Бурение

К бурению прибегают в следующих случаях: при исследовании свойств и качеств грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, выполнении земляных работ с применением взрывчатых веществ, разработке и дроблении твердых пород, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т.п. В этих случаях сооружают вертикальные, наклонные или горизонтальные цилиндрические выработки.

Буровые выработки делаются в виде шпуров и скважин. Шпуры - это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м, скважины - более глубокие выработки большего диаметра. Верхнюю часть шпура или скважины называют устьем, нижнюю (дно выработки) - забоем, боковые поверхности - стенками. Разрушенная при бурении порода в забое скважины называется буровой мелочью.

По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и в разрушенном виде удаляют. При колонковом бурении породу разрушают по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.

Еще один специальный термин - буримость. Это сопротивляемость конкретного грунта бурению. Буримость характеризуется временем бурения 1 м скважины (шпура). Для этого надо обычно от 3 мин (для мягких пород) до 15-25 мин (для крепких).

При бурении породу разрушают механическим или физическим воздействием.


МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ БУРЕНИЯ

Процесс механического бурения складывается из следующих технологических операций: разрушения породы, транспортировки породы на поверхность, обеспечения устойчивости стенок буровых выработок, вспомогательных операций. Грунт разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием.

Измельченный грунт подают на поверхность двумя методами: гидравлическим (путем вымывания водой, направляемой в выработку под давлением) и сухим (сжатым воздухом или шнеком).

В основном механическое бурение ведут тремя способами: вращательным, ударно-вращательным и ударным. Для работы используют буровые станки и машины, а при незначительных объемах работ — ручные механизмы.

При вращательном способе бурения порода забоя истирается, породу режут или откалывают буровым инструментом, закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного способа бурения - шнековое и роторное. Они выполняются с помощью самоходных установок или станков, применяются также электрические сверлильные машины.

Способ шнекового бурения применяется для скважин глубиной до 30 м диаметром 125-160 мм в грунтах средней крепости и в мягких. Шнековые буровые станки представляют собой металлическую раму, которая состоит из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги длиной 2 м. Штанги представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы - реборды. По мере углубления скважин штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Грунт с помощью шнека выдается на поверхность. Производительность станков шнекового бурения - 15-100 м в смену.

Роторное бурение чаще применяется для устройства скважин диаметров до 200 мм и глубиной до 50 м в грунтах средней и большой крепости. Роторная бурильная установка состоит из ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором. Рабочая (ведущая) труба проходит через вкладыши круглого стола ротора, который предназначен для передачи вращения от двигателя к бурильным трубам, присоединенным к рабочей трубе. Размеры вкладышей ротора соответствуют наружному диаметру рабочей трубы, что позволяет ей одновременно с вращением перемещаться вверх и вниз.

Нижний конец бурильной трубы имеет шарошечные и лопастные долота, которые разрабатывают грунт по всей площади забоя скважины. Верхним концом рабочая труба соединена с вертлюгом. К вертлюгу присоединен шланг от насоса, подающий в бурильные трубы глинистый раствор. Рабочие и бурильные трубы поднимают и опускают канатом.

Электрическими сверлильными машинами бурят шпуры в мягких породах и породах средней крепости, а также в мерзлых грунтах. Различают электрические сверлильные машины легкие (с ручной подачей) и тяжелые (колонковые).

В ручной электросверлильной машине осевое давление создается за счет мускульной энергии бурильщика. Колонковые электросверлильные машины имеют автоматическую подачу. Буровую штангу закрепляют в патроне шпинделя. К нижнему концу электрической ручной сверлильной машины при помощи замка присоединяют резец из твердого сплава. Буровые штанги подбирают комплектно в соответствии с глубиной шпура.

При бурении ручной электрической сверлильной машиной для удаления буровой мелочи быстро извлекают сверло, не прекращая его вращения. При работе колонковыми сверлильными машинами шлам удаляют промывкой.

Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100-200 мм и глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность станков — 10-35 м в смену. Главная особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняется двумя независимыми механизмами: вращателем и пневмоударником. Пневмоударник представляет собой пневматический молоток, в котором движущийся возвратно-поступательный поршень со штоком наносит бойком удары по хвостовику коронки. Коронка при бурении может передвигаться вдоль оси пневмоударника на 20 мм.

Сжатый воздух поступает к пневмоударнику по буровым штангам. При работе станка вращатель, состоящий из электродвигателя и редуктора, приводит во вращение буровую штангу и пневмоударник, внедряющийся в грунт.

Ударное бурение ведут пневматическими бурильными молотками - перфораторами, которые бывают ручными (массой до 24 кг) и станковыми (массой до 40 кг). Последние обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2-4 м3/мин) подводится к перфоратору от компрессора.

Рабочий орган перфоратора - буровая головка. При бурении нетрещиноватых пород мягкой и средней крепости применяют головку с одним долотом, армированную твердыми сплавами. Двухдолотчатыми головками бурят вязкие и трещиноватые породы. Головки крестообразной формы используют для бурения пород средней крепости с незначительной трещинноватостью, а также вязких пород. Крепкие и трещиноватые породы бурят с применением крестообразных и звездообразных головок.

Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяются на «сухие» и «мокрые». Перфораторы «мокрого» типа имеют устройства для промывки канала водой, в перфораторах «сухого» типа канал продувается воздухом. Предпочтительнее мокрое бурение, так как применение воды снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.


ФИЗИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ БУРЕНИЯ

Основные физические способы бурения - термический и гидравлический. Есть также электрогидравлический, плазменный, ультразвуковой и некоторые другие.

При термическом способе бурения горные породы разрушаются высокотемпературными источниками тепла - открытым пламенем. Рабочим органом станка для такого бурения является термобур с огнеструйной горелкой, из которой со сверхзвуковой скоростью на забой скважины направляется газовая струя с высокой температурой. В камеру сгорания через форсунку подают смесь тонкораспыленного керосина с газообразным кислородом. Образующиеся внутри камеры газообразные продукты горения с температурой до 2000°С под действием давления внутри камеры вылетают через отверстия в днище горелки со скоростью около 2000 м/с и воздействуют на забой скважины. Горелка охлаждается водой.

Ручной термобур представляет собой металлическую штангу-кожух диаметром 30 мм, в котором имеется горелка с системой охлаждения. Керосин и газообразный кислород поступают в горелку под давлением 0,7 МПа, а вода для охлаждения — под давлением 1-1,3 МПа.

Ручными термобурами можно бурить шпуры диаметром 60 мм и глубиной 1,5-2 м, передвижными станками термического бурения — шпуры и скважины диаметром до 130 мм и глубиной до 8 м.

По сравнению с механическим термический способ бурения шпуров более эффективен и при бурении пород кристаллической структуры превышает его по производительности в 10-12 раз.

Гидравлический способ бурения используется для разработки скважины в легких суглинках и плывунах. При этом способе воду нагнетают в забой скважины через колонну труб и специальную струйную насадку, прикрепленную к нижней части колонны. Вода размывает забой, а трубы погружаются в грунт. Гидромасса, образованная размывом грунта, под давлением воды выжимается вдоль наружных стенок обсадной трубы, извлекаемой из грунта лебедкой.

Этим способом бурения можно проходить скважины глубиной до 8 м со скоростью до 1 м/мин.

Материал предоставлен Клубом профессиональных строителей Baurum

 

Телефон: Телефон/Факс: +7 (499) 917-06-18
E-mail: E-mail: tamilan-s.k@yandex.ru
www.ilanta.ru
обработке из сточных вод месте работают два водолаза этап Первоначально вода