Гидробурение скважин на воду своими руками: обзор технологии проведения работ

Особенности ручного бурения

Способ ручного бурения требует больших затрат физической силы, но позволяет сэкономить на оборудовании. Применяется при монтаже скважин глубиной не более 25 метров и проводится до тех пор, пока бур не дойдёт до водоупорного слоя.

В случае с ручным бурением используют:

• комплект буровых головок (бур-долото, бур-ложка, змеевики, желонки);
• штанги;
• лебёдка или электрическая таль;
• обсадные трубы;
• для работы на большой глубине – бурильная вышка.

Процесс проходки ствола состоит из следующих этапов:

1. Выкапывается небольшая яма глубиной в 40-50 см, в которой разместится бур.
2. Затем один человек начинает вращение бура; когда он войдёт достаточно глубоко, вращать придётся вдвоём, потом – вчетвером.
3. Через каждые 50-70 см вхождения в землю, бур необходимо вытаскивать и прочищать, чтобы грязь не залепила всю головку.
4. Если грунт слишком жёсткий, получившееся отверстие нужно необходимо заливать водой.

В момент заполнения шахты водой изнутри, работа прекращается. Теперь остаётся только откачать грязную воду с примесями – примерно 5-7 литров. Для этого понадобится насос.

Ударный способ

Данным способом устанавливается самая простая скважина-игла – абиссинский колодец. Этим методом активно пользуются домашние умельцы, пробивая скважину на воду на даче. Конструкция «буровой установки» представляет собой ствол, состоящий из отрезков трубы, и наконечник, который разрезает пласты грунта. Молотом служит увесистая баба, которая поднимается и опускается с помощью веревок: при натяжении своеобразный молот поднимается на верх конструкции, при ослаблении падает на подбабок – устройство из хомутов, расположенных симметрично. После вхождения ствола в грунт он наращивается новым отрезком, подбабок прикрепляется уже к новой части, и забивание продолжается до тех пор, пока наконечник не войдет в водоносный слой на 2/3 пласта.

Ствол-труба служит отверстием для выхода воды на поверхность.

Достоинство данной скважины заключается в том, что пробурить ее можно в подвале или другом подходящем помещении. Это создает удобство при пользовании. Привлекает и цена, пробить скважину для воды таким способом стоит недорого.

Ударный способ бурения можно применять на любых типах почвы

Канатно-ударное бурение

Наиболее часто используемый способ. Данный метод предполагает разбивание грунта посредством опускания с двухметровой высоты тяжелого бурового инструмента. Конструкция, используемая при таком виде бурения, состоит из элементов:

• треноги, которую размещают над местом бурения;
• блока с лебедкой и тросом;
• забивного стакана, штанги;
• желонки (для прохождения по сыпучим слоям грунта).

Стакан представляет собой отрезок стальной трубы, скошенный вовнутрь, имеющий прочную нижнюю режущую кромку. Сверху забивного стакана идет наковальня. По ней производит удары штанга. Опускание и подъем забивного стакана осуществляют с помощью лебедки. Порода, которая попадает в стакан, удерживается в нем за счет силы трения. Для того чтобы проникнуть в грунт максимально глубоко, используют ударную штангу: ее бросают на наковальню. После заполнения стакана грунтом его поднимают наверх, после чего очищают.

Бурение скважины на сыпучих грунтах производится с использованием желонки. Последняя представляет собой стальную трубу, на нижнем конце которой установлен задерживающий капан. После попадания желонки в почву клапан открывается, вследствие чего грунт попадает внутрь трубы. При подъеме конструкции происходит закрывание клапана. После извлечения на поверхность желонка очищается, действия повторяются снова.

Канатно-ударное оборудование для бурения скважин

Эффективно применяется при самостоятельном бурении и описанный выше шнековый способ. Как пробурить скважину своими руками с помощью шнека, объяснять дополнительно не имеет смысла – основной принцип сохраняется.

Преимущества ручного бурения:

• экономичный способ в финансовом отношении;
• ремонт и профилактику ручного бура производить несложно;
• оборудование негромоздкое, поэтому нет необходимости задействовать тяжелую технику;
• способ применим в труднодоступных местах;
• эффективен, не требует большого количества времени.

Основными недостатками ручного бурения можно считать опускание на небольшую глубину (до 10 м), где в основном проходят пласты, вода которых требует очистки, и невозможность дробить твердые породы.

Ударно-канатная схема с желонкой и пробойным долотом

В чем заключается работа гидробура своими руками

Гидробурения скважин включает разрушение грунта с помощью буровых установок под давлением. Ее обеспечивает масса штанга и вспомогательная бурильная оснастка. Также данные инструменты промывают скважину с помощью бурового раствора.

Промывочная жидкость имеет достаточно простой состав – вода с примесью глины. Жидкость затекает во все приямки вокруг места бурения, которые предназначены для свободного передвижения воды. Буровое вещество подается в скважину с помощью мотопомпы.

Функции промывочной жидкости:

• Охлаждение буровой установки;
• Шлифовка стенок скважины;
• Вымывание грязи из источника.

Буровая колонна медленно опускается вниз. Длина инструмента увеличивается за счет подсоединения вспомогательных секций. После достижения необходимой глубины происходит промывание скважины водой. Далее в источнике монтируется насос и начинается работа скважины. Длина скважины зависит от водоносного горизонта. Наиболее дешевым вариантом считается бурение абиссинской скважины. Также отличают артезианский горизонт.

Обзор мобильных установок для бурения

Процедура бурения используется для извлечения из недр жидких и газообразных полезных ископаемых, так что в основном ее применяют в горнодобывающей отрасли. Но при помощи скважин можно получать также и артезианскую воду, которая по всем своим характеристикам будет превосходить любые другие гидрологические ресурсы, поставляемые людям коммунальными хозяйствами.

Поэтому многие частные лица устраивают на своих приусадебных участках не просто колодцы, а именно скважины, для чего им требуются мобильные буровые установки. Без них будет невозможно добраться до нужной глубины, а артезианская вода обычно залегает не менее, чем на стометровом горизонте. Поэтому нужны машины, способные проникать в недра земли столь глубоко.

Что и как делать, порядок работ

Теперь рассмотрим, как правильно подготовить все к работе. Первое, что нужно сделать, — определить место, где будут проводиться работы, вычислить примерную глубину работ, после чего подготовить соответствующий инструмент.

Для создания абиссинской скважины придется углубиться на 15-20 м, а это возможно только при отсутствии твердых пород и камней. Можно провести разведывательные работы и пробурить специальной насадкой место рядом с будущей скважиной, чтобы убедится в возможности проведения работ.

После этапа выбора места, подготовки оборудования, производится монтаж МБУ. Делается раствор для промывки, готовится обсадная труба. Проводится бурение, по мере которого вводится обсадная колонна. Технология позволяет выполнять это без прекращения работ на извлечение отработанной почвы.

Как только водяной слой был обнаружен, работы останавливаются и можно заниматься монтажом скважины и разборкой установки.

Преимущества гидробурения скважин

Технология гидробурения на воду в народе получила популярность сравнительно недавно, поэтому имеет много неверных толкований. Во-первых, является ошибочным представление о том, что метод годится только для небольших скважин. Это не так.

При желании и соответствующем техническом обеспечении гидробурением можно бить скважины более 250 метров. Но наиболее распространенная глубина бытовых скважин составляет 15-35 метров.

Мнение о большой стоимости метода также не подтверждается расчетами. Хорошая скорость работ снижает финансовые затраты.

К явным преимуществам метода так же можно отнести:

• компактность оборудования;
• возможность бурения на крайне ограниченной площадке;
• минимум технологических операций;
• высокая скорость работ, до 10 м в день;
• безопасность для ландшафта и экологического баланса;
• возможность собственноручного бурения;
• минимальная стоимость.

Пожалуй, самым весомым плюсом гидробурения все-таки является возможность вести бурение на благоустроенных территориях без существенных эстетических неприятностей.

Технология гидробурения на станке МБУ позволяет провести цикл работ на небольшой площадке и не нарушает благоустройство участка

Преимущества гидробурения становятся также очень явными, если сравнить его с технологией сухого бурения, где необходимо постоянно доставать из ствола для очистки рабочий инструмент и загружать его снова.

Больше всего эта технология приспособлена для работы с  мелкообломочными осадочными грунтами, которые легче всего извлекать из скважины с помощью желонки. А буровой раствор позволяет обойтись без желонирования.

Конечно, для хорошего результата предприятия надо приобрести соответствующие средства механизации, потому что одним самодельным буром, даже на малых глубинах, не обойтись.

Особенности

Ключевое отличие гидробурения скважин на воду – это наличие двух процессов бурения. В первую очередь при выборе данного метода происходит разрушение породы с помощью специальных приспособлений. Далее куски земли извлекают водой под давлением. Другими словами, гидробурение подразумевает вымывание грунта мощной струей воды.

Особенность способа в том, что этапы проводятся одновременно, что позволяет в максимально короткие сроки получить качественный результат. Для разрушения породы в грунт погружают специальное буровое оборудование, а зачистку проводит оснастка, которая закачивает воду в грунт и подает ее в тело возводимой в процессе скважины.

Другая особенность гидробурения заключается в том, что жидкость из оснастки используется не только для вымывания породы, разрушенной бурильным оборудованием. Дополнительные функции подаваемой жидкости:

• возможность выноса разрушенной породы на поверхность;
• охлаждение инструментов, которые используются для бурения;
• шлифовка скважины изнутри, предотвращающая ее обрушения в дальнейшем.

Плюсов гидробурения скважин на загородных участках довольно много.

• Снижение финансовых затрат. Работы по бурению скважин с помощью гидробуровой установки можно выполнить своими руками без приглашения специалистов и особых навыков.
• Возможность установки компактного небольшого оборудования для работы на участках небольшой площади. Для обустройства скважины используют малогабаритную технику.
• Удобство метода. Для бурения не потребуется проводить никаких предварительных расчетов, закупать огромный спектр оборудования и инструментов. Современная методика проста и понятна каждому, кто решит попробовать этот способ.
• Быстрые сроки бурения и обустройства скважины. Работы можно выполнить максимум за неделю.

А также стоит отметить экологическую безопасность метода и минимальное воздействие на ландшафт. Проводить работы по бурению скважин можно даже на благоустроенных участках. Однако такой способ подойдет не всегда.

Когда целесообразен ямобур и какие факторы требуют внимания

С помощью ямобура можно выполнять комплексные виды работ. Например, монтаж опор электроснабжения, когда с помощью одной машины можно и бурить отверстия, и устанавливать столбы с помощью крана.

Для того, чтобы сделать вашу работу максимально эффективной следует ответить на нижеперечисленные вопросы.

Где находится объект, и существуют ли к нему хорошие подъездные пути. Какова ширина проезда?

Если к объекту есть дорога, то можно заказывать ямобур на базе обычного грузовика (как правило, это японские грузовички Митцубиси или Фусо). Если же участок посреди поля, то на базе полноприводного автомобиля повышенной проходимости (например, Урал или ГАЗ 66).

Есть ли возможность работы на самом объекте, может ли техника достать до самых отдаленных точек?

Зачастую на пути движения техники внезапно возникает не вовремя вырытая траншея или уже смонтированная конструкция

Поэтому важно убедится, что площадка готова для работы техники

Сделана ли разметка?

Разметка должна быть «легко читаемой» и не «исчезать» в ходе проведения работ. Хорошо подойдут арматурные стержни с окрашенными яркой краской концами.

Какие диаметры шнеков заказывать?

Если нужно несколько шнеков разного диаметра, не забудьте об этом сообщить при заказе. Как правило, для отверстий под фундаменты бурят скважины диаметром 300-500 мм и глубиной от 2м. Под монтаж столбов — диаметр 350-400 мм. Под заборы диаметром 200 мм и глубиной 1-1, 5 м.

Какова глубина отверстия и максимальная отдаленность отверстий от предполагаемого места установки автобуровой?

Непосредственно буровая установка (гидровращатель) может располагаться как на втором выдвигаемом колене, так и на третьем, в зависимости от модификации машины. В соответствии с этим Ямобуры с бурилкой на втором колене могут выдвинуть стрелу до 8 м, бурят на глубину до 6 м. Ямобуры с бурилкой на третьем колене выдвигают стрелу на 12 метров и могут бурить на глубину до 10 метров. Учитывайте это при заказе машины.

Требуется ли демонтировать и устанавливать опоры (столбы)?

Важно убедиться, чтобы машина оснащена необходимым оборудованием и устройствами. Ну и наконец, следует проанализировать целесообразность вызова ямобура

Типы водозаборных выработок и грунтов

Перед началом буровых работ следует изучить состав грунта на участке, чтобы хотя бы примерно представить свою будущую скважину.

В зависимости от особенностей пролегания водоносного слоя различают три вида скважин:

• абиссинский колодец;
• фильтровая скважина;
• артезианская скважина.

Абиссинский колодец (или скважина-игла) может быть устроен практически повсеместно. Пробивают его там, где водоносный слой залегает относительно близко к поверхности и приурочен к пескам.

Для ее бурения используют технологию забивки, которая не подходит для сооружения скважин других видов. Все работы обычно можно выполнить в течение одного рабочего дня.

Эта схема позволяет изучить особенности устройства различных скважин, чтобы лучше понять технологию их бурения и выбрать подходящий метод (кликните для увеличения)

Но дебит таких скважин невелик. Чтобы обеспечить дом и участок достаточным количеством воды, иногда имеет смысл сделать две такие скважины на участке. Компактные размеры оборудования позволяют без особых проблем устроить такую скважину прямо в подвале.

Фильтровые скважины, которые также называют скважинами “на песок”, создают на грунтах, где водоносный слой пролегает относительно неглубоко – до 35 метров.

Обычно это песчаные грунты, которые хорошо поддаются бурению. Глубина фильтровой скважины обычно варьируется в пределах 20-30 метров.

На этой схеме наглядно представлено устройство фильтровой скважины. В нижней ее части необходимо установить фильтр, чтобы предотвратить попадание песка и ила в воду

Работы при хорошем раскладе отнимут два-три дня. Фильтровая скважина нуждается в хорошем обслуживании, поскольку постоянное присутствие в воде частичек песка и ила может вызвать заиливание или запесочивание.

Обычный срок эксплуатации такой скважины может составлять 10-20 лет. Срок может быть больше или меньше в зависимости от качества бурения скважины и ее дальнейшего обслуживания.

Артезианские скважины, они же скважины “на известняк”, самые надежные, поскольку водонос приурочен к коренным отложениям. Воду вмещают многочисленные трещины скальной породы.

Заиливание такой скважине обычно не грозит, а дебит может достигать примерно 100 куб.м/ч. Но и глубина, на которую предстоит провести бурение, обычно оказывается более чем солидной – от 20 до 120 метров.

Разумеется, бурить такие скважины сложнее, а времени и материалов на выполнение работ уйдет значительно больше. Профессиональная бригада может справиться с работами дней за 5-10. А вот если мы бурим скважину на участке своими руками, может понадобиться и несколько недель, и даже месяц или два.

Но усилия стоят того, ведь артезианские скважины могут без проблем прослужить полвека, а то и больше. Да и дебит такой скважины позволяет снабжать водой не только один дом, но и небольшой поселок. Только для устройства подобной выработки не подходят ручные методы бурения.

Физико-механические свойства грунтов также имеют большое значение при выборе метода бурения.

В ходе работ может понадобиться пройти самые различные пласты, например:

• влажный песок, который поддается бурению практически любым способом относительно легко;
• водонасыщенный песок, извлечь который из ствола можно только с помощью желонки;
• крупнообломочные породы (гравийные и галечниковые отложения с песчаными и глинистыми заполнителями), бурят которые желонкой или стаканом в зависимости от заполнителя;
• плывун, представляющий собой мелкодисперсный песок, перенасыщенный водой, вычерпать его можно только желонкой;
• суглинок, т.е. песок с обильными включениями глины, пластичный, хорошо поддающийся бурению шнеком или колонковым стаканом грунт;
• глина, пластичная порода, с бурением которого справится шнек или стакан.

Как узнать, какие грунты залегают под поверхностью, и на какой глубине находится водоносный слой? Конечно, можно заказать геологические исследования грунта, но это процедура не безвозмездная.

Почти все выбирают более простой и дешевый вариант – опрос соседей, которые уже пробурили скважину или соорудили колодец. Уровень воды в вашем будущем водоисточнике будет примерно на той же глубине.

Бурение новой скважины на небольшом расстоянии от уже существующего сооружения может и не пойти по точно такому же сценарию, но скорее всего, будет очень похожим.

Пошаговый план работ

Специфика гидробурения предусматривает строгую очередность этапов работ: приобретается обсадная колонна, заготавливается бурильное оборудование и промывочный раствор. К началу сооружения скважины приступают после сборки малогабаритной буровой установки.

По мере заглубления шахты появляется необходимость в укреплении стенок путем установки обсадной трубы. Она препятствует осыпанию песка и попаданию в скважинный ствол фрагментов галечной породы.

Результат считается достигнутым при прохождении водоноса: бурение завершается с появлением в шахте жидкости.

Определение залегания водоносных слоев

Сооружению автономной скважины предшествует поиск подземного источника. Водоносные пласты располагаются горизонтальными слоями в обломочных и глинистых осадочных породах. Исследование уровня зеркала воды в водяных шахтах на соседних участках поможет определить примерную глубину водоносного слоя.

За точными сведениями рекомендуется обратиться в компанию, проводившую буровые работы недалеко от планируемого к разработке участка. Полную информацию можно получить после геологической оценки территории.

Особенности процедуры позволяют применять технологию гидробурения для сооружения скважинных шахт глубиной 10-30 м. При определении месторасположения водоносного горизонта рекомендуется задействовать разведывательный бур диаметром 100 мм.

Верховодка появляется в стволе после бурения первых 6 м скважиной шахты. Высокая загрязненность не позволяет использовать жидкость из верхних горизонтов для питья, допускается только ее применение для полива огорода, мытья машины и прочих хозяйственно-бытовых нужд.

О вскрытии водоноса свидетельствует увеличение объема промывочного раствора в приямке. Для облегчения ориентирования на зумпфе устанавливают специальные маячки, позволяющие контролировать изменения количества буровой жидкости в яме. Повышение уровня воды считается сигналом для прекращения процедуры.

Подготовка места бурения

Главным условием, обеспечивающим эффективность методики, является предотвращение перебоев в подаче промывочного раствора. Для требуемого количества воды необходимо подготовить специальные емкости вместимостью более 2 м³ или соорудить отдельный приямок объемом более 5 м³. Стенки этого углубления обязательно обрабатывают глиняной смесью.

Для гидробурения сооружаются 2 смежных зумпфа, соединенные переливной траншеей. В первой яме жидкость отстаивается, песок опускается на дно, из второго (основного) приямка вода подается в скважинный ствол. Приямки, предназначенные для содержания приготовленного промывочного раствора, размещаются не дальше 2 м от бурового оборудования.

К сборке бурильной установки рекомендуется приступать после подготовки резервуара с водой. Процедура монтажа несложная и занимает около 60 минут.

Бурение скважины МБУ

Для бурения скважины в песчаных породах требуется большой резерв промывочной жидкости и густой глинистый раствор. Глина перекрывает поры в стволе, препятствуя просачиванию жидкости.

Обсадные трубы из пластика.

Одновременное опускание обсадной трубы и углубление штанги с гидробуром на конце предотвращает обрушение осадочных отложений в шахту. Оптимальным материалом для обсадки являются сталь или пластик.

Для надежной фиксации колонны в теле скважины рекомендуется применять хомуты. Допускается заменять крепежные элементы веревочной петлей.

Принцип работы МБУ заключается в циклическом повторении следующих действий:

• промывочный раствор мотопомпой подается по шлангам в полость штанги;
• по трубе рабочая жидкость направляется к буровому инструменту, разрушая грунт;
• вымываемая порода с промывочным раствором заполняет первый зумпф-отстойник;
• после оседания взвеси суспензия перетекает в основной приямок, откуда вновь поступает в шланг, помпа запускается для повторения цикла.

Установка фильтра и обустройство скважины

В качестве фильтрующего элемента допускается использовать штангу с перфорированным верхним участком. Она размещается внутри обсадной колонны.

При опускании фильтра на дно обсадную трубу вытягивают из шахты до обнажения зоны перфорации. Выступающую часть обрезают для удобства обустройства оголовка. Для укрепления устья и предотвращения просачивания грунтовых вод зазор вокруг ствола заполняют щебнем и заливают бетоном. К эксплуатации скважины приступают после установки насоса.

Способы разработки скважин

Продолжительность рабочего процесса зависит от глубины водоносного горизонта. Иногда он пролегает на глубине 10 м, а порой скважину приходится углублять до нескольких десятков или даже сотен метров. Каждому методу соответствует определённая установка. Всего четыре способа бурения:

1. Роторный. Используется принцип вращения: ротор обеспечивает вращение бура. Внутрь бура доставляется вода (бурильный раствор). Она выносит наружу шлам (раздробленную породу), а бур при этом остаётся в колодце. Его постепенно наращивают, устанавливая дополнительные штанги. Существуют ещё роторные установки «сухого» бурения, работающие без растворов. Такие механизмы требуют больших усилий, а скорость бурения гораздо ниже. Роторные станки применяются на малую и среднюю глубину — не более 50 метров.
2. Шнековый. Внедрение в почву происходит за счёт шнека — штанги с расположенными винтом лопастями. Вручную можно пробурить всего лишь на два метра, например, под фундамент на сваях. Но чтобы пройти твёрдый слой глины или плотного песка необходимо приложить большое усилие. В этом случае понадобится двигатель с большим вращающимся моментом — ротор. Шнек разрыхляет грунт и выводит его наружу. На податливом грунте используются обычные буры, на твёрдом — буры с резцами, на каменистом шнековые установки бесполезны.
3. Ударно-канатный. Этот способ применяют для бурения колодцев до 300 метров. Тяжёлый груз бросают в скважину на канате. Груз состоит из таких составляющих, как долото, штанга, замок. Падая с высоты, он дробит грунт, после чего его поднимают и снова бросают. Процесс повторяется, пока ствол не достигнет требуемой длины.
4. Ударно-вращательный. Применяется для бурения шахт на глубину от 600 м и глубже. В этом случае используются телескопические ударные штанги, а также бентонитовая глина, благодаря которой укрепляются стенки шахты. Таким методом разрабатываются не только скважины для воды, но и для добычи нефти. Процесс работы обеспечивают передвижные агрегаты, расположенные на тракторе или грузовике.

Пользуясь ударно-вращательной установкой, тратится гораздо меньше физических сил. Однако конструкция довольно сложная и требует определённых затрат, так как некоторые детали нужно будет покупать или изготавливать под заказ.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Наглядная демонстрация процесса роторного бурения по шагам:

Видео #2. Разбор роторной технологии и принципов обустройства скважины:

Видео #3. Циркуляция воды при проведении роторного бурения:

Ситуация с наличием и глубиной залегания водоносных горизонтов может сильно отличаться от места к месту (а где-то их вообще нет, как на острове Мадейра).

При проектировании скважины и выборе оптимального способа роторного бурения следует использовать имеющиеся карты разведанных водоносных горизонтов. Это поможет вам сэкономить значительные средства и время.

Расскажите о вашем опыте в разработке скважины по роторной технологии. Поделитесь технологическими нюансами, которые пригодятся посетителям сайта. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме, размещайте фото и задавайте вопросы по теме статьи.