Borrning av brunnar med borrskruv: funktioner för teknik och ett verktyg för manuell borrning och användning av en installation

Borrning av brunnar för dricksvatten är den mest populära metoden för borrning idag på privata hushålls territorium. Du kan själv göra en grund vattenförande brunn med hjälp av en handhållen jordborr. För att underlätta arbetet används ofta små borriggar med drivning.

Vi kommer att berätta varför denna metod är så populär. Låt oss titta på hur det skiljer sig från andra borrmetoder och i vilka situationer det är effektivt att använda. Artikeln beskriver i detalj skruvteknik och design av borrutrustning, samt borrverktyg som används vid manuell och mekanisk borrning.

Specifikationer för skruvborrning

Ett borrhål är en cylindrisk utgrävning i jordskorpan, som trots sin stora omfattning har ett litet tvärsnitt. Dess början kallas munnen, sidoytan kallas väggarna och botten av utgrävningen kallas ansiktet.

Den optimala borrmetoden väljs med hänsyn till brunnens funktionella syfte, önskad diameter och djup. Det är viktigt att ta hänsyn till de fysiska och mekaniska egenskaperna hos de bergarter som måste passeras i processen att bilda en vattenintagsutgrävning.

Den tekniska och ekonomiska genomförbarheten av att borra under specifika förhållanden påverkar också. Detta är ett betydande steg i brunnsdesign, under vilket grundläggande tekniska lösningar bestäms - vilken typ av utrustning som används och borrlägen.

Den tekniska och ekonomiska genomförbarheten av skruvborrmetoden bestäms med hänsyn till brunnens kvalitet, dess hållbarhet, konstruktionsvillkor och kostnad

Vid projektering och efterföljande borrning av vattenintagsbrunnar är det nödvändigt att fokusera specifikt på långsiktig användning. Förmågan att upprätthålla en stabil flödeshastighet och konstant vattenpermeabilitet i bottenhålszonen under en lång tidsperiod är viktig.

Brunnsborrningsprocessen inkluderar flera arbetssteg:

1. Förstörelsen av sten i ansiktet, det vill säga separationen av partiklar från massivet.
2. Transport av avfallsjord till ytan.
3. Förbereda en brunn för drift genom att rengöra och utrusta borrhålet, samt tvätta vattenintagsschaktet.

Effektiviteten av borrning beror direkt på de fysiska och mekaniska egenskaperna som är inneboende i naturen, nämligen: skrymdensitet, porositet, vattenpermeabilitet hos icke-kohesiva jordar och konsistensen hos leriga sammanhängande bergarter.

Det är tillrådligt att använda skruvborrning för att borra brunnar med en diameter från 60 mm till 200 mm, med ett djup på högst 80 m i lös och sammanhängande jord (Ⅰ-Ⅲ borrbarhetskategori). För penetrering i bergarter med medelhårdhet (kategori Ⅳ-Ⅵ) är det inte tillrådligt att använda en skruvborr

Denna metod är inte lämplig för borrning av berg som kännetecknas av soliditet och kristallin typ av kopplingar mellan partiklar. Ju fastare mineralkornen konsolideras i berget, desto mer arbete läggs på dess förstörelse.

Fördelar och nackdelar med metoden

Alternativet skruvborrning används inom industri, anläggningsarbete och manuell borrning av brunnar. Dess särdrag är avlägsnandet av förstörd sten, inte med tvättvätska eller speciella gas-vätskeblandningar, utan direkt med delarna av skruvprojektilen.

Det finns vertikalt och horisontellt riktad skruvborrning. Den första metoden används vid konstruktion av vattenförande brunnar, såväl som för att forma hål för pålar. Den andra används vid läggning av verktyg med en trenchless metod.

Roterande borrning i mjuka bergarter är den snabbaste och billigaste jämfört med andra metoder

Denna metod ger samtidigt hög penetrationshastighet i icke-stenig jord till ett djup av 50-80 meter, vilket gör att du omedelbart kan forma utgrävningens väggar genom att installera en höljessträng.

Ett annat plus är utvinningen av avfallsjord till ytan utan att lyfta verktyget. Och en sak till: eftersom skruvborrning inte kräver spolvätska, används den framgångsrikt i vattenlösa regioner och används även under perioder då låga temperaturer dominerar.

Idag används borrning med skruvenheter:

• För installation av individuella vattenbrunnar;
• Vid konstruktion av fundament från skruv-/borrade pålar;
• För installation av staket och armerad betongstöd;
• När du utför trenchless installation av kommunikation;
• För konstruktion av grunda brunnar och gropar.

Men det finns också nackdelar. Det är omöjligt att borra en brunn med skruvar i stenar med hög hårdhet. Vid borrning i hårda och halvfasta lerjordar, leror med lager av kalksten kan komplikationer uppstå och vid borrning av abrasiva bergarter är förbrukningen av borrutrustning hög.

Dessutom finns det en begränsning av schaktdjupet.Det är mycket svårt att bygga en brunn som är mer än 80 meter djup på detta sätt.

Vertikal tunnelteknik

En skruv är ett höghållfast borrrör med en lindad spiral, som fungerar som en vertikal skruvtransportör. Under påverkan av en axiell belastning tränger den arbetande delen av borrkronan in i berget och förstör det genom att skära och lossa. Samtidigt matar skruvborren avfallsjorden på skruvspiralen.

Processen att rengöra brunnen är kontinuerlig och parallell med förstörelsen av berget. Jorden som separeras från ytan faller på en skruv som roterar med hög hastighet.

Under inverkan av centrifugalkrafter stiger lossad jord uppåt längs borrsträngens blad. Lyftet sker på grund av glidning i en spiral, eftersom friktionen av jorden på skruven är mindre än på brunnens väggar.

Således levereras det förstörda berget i krossat tillstånd från ytan till ytan och kastas ut genom brunnshuvudet. Med enkel transport fyller jorden 30-40% av den totala volymen av interturnutrymmet.

Skruvkolonnens parametrar måste säkerställa ett snabbt lyft av hela jordmassan som förstörs av skruven. Men vid borrning faller en del av den lossnade jorden tillbaka på botten. Därför, när man utför skruvborrning, krävs mer intensiv rengöring av trumman, och efter avslutad spolning krävs obligatorisk spolning.

Horisontell riktningsborrning

Vid installation av verktygsledningar för olika funktionella ändamål under hinder (motorvägar, järnvägar, skogar) används horisontellt riktad skruvborrning.

I det inledande skedet av arbetet grävs två gropar - en startgrop (arbets-) och en mottagningsgrop.De måste vara på samma nivå som den designade brunnen. Efter detta sänks den nödvändiga utrustningen ner i arbetsgropen och installeras.

För skruvborrning i horisontell riktning används stora installationer med en rörlig borrrotator med ökat vridmoment

Sådan utrustning har ett stort matningsslag och är utrustad med ett slitstarkt borrhuvud av höglegerat stål. Den har också en borrspårningssond installerad. Genom att ta emot signaler på monitorn kontrollerar operatören processens fortskridande och kan justera rörelseriktningen, såväl som lutningsvinkeln på borrhuvudet.

När skruven går in i mottagningsgropen, det vill säga slutpunkten enligt projektet, tas borren bort. Istället är expandern och röret fixerade. Efter detta roteras bladen i motsatt riktning för att dra in röret i den färdiga brunnen. I slutet av borrarbetet tas skruvinstallationen bort från startgropen.

Den trenchless metoden gör det möjligt att lägga rör för kommunikation under grundvattennivån upp till 80 m. Dessutom utförs allt komplext arbete utan arbetskrävande dikning, vilket gör det möjligt att minimera utförandetiden och minska de ekonomiska kostnaderna.

Horisontell skruvborrning används vid läggning av tryckrörledningar och installation av kommunikationssystem i områden där installation på annat sätt är omöjlig. Främsta fördelen dikesfri installation – lönsamhet. Dessutom finns det inget behov av att använda bentonit eller andra polymerer för att upprätthålla stabiliteten i den färdiga utgrävningen.

Funktioner för borrning i olika bergarter

De grundläggande tekniska parametrarna för att borra en brunn är axiell belastning och rotationshastighet för skruvtransportören. I takt med att belastningen ökar ökar säkert penetrationshastigheten, vilket kan leda till olika nödsituationer.

Därför är det absolut nödvändigt att se till att volymen sten som separeras per tidsenhet av skruven inte överstiger transportörens produktivitet. Annars bildas pluggar på svängarna.

Hastigheten för skruvborrning beror direkt på jordens egenskaper, brunnens djup och diameter, antalet varv på kolonnen, den axiella belastningen på botten och utformningen av verktyget som används för att förstöra berget

Som regel borras plastlerstenar, lös sand och medeldensitetssand utan påtvingad axiell belastning. Borrverktyget förs in i marken under sin egen tyngd, samt på grund av den reaktiva kraften som uppstår vid matning av gråberg till mynningen av en cylindrisk öppning.

Axiella belastningar på upp till 5 kN skapas vanligtvis vid initial borrning av en brunn, vid borrning i hård sandig lerjord, lera, lera, lersten och siltsten. Kolonnens rotationsfrekvens bör inte överstiga 1,7-3,3 s^-1.

Vid högre frekvenser uppstår vibrationer internt, vilket kan göra att borrsträngslänkar lossnar. Som ett resultat kommer borren att förbli i botten, det är nästan omöjligt att få ut det, vilket innebär att du måste borra ett nytt arbete. Och vid låga frekvenser blir det mycket svårt att transportera avfallsjord till toppen.

När stenhårdheten ökar ökar axiella belastningar.Borrning i grus och krossad jord, frusen lerjord, vattenmättad sand, siltstenar med kvartsinneslutningar utförs med en axiell belastning på 8-10 kN per bit och en pelarrotationshastighet på 1,3-2,2 s.^-1.

Småsten och stenar som innehåller stenblock borras inte med borrmetoden. Dessa rundade stenfragment förstörs med en mejsel och höjs till ytan med en bail.

Borrning i sand med varierande densitet och mättnadsgrad med vatten, grus och krossade avlagringar utförs med höga hastigheter och samtidigt förstärks utgrävningens väggar med höljeskonstruktioner.

Att borra med en skruv genom mjukplast- och flytande plastleror kompliceras ofta av att det bildas pluggar. När lerpartiklar fastnar på skruvverktyget upphör fördjupningen av brunnen och transporten av gråberg till toppen blir mycket svår.

För att undvika detta, minska borrhastigheten till ett minimum, gå kolonnen och tillsätt vatten till brunnen. Också i en sådan situation hjälper det att regelbundet höja borrverktyget till ytan och rengöra det från vidhäftande lerjord.

Auger borrverktyg

Verktyg för skruvborrning av brunnar enligt typ av design kännetecknas av antalet varv och skärdelens geometri. För inträngning i hårda och halvfasta sandiga lerjordar och lerjordar används ofta borrverktyg, vars kanter är försedda med ytterligare fräsar.

Oftast, för att driva en vattenintagsgrävning för privata ägare, används endast en startskruv utan några tillägg, eftersom Sedimentära sammanhängande och icke-sammanhängande bergarter kommer att behöva borras. Vid fördjupning förlängs verktyget helt enkelt med borrstänger.

I detta fall avlägsnas projektilen från borrhålet var 0,5 - 0,7 m för att rensa själva borren och botten av det förstörda berget. Detta är ett mer ekonomiskt men också mer arbetsintensivt borralternativ.

För att borra ut stenblock och småsten som finns i sedimentära jordar går de över till chock-rep-metoden. Som regel används en mejsel av verktygsstål för detta. Denna borr, som är spetsig i den nedre änden, "kastas" med kraft på ytan tills den "fasta barriären" förstörs.

Efter förstörelsen av en sten eller sten, avlägsnas fragmenten till ytan med hjälp av ett glas (kärnrör) eller öskar. Sedan går de över till skruvmetoden igen. Oftast, för att gräva en gruva, är det nödvändigt att använda flera borrmetoder i kombination.

Vid borrning av lös sand och mjuk ler används skruvborrar med blad vända mot botten i en vinkel på 30-60º och för borrning i sammanhängande lerhaltiga bergarter - 90º.

Konstruktionsmässigt är skruven ett rör eller en lång solid stång/stav med en lindad spiral

Denna spiral erhålls genom att linda en höghållfast ståltejp med en diameter på 5-7 mm på en skruvdorn. Den spänns på ett rör/stång och svetsas sedan.

Ju större diameter basröret är, desto lägre transportkapacitet har skruven. Diametern på en lång produkt är dock begränsad av skruvens mekaniska styrka, såväl som dess produktionsteknik.

Idag tillverkas två typer av skruvar:

• Med ett centralt hål, det vill säga ihåligt;
• Viktad - utan hål.

För att minimera slitaget på skruvtransportören vid borrning i abrasiva berg, skruvas en stålremsa på ytterkanten eller ett metallskikt smälts ihop till ytan.

Vid höga skruvborrhastigheter är en speciell adapter med tvåvägslindning av bandstål fixerad ovanför projektilen. I detta fall faller större delen av berget på skruvtransportören utan att slipa.

I änden av röret med en lindad spiral måste anslutningselementen svetsas. Det finns två typer av skruvförband: gänglösa och gängade. I det första fallet är skruvarna förbundna med kopplingslås och hålls av metallstift med klämmor, i det andra fallet genom skruvning.

Gängad anslutning av skruvar i en borrsträng gör det möjligt att mekanisera deras anslutning och frånkoppling vid utlösningsoperationer och vid tillförsel av vätska till ytan. Men det finns också en betydande nackdel - i det här fallet finns det ingen möjlighet till omvänd rotation av skruvarna. Därför har trådlösa anslutningar blivit mer utbredda.

Speciella borriggar inkluderar vanligtvis en uppsättning skruvar med olika diametrar.

De mest effektiva är skruvar med ett centralt hål genom vilket luft eller vatten tillförs ansiktet. Detta gör det möjligt att minska friktionen av berget på ytan av skruvtransportören

Ihåliga skruvar med gängad anslutning används vid borrning med blåsning, för pumpning av vatten vid indrivning av cylindriska öppningar i jordskorpan, för installation av laddning i geofysiska brunnar, för pumpning av betong i hål för pålar. De kan också användas som hölje.

Vid borrning med en kontinuerlig yta blockeras den centrala kanalen med ett borrverktyg på ett rep.

Översikt över borriggar

För skruvborrning använder de båda handverktygoch mekaniserade installationer. Den enklaste designen är en handhållen jordborr.Den består av en stång/rör med ett skruvformat blad och ett stadigt fixerat T-format handtag.

Denna typ av borrverktyg skruvas i marken som en korkskruv. Under grävningsprocessen utökas den med stavar. Handhållna jordborrar är gjorda hopfällbara för att göra dem så bekväma som möjligt för att transportera dem i passagerarfordon. Detta gör att du också kan ändra längden på skruvborrsträngen.

Med hjälp av handverktyg kan du göra hål upp till 2 meter djupa med en diameter på högst 20 centimeter. Det finns även motorborrar med bensin eller eldrift. Deras design inkluderar en skruvtransportör, det vill säga en skruv, och en motor med en växellåda. Motoraxelns rotation säkerställer skruvens rörelse.

Med användning av ett driven verktyg och närvaron av borrstänger för förlängning är det möjligt att borra brunnar upp till 25 meter djupa. Med en diameter på upp till 30 centimeter används den för att installera belysningsstolpar på gatan, för att installera staketstolpar, gropar för inspektion av fundament och markfundament.

Borrning av vattenbrunnar på privata hushålls territorium och bildande av hål med stor diameter för en pålfundament utförs med hjälp av bärbara små maskiner eller borriggar på mobil utrustning

Mobila enheter är små maskiner med el- eller bensinmotor. Med deras hjälp kan du snabbt borra bra för ett sommarboende förbereda ett stort antal hål för stöd för olika funktionsändamål.

Ofta tillverkas sådana borriggar i form av en trailer för personbilar för att underlätta transporten till arbetsplatsen.

I civil och industriell konstruktion, för att bilda arbeten med stort djup och diameter, används speciell skruvutrustning, fixerad på mobil utrustning - lastbilar, traktorer.

Det används vid installation av stöd för högspänningsledningar och gatubelysningsstolpar, vid installation av staketstöd för arenor, sportkomplex, industrianläggningar och flygfält. Med hjälp av borrriggar på mobil utrustning bygger de dessutom spontstängsel för gropar och installerar skruvpålar.

Användbar video om ämnet

Borrning av en vattenbrunn 20 m djup på ett privat hushålls territorium:

Den här videon visar tekniken för horisontell skruvborrning av en brunn för att lägga kommunikation under en motorväg:

Installation av pålar med en kontinuerlig skruv med stor diameter med en central kanal. För att utföra arbetet används en Bauer BG-30 borrigg och en högpresterande stationär Liebherr betongpump:

Skruvmetoden ger höga borrningshastigheter. Utvecklingen av brunnen och tillförseln av avfallsjord från ytan till anläggningens mynning sker samtidigt och kontinuerligt, vilket sparar både tid och ansträngning för borrarna och de medel som investerats i projektet. Därför är skruvborrmetoden populär.

Lämna kommentarer i blockformuläret nedan. Berätta för oss om du någonsin har använt en handborr eller borrat på en liten borrigg med hjälp av en skruv. Dela tekniska finesser som kan vara användbara för webbplatsbesökare.