Технология бурения скважин на воду

Содержание:

Способы бурения и инструменты
Колодцы
- Недостатки
Виды буровых способов
Самостоятельное бурение
- Какое оборудование необходимо?
- Пошаговый алгоритм бурения
Скважина на известняк
Какие источники под землей
Виды буровых способов
Абиссинская скважина на воду
Разведочная шахта
Абиссинка и песчанка своими руками
- Забивка абиссинского колодца
Абиссинский колодец
- Преимущества
- Недостатки

Способы бурения и инструменты

Как самому пробурить скважину для воды? Для любительского исполнения доступны следующие виды бурения:

ударный;
роторный и ударно-вращательный;
ударно-канатный.

Ударный

Применяется для создания скважины-иглы, также называемой абиссинским колодцем. По сути, грунт буквально прокалывается трубой с заостренным наконечником, имеющей в диаметре от 25 до 120 мм. По ее торцу осуществляют серию ударов специальным тяжелым инструментом – бабкой.

Вращательный (роторный) и ударно-вращательный

При данном способе буровой снаряд закрепляют на конце так называемой буровой колонны или штанги, состоящей из нескольких последовательно скрепленных труб.

По мере углубления скважины буровая колонна наращивается путем присоединения к ней все новых колен.

Вращают колонну с помощью вделанного в верхнее колено рычага, заставляя таким образом бур погружаться в землю. При ударно-вращательном бурении буровую штангу периодически приподнимают и сбрасывают, разрыхляя грунт, либо бьют по ней кувалдой.

Инструменты:

Шнек. Используется двухзаходный вариант, поскольку одно заходный будет уходить в сторону и быстро застрянет. При вращательном бурении шнеком проходят связные грунты однородной плотности – почву, мягкую глину, суглинок, влажные супеси.
Ложковый бур. Применяется при вращательном или ударно-вращательном бурении для разработки рыхлых и сыпучих грунтов, которые не могут удерживаться между лопастями шнека.

После бурения скважины следует провести работы по ее благоустройству

Очень важно соорудить надежный оголовок для защиты скважины от паводковых вод. Оголовок для скважины своими руками: ход работ по изготовлению, разновидности и маркировка

Ударно-канатный

Самый простой способ. Тяжелый буровой снаряд подвешивается на канате, конец которого перекинут через блок. Вручную или с помощью лебедки снаряд приподнимают, а затем сбрасывают, разрыхляя или извлекая грунт (в зависимости от применяемого инструмента).

Виды буров:

Долото: нижняя часть снабжена острыми зубьями. Применяется для разрушения валунов и разрыхления плотных грунтов.
Желонка: имеет вид перевернутого стакана с клапаном. Применяется для выборки сыпучих и полужидких грунтов: когда желонка сбрасывается, ее полость заполняется породой. Инструмент вытаскивают на поверхность и опорожняют.
Забивной стакан (бур Шитца): принцип работы такой же, как у желонки, только без клапана. Применяется для выборки вязких, налипающих грунтов, которые удерживаются в полости стакана за счет трения.

Колодцы

Технология бурения скважин на воду: основные методы

Колодец один из самых популярных видов неглубоких скважин встречающийся повсеместно на частных подворьях. В былые времена стены колодца делали в виде деревянного сруба, что сказывалось на непродолжительных сроках его эксплуатации. Древесина большинства пород под воздействием влаги подвергается процессам гниения и разрушения. Единственным приемлемым вариантом, способным увеличить эксплуатационные сроки деревянных срубов колодезных шахт это использование древесины лиственницы или дуба. Данные материалы выдерживают десятилетия непрерывного воздействия водой. В наше время популярны колодцы из ЖБИ-колец метрового и полутораметрового диаметра. Конструкция колодца дает возможность водозабора верховодки. Неглубокие источники в отличие от скважин могут использоваться только для технических целей, полива грядок на огороде. Для питья в сыром виде такая вода не годится. При заглублении шахты не менее, чем на 15 метров, высока вероятность выйти на воду более высокого качества.

Технология строительства шахтного колодца заключается в последовательной установке бетонных колец друг на друга.

1-е кольцо устанавливается на почву, после чего внутри выбирается грунт. По мере выемки кольцо под собственным весом будет опускаться.
2-е кольцо устанавливается после полного погружения 1-го. Дальнейшая выемка грунта позволяет равномерно опуститься следующему фрагменту стены колодца.
Последующие кольца устанавливаются аналогичным способом, пока шахта не углубится до водоносного слоя.
Поверх шахты устанавливается оголовок, состоящий из одного заглубленного кольца и одного верхнего.
Вокруг оголовка на расстоянии 0,6 м выбирается грунт на глубину до 1 метра от уровня почвы. Полость заполнятся глиной и уплотняется.
Поверх глины, из песка отсыпается отмостка.
Устанавливается крышка, препятствующая попаданию пыли и мусора.

Недостатки

Не лишены колодцы и недостатков. К таковым можно отнести:

Временные и трудовые затраты.
Нестабильный объем в периоды засухи.
Объем воды в колодцах обычно нестабилен и носит посезонный характер. В весеннее время вода становится малопригодной для питья.
Колодец требует регулярной очистки. Для этого его опорожняют с помощью насоса от воды и грязи.
Существует прямая зависимость качества воды от сезонов и количества осадков.
Воду из колодца требует обязательного кипячения.

Виды буровых способов

Оборудование для бурения скважин на воду: рассмотрим подробно

Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном ручным способом. Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения.

Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

Различают три основных способа механического бурения:

Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на четыре основных вида бурения:

колонковое;
шнековое;
ударно-канатное;
роторное.

Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

Самостоятельное бурение

Все виды источников и способы бурения скважин на воду

При небольшой глубине залегания водоносного горизонта (до 25 м) бурение скважины на песок можно выполнить своими руками. Это позволит сэкономить средства и направить их на обустройство автономного источника воды.

Какое оборудование необходимо?

Самостоятельная проходка ствола потребует следующего оборудования:

Тренога (изготавливается из металлического уголка, профилированных труб или деревянных жердей).
Блок для подъема.
Ручная лебедка для подъема буровой колонки.
Ворот для вращения.
Буровая колонка.
Набор коронок.
Обсадные трубы.

Важным элементом данного оборудования являются буровые коронки. Они бывают разных типов и предназначены для разных задач.

Для прохождения песчаных, глинистых или смешанных грунтов используют буровую ложку.
Для разработки твердых пород, грунтов с валунами и галькой применяют коронку-долото.
Глинистые, суглинистые или смешанные грунты с невысоким включением мелкофракционного гравия или гальки проходят с помощью спирального бура или шнека.
Извлечение скопившейся разрыхленной породы на поверхность выполняется желонкой.

Пошаговый алгоритм бурения

Самостоятельная проходка водозаборных скважин на неглубокий песок состоит из следующих этапов.

Шаг #1. Подготовительный.

На данном этапе выкапывают шурф. Глубина его должна находиться ниже уровня промерзания грунта. В дальнейшем он будет использоваться для установки кессона и обустройства устья скважины: установки оголовка и размещения насосного оборудования.

Шаг #2. Установка буровой вышки.

Из трех металлических уголков, профилированных труб или жердей длиной 3 м изготавливают треногу. Вверху на шкворень вешается блок для подъема грузов. Далее монтируется лебедка, трос которой и крюк перекидывается через шкив блока. На дно шурфа и на поверхность укладываются временные деревянные щиты с отверстиями под обсадную трубу. Такой прием позволит поймать с помощью отвеса вертикаль и зафиксировать ее.

Сборка треноги

Шаг #3. Установка колонки и буровой штанги с коронкой.

На крюк троса крепится штанга с коронкой и опускается к точке бурения. На верхнюю часть штанги устанавливают ворот.

Шаг #4. Бурение.

Проходка в грунте выполняется поворачиванием штанги с последующим ее углублением в породу. Такую работу лучше выполнять втроем. Двое крутят ворот, третий следит за вертикальным положением буровой колонки со штангой. При прохождении колонки на всю длину наращивают новый сегмент.

Шаг #5. Очистка ствола скважины от породы.

Каждое наращивание должно сопровождаться очисткой ствола. Для этого буровую колонку поднимают, разбирают и к штанге крепят желонку для извлечения породы. Затем процедуру бурения повторяют с 4 шага, пока не будет, достигнут второй водоупорный слоя из глины.

Шаг 6#. Установка фильтра.

После проходки скважины и достижения песчаного водоносного горизонта ствол повторно очищают. На дно устанавливают фильтр для предотвращения попадания песка в ствол.

Скважина на известняк

1. Бурятся вращательным способом с прямой промывкой глинистым раствором. В Московской области водоносные известняки залегают на глубинах от нескольких десятков метров на юге до нескольких сотен метров на севере. Известняк – каменная структура, в трещиноватой структуре которой располагаются практически неограниченные запасы воды. Вся Московская область находится на нескольких известняковых пластах, можно заказать бурение в любом месте – рано или поздно дойдешь до водоносного горизонта. Поэтому артезианские скважины распространены по всей Московской области, от них организовано водоснабжение подавляющего большинства городов и населенных пунктов Подмосковья.
Конструкции скважин на известняк весьма разнообразны. В зависимости от своего назначения они классифицируются по начальному диаметру бурения: под обсадную трубу диаметром 133-159 мм – для водоснабжения загородного дома или коттеджа, 168-219 мм – для водоснабжения небольшого населенного пункта, 273-325 мм – для водоснабжения поселка.
Артезианские скважины диаметром 133 мм, как правило, имеют производительность до 3 м3в час, что вполне достаточно для водоснабжения загородного имения, даже с гостевым домом и домом охраны. Для них рекомендованы погружные роторные насосы.
Не подвержены заиливанию и не нуждаются в обслуживании. Средний срок их эксплуатации от 30 лет. Применение дополнительной обсадной колонны из пластиковых труб продлевает срок эксплуатации до 50 лет.
По геологическому разрезу все артезианские скважины отличаются друг от друга, но в них всегда присутствуют прослойки глин различной мощности. Часто на подошве известняка лежит черная глина юрского периода, толщина слоя которой иногда достигает нескольких десятков метров. Все эти водоупорные слои служат надежным щитом от проникновения техногенных загрязнений к артезианской воде. Тем не менее, по химическому составу вода из артезианских горизонтов не удовлетворяет питьевым нормам: для Московской области типичны превышения норм по жесткости и концентрации железа.

Выводы. При достаточно высокой стоимости артезианских скважин и неудовлетворительном качестве воды существуют неоспоримые преимущества:

Срок эксплуатации от 30 до 50 лет;
Достижение нужного результата в любом случае;
Высокая производительность: дефицита воды не будет;
Не нуждается в обслуживании;
Разработано множество методов очистки артезианской воды до питьевых норм.

Какие источники под землей

Геологические разрезы по земельным участкам неодинаковы, но закономерности по водоносным слоям существуют. С углублением от поверхности в недра подземная вода становится чище. Водозабор из верхних уровней обходится дешевле, им пользуются собственники частного жилья.

Верховодка

Водный ресурс, находящийся в земле недалеко от поверхности над водоупорным слоем горных пород, называется верховодкой. Водонепроницаемые грунты имеются не на всех территориях, не всегда удается найти подходящий участок для организации неглубокого водозабора. Над такими линзами фильтрационный слой отсутствует, вредные вещества, органические и механические примеси с дождем и снегом проникают в грунт и примешиваются к подземному водоему.

Верховодка характеризуется такими показателями:

Глубина залегания. В среднем 3-9 м в зависимости от региона. Для средней полосы — до 25 м.
Площадь пластов — ограниченная. Проявления встречаются не в каждой местности.
Подпитка запасов осуществляется за счет осадков. С нижележащих горизонтов водопритока нет. В засушливые периоды уровень воды в колодцах и скважинах на верховодку падает.
Использование — для технических нужд. Если в составе отсутствуют вредные химические загрязнители, системой фильтрации вода улучшается до питьевой.

Верховодка хорошо подходит для полива огорода. При бурении неглубоких скважин можно сэкономить: проходка доступна для самостоятельного выполнения. Вариант — устройство колодца с укреплением его стенок бетонными кольцами. Не рекомендуется делать водозабор из верхних залежей, если недалеко от земельного участка используют удобрения, располагается промышленная зона.

Грунтовка

Верховодка — ресурс пропадающий, в отличие от грунтовки, являющейся первым постоянным подземным водохранилищем. Извлечение из недр верховодки осуществляется преимущественно посредством колодцев, для забора грунтовки бурятся скважины. Эти типы подземной воды имеют схожие характеристики по глубине залегания — <25 м и в зависимости от количества выпадающих дождей.

К особенностям грунтовой разновидности относятся:

Фильтрующий слой горных пород. Его толщина 7-20 м, он распространяется непосредственно до пласта, расположенного на водонепроницаемой платформе скального грунта.
Применение в качестве питьевой воды. В отличие от верховодки, для которой используется многоступенчатая система очистки, удаление механических примесей из грунтовки делают скважинным фильтром.

Подпитка грунтовой воды стабильна на территориях, покрытых лесами и регионах с умеренным климатом. В засушливых районах летом влага может исчезать.

Источники между пластами

Схема подземных вод.

Название второго постоянного источника воды — межпластовый водоносный горизонт. На этот уровень бурятся скважины на песок.

Признаки линз, перемежаемых горными породами:

вода напорная, поскольку принимает на себя давление окружающих горных пород;
продуктивных водоносов несколько, они рассредоточены по глубине в рыхлых грунтах от верхнего водонепроницаемого слоя до нижней подстилающей подушки;
запасы отдельных линз ограниченные.

Качество воды в таких залежах лучше, чем на верхних уровнях. Глубина распространения — от 25 до 80 м. Из некоторых пластов на земную поверхность пробиваются родники. Вскрытая на большой глубине подземная вода за счет напряженного состояния жидкости поднимается по стволу скважины на привычную близость к поверхности. Это позволяет осуществлять водозабор центробежным насосом, установленным на устье выработки.

Межпластовая разновидность подземных вод популярна при обустройстве водозаборов для загородных домов. Дебит песчаной скважины — 0,8-1,2 м³/час.

Артезианская

Другими особенностями артезианских горизонтов являются:

Высокая водоотдача — 3-10 м³/час. Этого количества хватит, чтобы обеспечить несколько дачных домов.
Чистота воды: проникая в недра через многометровые слои грунта, она полностью освобождается от механических и вредных органических примесей. Вмещающие породы обусловили второе название водозаборных выработок — скважины на известняк. Утверждение относится к пористым разновидностям камня.

В промышленных масштабах добыча артезианской влаги осуществляется в коммерческих целях — для продажи питьевой воды. На территориях, расположенных в низинах, есть вероятность обнаружить напорную залежь на глубине 20 м.

Виды буровых способов

Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

Различают три основных способа механического бурения:

Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

Механические вращательные способы бурения скважин на воду пришли на смену малоэффективным ручным методам

колонковое;
шнековое;
ударно-канатное;
роторное.

Абиссинская скважина на воду

Абиссинская скважина на воду является более популярной, чем артезианская. Ее глубина составляет всего 1 — 12 метров. Обустройство абиссинской скважины требует минимальных усилий. Источник предполагает введение в грунт тонкой трубы, известной также под названием «игла», через которую и будет поставляться вода. Максимальная ширина абиссинской скважины не превышает полметра, а значит, как и фильтровую скважину, ее вполне реально установить внутри дома.

Абиссинская скважина на воду требует минимальных затрат, но и качество добываемой воды также не очень высокое. Установка фильтра для такой скважины, как и для скважины «на песок» является обязательным. Провести бурение абиссинской скважины вполне реально ручным способом. Однако эту работу лучше доверить специалистам.

Первоначально вычисляется наиболее приемлемое место для бурения будущего источника. Затем производится углубление небольшого участка. Только после этого можно осуществлять сам процесс бурения. В ходе бурения необходимо постоянно удалять грунтовые элементы — если этого не делать, вся работа может пойти насмарку. Бурение необходимо продолжать, пока не появиться вода. Обустройство самой скважины является завершающим этапом. Для этого потребуются трубы из нержавеющей стали, фильтры и насос.

Разведочная шахта

Этот тип скважины отличается меньшим диаметром, бурение обычно проводят самым быстрым и малозатратным вращательным методом, или шнековым (если глубина скважины менее 50м). Если шахта предполагается глубокой, используют колонковый метод. С помощью разведочной скважины проводятся следующие операции:

производится замер глубины залегания водоносного горизонта
берут пробы грунта из водоносного слоя для определения его водоемкости, уровня качества воды
берут пробы грунта из водоупорного слоя, чтобы узнать степень его надежности, определить возможность проседания выработки или ее засыпания

Абиссинка и песчанка своими руками

Абиссинский колодец (скважина ручного бурения)http://d-otshelnik.forum2x2.ru/t186-topicАбиссинский колодец (скважина ручного бурения) .

Несмотря на свою простоту, абиссинский колодец пользуется большой популярностью среди владельцев дачных домов. Ведь зачастую его дебет выше, чем у песчанки, а пробурить и обустроить его гораздо проще. Но если водоносный горизонт находится ниже уровня, с которого может поднять воду внешний насос, то можно обустроить песчаную скважину. Рассмотрим более подробно монтаж этих двух типов скважин.

Забивка абиссинского колодца

Бурение скважины

Прежде чем начать забивку абиссинки, а именно так называется процесс получения этого источника воды, необходимо подготовить все элементы этой скважины. Они продаются в готовом виде, но и сделать их самостоятельно не особо сложно.

Шаг 1. Из метровой трубы, диаметр которой составляет дюйм, изготавливают основу фильтра. Для этого в стенках трубы на протяжении 80 см через каждые 20 мм друг от друга вырезают отверстия в виде щели.

Шаг 2. На трубу фильтра наматывают проволоку и натягивают сеть фильтрового плетения. Последнюю нужно зафиксировать хомутами через каждые 100 мм.

Ручная установка для бурения скважины

Шаг 3. На дальний конец фильтра устанавливают стальной конус, диаметр основания которого больше диаметра трубы, а высота составляет 100 мм. Наконечник можно заказать у токаря, а надежно фиксировать конус к трубе фильтра его можно припоем из олова.

Таким же способом дополнительно закрепляют сетку.

Разновидность самодельной конструкции для неглубокого бурения

Шаг 4. Для тела скважины готовят метровые или полутораметровые дюймовые трубы с резьбой на обоих концах для соединения.

На подготовительном этапе можно сделать бабку – инструмент для забивки. Для этого берется небольшой отрезок трубы с толстой стенкой, к одному концу трубки приваривают сантиметровое основание, а сбоку – ручки. Вес бабки должен составлять не менее 30 кг.

На подготовительном этапе можно сделать бабку – инструмент для забивки

После подготовительных мероприятий приступают к забивке.

Шаг 1. В выбранном для скважины месте выкапывают приямок площадью в 1 кв.м, а глубиной в полметра.

Простейший вариант агрегата для бурения

Шаг 2. В приямке начинают бурить садовым буром, длину которого постепенно увеличивают при помощи полудюймовых труб, соединяемых их друг с другом с помощью муфт и болтов.

Различные варианты изготовления самодельных буров, приспособленных под определенный тип грунта

Шаг 3. С момента появления насыщенного влагой песка переходят непосредственно к забивке. Для этого подготовленный фильтр соединяют при помощи резьбы с первой трубой. На свободный конец трубы накручивают муфту с завершением, которое защищает трубу от действия удара. Нанизывают бабку и резко ударяют ей.

Фото ударного оголовка

Забивку можно также делать при помощи кувалды, но в этом случае выше вероятность погнуть трубу.

Шаг 4. Во время забивки постоянно заливают воду в скважину и прослушивают. Это необходимо для того, чтобы не пробурить мимо слоя с водой. Прослушка производится так: через каждые полметра трубу скважины поворачивают по часовой стрелке и слушают, какой издается звук. Так, шелест и скрежет свидетельствуют о горизонте песка мелкой и крупной фракции соответственно.

Шаг 5. Как только появится шум, доливают еще воду и смотрят на то, с какой скоростью она просачивается в грунт:

если медленно, то заглубляют еще на полметра;
быстро – надо углубиться на 30 см.

Когда забивка закончена, приступают к установке насоса.

Оборудование для обустройства скважины

Абиссинский колодец

Скважина игла или Абиссинский колодец еще один простой и доступный с точки зрения финансовых затрат вид гидротехнических сооружений. Состоит из узкой 1…1,5” трубы, на окончании которой находятся фильтр и иглообразный наконечник. Снарядом прошивают грунт на глубину от 10…25 метров до водоносного слоя, тем самым минуя нестабильную верховодку.

Для создания скважины иглы берутся двухметровые трубы и последовательно забиваются в грунт. По мере заглубления отрезки трубы соединяют между собой посредством резьбовых соединений. На саму трубу ставят либо ручной, либо электрический насос, работающий по вакуумному принципу.

После организации водозабора, скважину прокачивают для получения чистой воды. Для питьевых целей она будет пригодна через сутки. Рекомендуется сделать химический анализ ее состава в СЭС или гидрогеологической лаборатории. Как показывает практика, после всех подготовительных и профилактических манипуляций с абиссинской скважиной вода будет соответствовать санитарным нормам.

Преимущества

Простая и эффективная конструкция, позволяющая удовлетворить потребности в небольшом количестве воды хорошего качества, обладает следующими преимуществами:

Срок службы колодца не менее трех десятилетий.
Малогабаритные размеры позволяют пробурить скважину в подвале частного дома.
Исключена вероятность загрязнения из почвенных горизонтов.
Не требуется разрешений.

Недостатки

Из негативных сторон присущих данному типу источника можно отнести следующие недостатки:

Поскольку абиссинский колодец делается из полуторадюймовой трубы и предполагает забор воды с только помощью насоса. Поверхностные насосы не эффективны после десятиметровой глубины.
Конструкция требует регулярной чистки трубы от заиливания и песка.
Возможность поставить абиссинскую скважину доступна лишь в условиях мягкого грунта.
Абиссинская конструкция привередлива к качеству водоноса и не будет работать на плывунах, бесперебойная эффективность возможна только на слое из крупнозернистого песка.