Шнековое бурение скважин технология

Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Для создания скважин различных типов и назначения в рыхлых песчаных грунтах чаще всего практикуют шнековое бурение. Популярность данного метода обусловлена его эффективностью, простотой, высокой скоростью и отсутствием необходимости использования сложного дорогостоящего спецоборудования. Для глубинного дробления породы и извлечения ее наружу используются специальные установки, напоминающие рыбацкие ледобуры для проделывания лунок.

Технология бурения

Технология шнекового бурения.

Конструкция шнекового бура включает базовую трубу (штангу) с подвижным вращателем, обвитую по всей длине стальной полосой, выполняющей функцию транспортера. Для врезки в грунт механизм оснащается острым наконечником (лопастным буром, двухлопастным или трехлопастным долотом), который может быть несъемным или съемным. Соединение шнеков для удлинения конструкции производится с помощью резьбы или специальных элементов с фигурным сечением.

Бурильные станки выполняют несколько основных функций:

• точечное разрыхление грунта посредством непрерывного вращательного движения;
• охлаждение элементов рабочего механизма;
• выемку разрыхленной породы и одновременное закрепление стенок скважины.

На практике процесс бурения с использованием шнекового метода выглядит следующим образом: установка с буровой головкой, непрерывно вращаясь, врезается вглубь почвы, методично ее разрушая. Измельченный грунт (шлам) сразу же попадает на реборду (пластинчатую спираль), которая и поднимает его на поверхность.

Для нормального охлаждения режущих элементов бура необходимо учитывать, что транспортируемая порода не должна заполнять межвитковое пространство более чем на 40% от его объема.

Особенности технологии

При использовании шнека на твердых грунтах (гравий, галька) установка рабочих лопастей долота производится строго вертикально, под углом в 90°, а при работе на мягких почвах – под наклоном от 30 до 60° относительно оси.

Угол при использовании шнека на твердых грунтах должен быть 90 градусов.

Подбор инструмента осуществляется в зависимости от свойств породы, а также от требуемых параметров скважины: ее диаметр может варьироваться от 60 мм до 1,5 и более метров, а глубина – от нескольких десятков до нескольких сотен метров. От толщины бура будет зависеть и скорость работы механизма. Соблюдение правильного соотношения данных показателей необходимо для обеспечения охлаждения рабочих поверхностей, нагрев которых происходит вследствие трения о стены скважины в процессе быстрого вращения.

Для шнеков, диаметр которых не превышает 100 мм, показатель средней частоты вращения должен находиться на уровне 200-500 об./мин., а при толщине наконечника 150-200 мм скорость снизится до 100-150 об./мин.

Наибольшей эффективностью обладают буровые механизмы с полым центральным каналом для подачи воды или воздуха посредством гидравлического насоса. Такая конструкция позволяет снизить трение, предотвратить перегрев и увеличить скорость прохождения.

На качество и эффективность работ влияют следующие факторы:

• мощность шнековой установки (данный показатель должен в полтора раза превышать предусмотренные техническими характеристиками возможности долота);
• вид бура (для разработки шахт в грунтах повышенной плотности целесообразнее использовать твердосплавные либо алмазные инструменты);
• характеристики породы (проще всего поддаются разрушению рыхлые, сыпучие породы).

Достоинства и недостатки метода

Шнековый способ бурения скважин обладает многими преимуществами:

Шнековый способ бурения хорош тем, что есть возможность разработки скважин большой глубины.

• высокая скорость заглубления без необходимости дополнительно перемалывать отработанную породу (мощные промышленные установки проходят до 300 м за смену);
• непрерывность процесса подъема шлама на поверхность;
• способность непроизвольного закрепления стен скважины раздробленной породой в процессе ее поднятия на поверхность;
• отсутствие потребности в подъеме бурильной колонны в ходе проведения работ;
• возможность разработки скважин большой глубины;
• простота и универсальность технологии: разработка грунтов шнековым буром применяется для проведения геологических, гидрологических и инженерных изысканий, при создании взрывных и водных скважин, обустройстве свайных фундаментов и т.п.;
• не требуется подача бурильной жидкости;
• возможность размещения конструкции под углом;
• безопасность рабочего процесса.

Несмотря на большой перечень достоинств, данный метод не лишен недостатков. Главным из них является ограничение в отношении характеристик грунтов. Данную технологию невозможно применять на почвах, обладающих высокой плотностью или вязкостью.

Применение ручных установок

Буровые механизмы ручного типа отличаются компактными габаритами и небольшим весом (от 15 до 250 кг), что обеспечивает возможность их транспортировки и монтажа без применения спецтехники. Благодаря высокой мобильности, такие устройства являются оптимальным вариантом для эксплуатации на ограниченных по площади территориях (на небольших приусадебных участках, в подвалах и т.д.).

Большинство моделей ручных шнековых установок оснащены электроприводами для облегчения рабочего процесса. В зависимости от веса и мощности их применяют для сверления льда, бурения питьевых скважин, отверстий под свайный фундамент и пр.

Легкое самоходное оборудование

В данную категорию входят более мощные и тяжелые буровые шнековые машины: максимальный вес некоторых моделей составляет 1000 кг. Для их перевозки используются мобильные транспортные шасси, одновременно выполняющие функцию платформы, с которой и осуществляется бурение.

Максимальный вес шнековых буровых машин составляет тонну.

Установки данного типа относятся к промышленному оборудованию. Они применяются для устройства водозаборных, поисковых, строительных, исследовательских и прочих видов скважин.

Бесспорными преимуществами таких моделей являются мобильность, высокая производительность, возможность транспортировки на любые объекты, быстрый монтаж и демонтаж.

Буровое оборудование ЛБУ

К числу наиболее популярных передвижных буровых машин принадлежит многоцелевая модель ЛБУ 50. Оборудование этой серии монтируется на различные модификации грузовых автомобилей КамАЗ, УРАЛ, ЗИЛ. Привод подвижного вращателя бурового механизма осуществляется от двигателя грузовика через КОМ, что в сочетании с мощной гидравлической системой подачи обеспечивает создание большой осевой нагрузки. Максимальная глубина скважин при использовании шнекового инструмента составляет 50 м, диаметр – 500 мм.

Все модели ЛБУ характеризуются высокой скоростью прохождения, надежностью, универсальностью и легким управлением (все операции механизированы).

Этапы проведения работ

Использование шнеков обеспечивает возможность создания скважин различного назначения в вертикальном либо горизонтальном направлении. При необходимости в ходе бурения применяются обсадочные трубы либо технология тампонирования стенок отверстия бетоном с поверхности под давлением.

Рабочий процесс включает несколько этапов:

• геологическую разведку с помощью специального оборудования, обеспечивающую правильность выбора участка под будущее гидрологическое сооружение;
• рытье котлована для последующего сбрасывания шлама на расстоянии около 1 м от намеченного места разработки скважины (его объемы рассчитываются исходя из размеров отверстия);
• подготовку оборудования, его монтаж на устойчивую платформу (для буровой установки, размещенной на шасси, создаются опорные точки во избежание ее подвижности во время проведения работ);
• углубление первого шнекового бура в породу, его извлечение на поверхность и возврат в исходное положение (данные операции проводятся для предотвращения налипания грунта на рабочий механизм);
• подсоединение к рабочему инструменту новой секции для достижения необходимой глубины.

По окончании всех работ поэтапно проводится выемка шнека с обязательным соблюдением специального технологического регламента во избежание его повреждений либо потери:

• колонну механизма поднимают до такого уровня, чтобы верхняя часть инструмента полностью находилась над поверхностью, а последующая секция возвышалась над ней примерно на 15%;
• для фиксации конструкции под спираль устанавливают швеллер;
• металлические крепежные скобы извлекают, бур демонтируют.

Аналогичным способом в последовательном порядке извлекаются все элементы установки.

Что такое бурение скважины шнеком

Шнековое бурение скважины– это технология, предполагающая разрыхление твердых пород металлическими резцами бура. Будучи закрепленными на валу по спирали, они позволяют вынимать грунт из шурфа, не останавливая производственный процесс. Говоря утрированно, процедура выдачи породы на поверхность схожа на мясорубку, а дробление сродни процессу вкручивания самореза.

Особенности бурения шнеком

Метод применим при разработке рыхлых и сыпучих грунтовых пород.

Ограничением является наличие глинистых пластичных грунтов, которые налипают на бур и не выдаются на поверхность. Это означает, что процедура теряет свой смысл. Шнековое бурение – технология скоросного бурения, за сутки можно пройти до двух сотен метров.

При производстве работ необходимо учитывать температурный режим. Механическое воздействие на бур приводит к его перегреву, если скорость вращения слишком высока. Есть буры, которые оснащены системой водяного охлаждения. В данном случае предполагается подача охлаждающей жидкости в шурф. Шлам должен заполнять полости, ограниченные спиралью, не более, чем на треть.

Принцип работы шнековой установки

Технология применима для организации вертикальных скважин и горизонтальных проколов. Бурение скважины на воду шнековым буром производится по следующему сценарию:

1. Бур под собственным весом погружается в грунт, ввинчиваясь за счет острого наконечника и винтовым резцам.
2. Вращаясь, бур выдает на поверхность выработанную породу в чистом виде или в виде шлама.
3. По мере заглубления шнек наращивается за счет дополнительных секций. Беспрерывное вращение производится до момента заглубления одной штанги.

По окончании работ конструкция разбирается и вынимается, а на ее место опускаются обсадные трубы, задача которых – не дать грунту осыпаться.

Угол атаки режущих элементов по отношению к грунту зависит от его плотности. Когда порода сыпучая, мягкая, угол колеблется от 30 до 60 градусов. Твердые грунты бурят шнеками, на которых винтовая лопасть закреплена под углом 90 градусов.

Преимущества и недостатки бурения шнековым буром

Данный метод бурения скважины обладает рядом достоинств, среди которых основными являются следующие:

1. Быстрота, с которой выполняются работы.
2. Непрерывность процесса, автоматическое извлечение отработанной породы.
3. Отсутствие необходимости применение других технологий выборки грунта.

При этом имеются и недостатки:

• Есть ограничение по глубине бурения.
• Для производства работ требуется применять специальные установки, обеспечивающие необходимое давление на бур в процессе вращения.

Размеры шнековых буров и особенности

Применение различных по диаметру буров обусловлено способностью перегреваться. В соответствии с габаритами бурового инструмента определяется быстрота вращения.

Технология шнекового бурения на воду предполагает, что:

1. Если диаметр бура до 20 см, то скорость вращения должна находиться в диапазоне 150-200 оборотов в минуту.
2. Для диаметра до 10 см, скорость вращения за минуту может быть больше. Предел – 500 оборотов за 60 сек.

Данное соотношение скорости и диаметра нужно учитывать на этапе проектирования буровой установки, если она собирается собственными руками. В интернете можно найти рекомендации о том, как правильно произвести монтаж.

Рекомендации

Независимо от метода бурения, оборудование должно иметь режущие кромки, которые способны противостоять механическому воздействию. Для этого долото и края винтового резца наплавляются твердосплавным металлом, и применять нужно именно этот инструмент. Вынуть шнек на поверхность при окончании работ нужно аккуратно.

Важно не потерять секции, не повредить бур и не спровоцировать обрушение стенок шурфа.

Только после этого устанавливаются обсадные трубы, которые могут быть металлическими или пластиковыми. При формировании обсадного трубопровода нужно обеспечить герметичность соединений. Если это стальные трубы, то лучше их сварить. ПНД имеют специальную резьбу, что упрощает задачу.

При подборе оснащения преимущество отдают пустотелым шнекам. Воздух способствует охлаждению. Если по каналу подавать воду, процедура облегчается за счет дополнительного размягчения грунта, что продлевает ресурс бура. Сухой грунт способствует быстрому износу рабочих граней.

Описанная технология подходит для самостоятельного применения, если речь идет о неглубоких скважинах. Когда это абиссинский колодец, проблем, скорее всего, не будет. Сложности начнутся, если требуется пробурить скважину на песок. Но если нужна артезианская вода, то бурение собственными силами практически невозможно, и придется нанимать бригаду специалистов и специализированную технику.

Технология шнекового бурения скважин

Бурение скважин на воду это работа ответственная и требующая соответственного опыта и оборудования. Нужно учитывать множество нюансов самих работ и особенности почвы.

Также, важен правильный выбор технологии бурении. Одним из самых простых и, что самое главное дешевых будет шнековый метод. Он довольно популярен и позволяет быстро делать скважины.

Принцип работы шнекового метода

Этот метод относится к вращательным, и на самом деле довольно простая и доступная для самостоятельного использования. Один из популярных представителей – это обычный садовый ямобур. Еще один представитель ручных шнековых устройств – это ледоруб. Эти устройства всем знакомы и понятны.

Принцип технологии бурения шнеком заключен в постоянном вращении лопастей и подачи выработки на поверхность. В своей основе, шнеки для бурения скважин на воду состоят из:

• центральной трубы или буровой штанги, по всей длине которой спирально прикреплена стальная полоса;
• наконечника, который осуществляет врезку в грунт.

Наконечник режет и разрыхляет почву. А металлическая полоса выполняет функции транспортерной ленты, по которой из скважины подается выработанный в процессе бурения грунт.

Наконечник чаще всего делается съемным, так он может меняться в зависимости от типа почвы. Обычно применяются:

• трехлопастное долото;
• долото с двумя лопастями;
• лопастной бур.

В некоторых модификациях, наконечник делается несъемным.

Вообще, этот метод применяется в основном для изготовления неглубоких скважин. Однако при необходимости длина проходки может превышать 50 метров. Во время проведения работ не требуется поднимать оснастку. По ходу заглубления шнеки наращиваются дополнительными секциями.

Особенности

Технология бурения шнеком используется в основном на сыпучих и рыхлых грунтах. Она обеспечивает высокую скорость проведения работ – за день можно пройти 100-200 метров, а это довольно хороший показатель.

При бурении, есть один нюанс – выбор шага витков ленты, должен рассчитываться таким образом, чтобы шлам (выработанный грунт) не занимал больше половины от объема межвиткового пространства. В идеале, выработка должна занимать около 30% этого объема.

Это нужно учитывать, т.к. за счет быстрого вращения, шнек и наконечник будут нагреваться. Скорость может составлять:

• при диаметре оснастки в 200 мм – скорость вращения 100-150 оборотов в минуту;
• при диаметре в 100 м – скорость вращения до 500 оборотов в минуту.

Таким образом, охлаждение шнека происходит за счет движения породы по лопастям. В некоторых модификациях предусмотрено и водяное охлаждение. Для этого, шнек для бурения скважин делается на основе полой трубы, по которой может подаваться жидкость для охлаждения.

Достоинства и недостатки

Как и другие методы бурения, у шнекового есть свои характерные плюсы и минусы.

• простота;
• быстрота проведения работ;
• можно делать скважины большого диаметра, вплоть доя 150 см;
• есть возможность бурить глубокие отверстия;
• выработанный грунт поднимается непрерывно поднимается на поверхность, при этом не требуется вынимать оснастку;
• не требуется подача промывочной жидкости, как например, при роторной технологии;
• можно бурить в любом направлении, например под углом;
• широкий спектр применения, помимо питьевых скважин, установки применяются для разведывательных работ, установки столбов и свай и т.д.

• подходит не для всех типов почв – лучше всего работает на рыхлых и мягких грунтах;
• не получится сделать глубокие отверстия.

Однако, один из главных недостатков – это невозможность использования на твердых почвах. К тому же, если во время работ шнек наткнется на большой камень – это может остановить процесс. Таким образом, шнековый метод уступает другим по универсальности, например, канатно-ударному, который может использоваться практически где угодно.

С другой стороны, простота оборудования и скорость проведения работ делают этот метод популярным. Особенно он востребован когда проводятся работ на малых глубинах.

Оборудование

Шнековые установки для бурения скважин разделяются на три типа:

• ручные;
• легкие передвижные;
• тяжелые передвижные.

Они предназначаются для разных задач однако работают по одному принципу.

Ручные установки

Основное достоинство таких моделей это легкий вес и компактность. Многие модели оснащаются мотором, что значительно облегчается процесс сверления отверстий в земле.

Основные характеристики ручных моделей:

• компактность;
• небольшой вес – максимальная масса установки достигает 200 кг, средняя же весит до 50-80 кг;
• используются для бурения питьевых скважин, а также других строительных работ.

Благодаря своей компактности, эти малогабаритные установки могут применяться в любых условиях. Также можно вести работы в помещениях, например в подвале.

Легкие самоходные установки

Это более мощные агрегаты, которые устанавливаются на базу грузовых автомобилей. Благодаря этому облегчается их транспортировка. Кроме того, они могут использовать шасси автомобиля в качестве платформы для бурения.

• вес установок может достигать 1 тонны;
• легкость передвижения;
• высокая производительность.

Естественно, такие агрегаты выигрывают ручных, однако это уже промышленное оборудование.

Тяжелые установки

Они также монтируются на базе шасси тяжелого грузового транспорта. Однако в отличие от легких, они представляют собой уже буровой комплекс, т.к. интегрированы с системами автомобиля.

• управление установкой с автомобиля;
• возможность бурения скважин больших диаметров и глубин;
• автономная работа – не требуется подключение дополнительного оборудования.

Таким образом, установки для этого типа бурения довольно широко представлены на строительном рынке. И позволяют выполнять разные типы работ, а также ориентированы на все группы потребителей – от домовладельцев до крупных промышленных предприятий.

Буровые установки ЛБУ

Одна из самых популярных передвижных установок для шнекового бурения это модель ЛБУ 50. Она ставится на шасси таких грузовых машин:

Эти бурильные агрегаты отличаются высокой мощностью и надежностью. Они применяются как для изготовления питьевых скважин, так и для общестроительных и разведывательных работ.

Машина может осуществлять разные типы работ:

• шнековое бурение;
• ударно-канатное;
• с промывкой;
• с продувкой;
• колонковое.

Таким образом, она достаточно универсальна и может применяться на различных видах почв. Также, в процессе бурения станками типа лбу, можно устанавливаться обсадные трубы.

• относится к классу самоходных установок;
• максимальный диаметр скважины – 850 мм;
• максимальная глубина проходки – 200 м;
• глубина бурения шнеками – 50 м.

В базовой комплектации установка оснащена всеми необходимыми элементами для проведения бурильных работ.

Установка СО-2

Это еще одна популярная промышленная модель. Шнековое бурение скважин станками типа со 2 применяется в основном для обустройства свай. Основой для установки служат подъемные краны, либо экскаваторы.

Основные характеристики модели:

• возможность расширять основание скважины;
• максимальная глубина бурения – 30 метров;
• максимальный диаметр – 60 см;
• тип бурения – шнековый.

Стоимость оборудования

Средняя цена бурильного оборудования может варьироваться от нескольких тысяч рублей до миллионов. Это обусловлено тем, что на рынке представлено множество моделей, ориентированных на разных потребителей.

• установка ЛБУ-50 – средняя стоимость в зависимости от базы и комплектации варьируется от 3-х до 4-х миллионов рублей;
• малогабаритные установки значительно дешевле. Например, модель УКБ-12/25 стоит около 200 тысяч, а ПМ-23 в районе 100 тысяч;
• комплекты для ручного бурения обойдутся еще дешевле – средняя стоимость будет в пределах 20-30 тысяч;
• простой шнековый бур можно приобрести за 2-3 тысячи.

Среди оборудования, наиболее популярен и разнообразен модельный ряд малогабаритных установок. Поскольку за сравнительно небольшие деньги покупатель получает полноценный бурильный агрегат.

Особенности работ

Эта технология имеет некоторые особенности:

• Самым эффективным способом проходки шнековым способом, считается бурение с оборудование оснащенным центральным каналом. В этом случае к резцу может подаваться воздух или специальный водяной раствор;
• Если требуется делать глубокие скважины, чаще всего совмещаются разные технологии проходки. Например, дополнительно используется ударно-канатное. Это обусловлено тем, что шнек не предназначен для прохождения твердых пластов, а так же валунов;
• стенки отверстия во время бурения очень уплотняются, поэтому, для скважин чаще всего характерен низкий дебет.

Таким образом, технология хоть и имеет некоторые недостатки, однако получила широкое распространение. Это обусловлено первую очередь быстротой и простой технологии – что незаменимо при проведении строительных работ. Также, она распространенная и среди домовладельцев, поскольку позволяет делать скважины без значительных финансовых затрат.

Видео

Похожие записи

• 

Водоснабжение дома из скважины своими руками

Самостоятельный ремонт питьевых скважин

Как забить скважину на воду самостоятельно: порядок работ

Где лучше бурить скважину: дома или снаружи?

Отправить

Нажимая кнопку «Отправить», вы принимаете условия политики конфиденциальности и даете свое согласие на обработку персональных данных на условиях и для целей, указанных в нём.

Шнековое бурение: особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Для создания скважин различных типов и назначения в рыхлых песчаных грунтах чаще всего практикуют шнековое бурение. Популярность данного метода обусловлена его эффективностью, простотой, высокой скоростью и отсутствием необходимости использования сложного дорогостоящего спецоборудования. Для глубинного дробления породы и извлечения ее наружу используются специальные установки, напоминающие рыбацкие ледобуры для проделывания лунок.

Технология бурения

Технология шнекового бурения.

Конструкция шнекового бура включает базовую трубу (штангу) с подвижным вращателем, обвитую по всей длине стальной полосой, выполняющей функцию транспортера. Для врезки в грунт механизм оснащается острым наконечником (лопастным буром, двухлопастным или трехлопастным долотом), который может быть несъемным или съемным. Соединение шнеков для удлинения конструкции производится с помощью резьбы или специальных элементов с фигурным сечением.

Бурильные станки выполняют несколько основных функций:

• точечное разрыхление грунта посредством непрерывного вращательного движения;
• охлаждение элементов рабочего механизма;
• выемку разрыхленной породы и одновременное закрепление стенок скважины.

На практике процесс бурения с использованием шнекового метода выглядит следующим образом: установка с буровой головкой, непрерывно вращаясь, врезается вглубь почвы, методично ее разрушая. Измельченный грунт (шлам) сразу же попадает на реборду (пластинчатую спираль), которая и поднимает его на поверхность.

Для нормального охлаждения режущих элементов бура необходимо учитывать, что транспортируемая порода не должна заполнять межвитковое пространство более чем на 40% от его объема.

Особенности технологии

При использовании шнека на твердых грунтах (гравий, галька) установка рабочих лопастей долота производится строго вертикально, под углом в 90°, а при работе на мягких почвах – под наклоном от 30 до 60° относительно оси.

Угол при использовании шнека на твердых грунтах должен быть 90 градусов.

Подбор инструмента осуществляется в зависимости от свойств породы, а также от требуемых параметров скважины: ее диаметр может варьироваться от 60 мм до 1,5 и более метров, а глубина – от нескольких десятков до нескольких сотен метров. От толщины бура будет зависеть и скорость работы механизма. Соблюдение правильного соотношения данных показателей необходимо для обеспечения охлаждения рабочих поверхностей, нагрев которых происходит вследствие трения о стены скважины в процессе быстрого вращения.

Для шнеков, диаметр которых не превышает 100 мм, показатель средней частоты вращения должен находиться на уровне 200-500 об./мин., а при толщине наконечника 150-200 мм скорость снизится до 100-150 об./мин.

Наибольшей эффективностью обладают буровые механизмы с полым центральным каналом для подачи воды или воздуха посредством гидравлического насоса. Такая конструкция позволяет снизить трение, предотвратить перегрев и увеличить скорость прохождения.

На качество и эффективность работ влияют следующие факторы:

• мощность шнековой установки (данный показатель должен в полтора раза превышать предусмотренные техническими характеристиками возможности долота);
• вид бура (для разработки шахт в грунтах повышенной плотности целесообразнее использовать твердосплавные либо алмазные инструменты);
• характеристики породы (проще всего поддаются разрушению рыхлые, сыпучие породы).

Достоинства и недостатки метода

Шнековый способ бурения скважин обладает многими преимуществами:

Шнековый способ бурения хорош тем, что есть возможность разработки скважин большой глубины.

• высокая скорость заглубления без необходимости дополнительно перемалывать отработанную породу (мощные промышленные установки проходят до 300 м за смену);
• непрерывность процесса подъема шлама на поверхность;
• способность непроизвольного закрепления стен скважины раздробленной породой в процессе ее поднятия на поверхность;
• отсутствие потребности в подъеме бурильной колонны в ходе проведения работ;
• возможность разработки скважин большой глубины;
• простота и универсальность технологии: разработка грунтов шнековым буром применяется для проведения геологических, гидрологических и инженерных изысканий, при создании взрывных и водных скважин, обустройстве свайных фундаментов и т.п.;
• не требуется подача бурильной жидкости;
• возможность размещения конструкции под углом;
• безопасность рабочего процесса.

Несмотря на большой перечень достоинств, данный метод не лишен недостатков. Главным из них является ограничение в отношении характеристик грунтов. Данную технологию невозможно применять на почвах, обладающих высокой плотностью или вязкостью.

Применение ручных установок

Буровые механизмы ручного типа отличаются компактными габаритами и небольшим весом (от 15 до 250 кг), что обеспечивает возможность их транспортировки и монтажа без применения спецтехники. Благодаря высокой мобильности, такие устройства являются оптимальным вариантом для эксплуатации на ограниченных по площади территориях (на небольших приусадебных участках, в подвалах и т.д.).

Большинство моделей ручных шнековых установок оснащены электроприводами для облегчения рабочего процесса. В зависимости от веса и мощности их применяют для сверления льда, бурения питьевых скважин, отверстий под свайный фундамент и пр.

Легкое самоходное оборудование

В данную категорию входят более мощные и тяжелые буровые шнековые машины: максимальный вес некоторых моделей составляет 1000 кг. Для их перевозки используются мобильные транспортные шасси, одновременно выполняющие функцию платформы, с которой и осуществляется бурение.

Максимальный вес шнековых буровых машин составляет тонну.

Установки данного типа относятся к промышленному оборудованию. Они применяются для устройства водозаборных, поисковых, строительных, исследовательских и прочих видов скважин.

Бесспорными преимуществами таких моделей являются мобильность, высокая производительность, возможность транспортировки на любые объекты, быстрый монтаж и демонтаж.

Буровое оборудование ЛБУ

К числу наиболее популярных передвижных буровых машин принадлежит многоцелевая модель ЛБУ 50. Оборудование этой серии монтируется на различные модификации грузовых автомобилей КамАЗ, УРАЛ, ЗИЛ. Привод подвижного вращателя бурового механизма осуществляется от двигателя грузовика через КОМ, что в сочетании с мощной гидравлической системой подачи обеспечивает создание большой осевой нагрузки. Максимальная глубина скважин при использовании шнекового инструмента составляет 50 м, диаметр – 500 мм.

Все модели ЛБУ характеризуются высокой скоростью прохождения, надежностью, универсальностью и легким управлением (все операции механизированы).

Этапы проведения работ

Использование шнеков обеспечивает возможность создания скважин различного назначения в вертикальном либо горизонтальном направлении. При необходимости в ходе бурения применяются обсадочные трубы либо технология тампонирования стенок отверстия бетоном с поверхности под давлением.

Рабочий процесс включает несколько этапов:

• геологическую разведку с помощью специального оборудования, обеспечивающую правильность выбора участка под будущее гидрологическое сооружение;
• рытье котлована для последующего сбрасывания шлама на расстоянии около 1 м от намеченного места разработки скважины (его объемы рассчитываются исходя из размеров отверстия);
• подготовку оборудования, его монтаж на устойчивую платформу (для буровой установки, размещенной на шасси, создаются опорные точки во избежание ее подвижности во время проведения работ);
• углубление первого шнекового бура в породу, его извлечение на поверхность и возврат в исходное положение (данные операции проводятся для предотвращения налипания грунта на рабочий механизм);
• подсоединение к рабочему инструменту новой секции для достижения необходимой глубины.

По окончании всех работ поэтапно проводится выемка шнека с обязательным соблюдением специального технологического регламента во избежание его повреждений либо потери:

• колонну механизма поднимают до такого уровня, чтобы верхняя часть инструмента полностью находилась над поверхностью, а последующая секция возвышалась над ней примерно на 15%;
• для фиксации конструкции под спираль устанавливают швеллер;
• металлические крепежные скобы извлекают, бур демонтируют.

Аналогичным способом в последовательном порядке извлекаются все элементы установки.

Шнековое бурение

Шнековое бурение — самый простой и рациональный способ получить скважину глубиной до 80 метров в почве низкой степени твёрдости. Чернозём, глина, торф, песок — все эти рыхлые породы отлично поддаются проходке шнековым способом. Главное, чтобы на пути породоразрушающего инструмента не попались вкрапления камней или крупные обломки горных пород, так как их транспортировка на поверхность будет затруднена.

Диаметр скважины, получаемой при помощи шнекового бурового оборудования, может достигать 80 см. Неоспоримым преимуществом такого способа бурения является высокая скорость проходки. Тому есть две причины. Во-первых, коронка буровая почти не изнашивается, так как встречает очень незначительное сопротивление со стороны разрушаемой породы. Во-вторых, коронке не приходится повторно дробить и перемалывать уже отделённый от забоя грунт. Как только порода скалывается породоразрушающим буровым инструментом, она тут же попадает на вращающийся с высокой скоростью шнек. За счёт возникающей в процессе вращения центробежной силы, разрушенная порода прибивается к стенкам скважины и быстро доставляется шнеком на поверхность. Оставшаяся часть породы вминается в стенки ребордой шнека, освобождая забой и снимая нагрузку с силового агрегата буровой установки.

Как видим, забой скважины непрерывно очищается от остатков разбуренного грунта, что гарантирует достаточно высокую скорость бурения вплоть до пород IV категории по шкале буримости. Наивысшая скорость работы бурового оборудования достигается при обустройстве скважин в слабо цементированных залежах щебня и гальки. Такой грунт практически не требует дробления и измельчения: он сразу же выносится на поверхность. Если говорить о наиболее труднопроходимых грунтах, то наибольшую сложность для шнекового бурения представляет, как ни странно, глина. Коронка или долото буровое без особого труда вгрызаются в эту вязкую субстанцию, но как только она попадает на шнек, сразу же начинаются проблемы. Из-за своей вязкой консистенции она быстро забивает шнековый транспортёр, налипая на его стенки. Таким образом, выбуренная порода транспортируется на поверхность очень медленно, существенно снижая скорость проходки.

Высокая механическая скорость — основное, но не единственное преимущество проходки шнековым способом. Ещё одна особенность заключается в экономии ресурса эксплуатируемого бурового оборудования и в отсутствии необходимости дополнительно его охлаждать. Причиной тому — рыхлость разбуриваемой породы. За счёт этой рыхлости площадь контакта породы с поверхностью бурового инструмента повышается, и он охлаждается от самого грунта. Таким образом, чем глубже бурильная колонна проникает в грунт, тем лучше она рассеивает возникающее в процессе работы тепло.

Буровой инструмент

Оборудование для бурения шнековым способом включает в себя шнековую колонну и породоразрушающий инструмент (как правило, лопастное долото). В зависимости от типа грунта, колонна может включать в себя несколько утяжелённых шнеков и комплектоваться колонковым долотом.

Типы буровых долот

В шнековом бурении используется несколько разновидностей долот. Рассмотрим два наиболее распространённых типа.

Долото буровое трёхлопастное (ДБШ)

Долото оснащено тремя зазубренными лопастями, немного отклонёнными относительно оси. Их боковые поверхности обычно усиливаются восьмигранниками, а зубья — наваренными пластинами из твёрдого сплава ВК-8. В некоторых моделях одна из лопастей может сливаться с лопастью транспортного шнека.

Долото буровое двухлопастное (ДРШ)

Данный тип долот был сконструирован в СКВ ВПО «Союзгеотехник» ещё во времена Советского Союза. Разработка оказалась настолько удачной, что по сей день применяется для проходки пород со II по V категорию буримости. Изделие представляет собой цельнолитой корпус с двумя лопастями. Угол атаки лопастей относительно корпуса составляет 15°. Одна лопасть считается рабочей, другая — калибрующей. Они смещены одна относительно другой на 4-5 мм. Все режущие элементы долота армированы твёрдыми сплавами.

Шнековый транспортёр представляет собой трубу с резьбовыми или безрезьбовыми соединениями на концах. К наружной стенке трубы приварена спиралевидная лента из стали толщиной 4-6 мм. Шаг спирали зависит от типа транспортируемой породы и варьируется от 0,5 до одного диаметра шнека.

Шнековый транспортёр используют, когда необходимо доставить на поверхность керн для лабораторных исследований, не нарушая при этом его структуру. Устройство такого транспортёра несколько отличается: в трубе имеется большое проходное отверстие, а шнек полый. При бурении керн поступает в специальную гильзу, которая извлекается после свинчивания буровой коронки.

Особенности шнекового бурения

Шнековое бурение может осуществляться как стандартной, так и мини буровой установкой. Главное, чтобы её двигатель мог обеспечить достаточной частотой вращения шнековую колонну. Она находится в диапазоне от 100 до 200 оборотов в минуту. При превышении данного параметра начинается вибрация, а при занижении оборотов транспортировка породы на поверхность сильно ухудшается.

В большинстве случаев работа ведётся без нагрузки на породоразрушающий инструмент. Из-за рыхлости грунта долото буровое способно внедряться в породу под весом буровой колонны.