nou la metoda cu șuruburi. Cel mai adesea, pentru a excava o mină, este necesar să utilizați mai multe metode de foraj în combinație.

La găurirea nisipului afânat și a luturilor moi, burghiile cu melc sunt utilizate cu lamele întoarse spre fund la un unghi de 30-60º, iar pentru găurirea în roci argiloase coezive - 90º.

Din punct de vedere structural, melcul este o țeavă sau o tijă/tijă solidă lungă cu o spirală înfășurată

Această spirală se obține prin înfășurarea unei benzi de oțel de înaltă rezistență cu un diametru de 5-7 mm pe un dorn șurub. Se întinde pe o țeavă/tijă și apoi se sudează.

Cu cât diametrul țevii de bază este mai mare, cu atât capacitatea de transport a melcului este mai mică. Cu toate acestea, diametrul unui produs lung este limitat de rezistența mecanică a șurubului, precum și de tehnologia de producție a acestuia.

Astăzi, sunt fabricate două tipuri de șuruburi:

• Cu un orificiu central, adică gol;
• Cantarita - fara gaura.

Pentru a minimiza uzura transportorului cu șurub la găurirea în roci abrazive, o bandă de oțel este înșurubată pe marginea exterioară sau un strat de metal este topit la suprafață.

La viteze mari de găurire cu melc, deasupra proiectilului este fixat un adaptor special cu înfășurare în două sensuri din bandă de oțel. În acest caz, cea mai mare parte a rocii cade pe transportorul cu șnec fără șlefuire.

La capătul țevii cu spirală înfășurată, elementele de legătură trebuie sudate. Există două tipuri de îmbinări cu șuruburi: fără filet și filetate. În primul caz, șuruburile sunt conectate prin încuietori de cuplare și ținute de știfturi metalice cu cleme; în al doilea caz, prin înșurubare.

Conexiunea filetată a melcului într-o garnitură de foraj face posibilă mecanizarea conexiunii și deconectării acestora la efectuarea operațiunilor de declanșare și la alimentarea cu fluid pe față. Dar există și un dezavantaj semnificativ - în acest caz nu există posibilitatea de rotație inversă a șuruburilor. Prin urmare, conexiunile fără filet au devenit mai răspândite.

Instalațiile speciale de foraj includ de obicei un set de melci de diferite diametre.

Cele mai eficiente sunt melcile cu orificiu central prin care aerul sau apa este furnizat fata. Acest lucru face posibilă reducerea frecării rocii pe suprafața transportorului cu șnec

Snecurile goale cu racord de tip filetat sunt folosite la foraj cu suflare, pentru pomparea apei la efectuarea unor deschideri cilindrice în scoarța terestră, pentru instalarea unei încărcături în puțuri geofizice, pentru pomparea betonului în găurile pentru piloți. Ele pot fi folosite și ca carcasă.

La găurirea cu o față continuă, canalul central este blocat cu un instrument de găurit pe o frânghie.

Prezentare generală a instalațiilor de foraj

Pentru forarea cu melc se folosesc ambele Unelte de mana, și instalații mecanizate. Cel mai simplu design este un burghiu de pământ de mână.Este format dintr-o tijă/tub cu o lamă în formă de șurub și un mâner în formă de T fixat rigid.

Acest tip de instrument de foraj este înșurubat în pământ ca un tirbușon. În timpul procesului de excavare, acesta este extins cu tije. Mașinile de găurit de mână sunt pliabile pentru a le face cât mai convenabile pentru transportarea lor în vehicule de pasageri. Acest lucru vă permite, de asemenea, să modificați lungimea șirului de foraj al melcului.

Folosind unelte de mână, puteți face găuri de până la 2 metri adâncime cu un diametru de cel mult 20 de centimetri. Există, de asemenea, burghie cu motor cu propulsie pe benzină sau electrică. Designul lor include un transportor cu șurub, adică un melc și un motor cu cutie de viteze. Rotirea arborelui motorului asigură deplasarea melcului.

Cu utilizarea unei scule antrenate și prezența tijelor de foraj pentru extensie, este posibil să forați puțuri de până la 25 de metri adâncime. Cu un diametru de până la 30 de centimetri, este utilizat pentru instalarea stâlpilor de iluminat pe stradă, pentru instalarea stâlpilor de gard, gropi pentru inspectarea fundațiilor și fundații de sol.

Forarea puțurilor de apă pe teritoriul gospodăriilor private și formarea unor găuri cu diametru mare pentru o fundație cu piloți se realizează folosind mașini portabile de dimensiuni mici sau instalații de foraj pe echipamente mobile.

Unitățile mobile sunt mașini mici cu un motor electric sau pe benzină. Cu ajutorul lor puteți găuri rapid bine pentru o resedinta de vara pregătiți un număr mare de găuri pentru suporturi în diverse scopuri funcționale.

Adesea, astfel de instalații de foraj sunt realizate sub forma unei remorci pentru autoturismele pentru a facilita transportul la locul de muncă.

In constructii civile si industriale, pentru a forma lucrari de mare adancime si diametru, se folosesc utilaje speciale cu melc, fixate pe utilaje mobile - camioane, tractoare.

Este utilizat la instalarea suporturilor pentru liniile electrice de înaltă tensiune și stâlpii de iluminat stradal, la instalarea suporturilor de gard pentru stadioane, complexe sportive, facilități industriale și aerodromuri. În plus, folosind instalații de foraj cu melc pe echipamente mobile, ei construiesc garduri de palplanșe pentru gropi și instalează piloți cu șuruburi.

Video util pe această temă

Forarea cu melc a unui puț de apă la 20 m adâncime pe teritoriul unei gospodării private:

Acest videoclip prezintă tehnologia forării cu melc orizontal a unui puț pentru așezarea comunicațiilor sub o autostradă:

Instalarea piloților folosind un melc continuu de diametru mare cu canal central. Pentru a efectua lucrările, se utilizează o instalație de foraj Bauer BG-30 și o pompă staționară de beton Liebherr de înaltă performanță:

Metoda cu melc asigură rate mari de forare a puțurilor. Dezvoltarea sondei și alimentarea cu deșeuri de sol de la fața până la gura lucrărilor are loc simultan și continuu, ceea ce economisește atât timpul și efortul foratorilor, cât și fondurile investite în proiect. Prin urmare, metoda de foraj cu melc este populară.

Vă rugăm să lăsați comentarii în formularul de bloc de mai jos. Spuneți-ne dacă ați folosit vreodată un melc manual sau ați forat pe o instalație de foraj mică folosind un melc. Distribuiți subtilități tehnologice care pot fi utile vizitatorilor site-ului.