- Типи водозабірних виробок і грунтів
- Прості методи буріння свердловин
- Изготовление бурового инструмента
- Кілька корисних порад
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Ви вирішили спорудити свердловину на власній ділянці, щоб забезпечити будинок і сім'ю достатньою кількістю чистої води? Однак вас шокувала сума, в яку обійдеться її буріння? Погодьтеся, що цей захід хоча і досить дороге, але вкрай необхідне.
Дорожнеча природним чином змушує шукати альтернативу послугам буровиків. Ми розповімо вам, як пробурити свердловину своїми руками. Допоможемо вам розібратися з особливостями проходки і облаштування джерела води - це цілком посильне завдання для тих, хто не боїться важкої роботи.
У статті розглянуті різні способи спорудження свердловини. Ознайомившись з ними ви зрозумієте, чи зможете виконати всі необхідні операції. Для кращого засвоєння наведеної інформації стаття містить покрокові фото і відео, на яких зафіксовано процес буріння і виготовлення бурового інструменту в домашніх умовах.
Типи водозабірних виробок і грунтів
Перед початком бурових робіт слід вивчити склад грунту на ділянці, щоб хоча б приблизно уявити свою майбутню свердловину.
Залежно від особливостей пролягання водоносного шару розрізняють три види свердловин:
- абіссінський колодязь;
- фільтрова свердловина;
- артезіанська свердловина.
Абиссинский колодязь (або свердловина-голка) може бути влаштований практично повсюдно. Пробивають його там, де водоносний шар залягає відносно близько до поверхні і приурочений до пісків.
Для її буріння використовують технологію забивання, яка не підходить для спорудження свердловин інших видів. Всі роботи зазвичай можна виконати протягом одного робочого дня.
Ця схема дозволяє вивчити особливості пристрою різних свердловин, щоб краще зрозуміти технологію їх буріння і вибрати відповідний метод (клікніть для збільшення)
Але дебіт таких свердловин невеликий. Щоб забезпечити будинок і ділянку достатньою кількістю води, іноді має сенс зробити дві такі свердловини на ділянці. Компактні розміри обладнання дозволяють без особливих проблем влаштувати таку свердловину прямо в підвалі.
Фільтрові свердловини, які також називають свердловинами "на пісок", створюють на грунтах, де водоносний шар пролягає відносно неглибоко - до 35 метрів.
Зазвичай це піщані ґрунти, які добре піддаються буріння. Глибина фільтрової свердловини зазвичай варіюється в межах 20-30 метрів.
На цій схемі наочно представлено пристрій фільтрової свердловини. У нижній її частині необхідно встановити фільтр, щоб запобігти попаданню піску і мулу в воду
Роботи при хорошому розкладі віднімуть два-три дні. Фільтрова свердловина потребує хорошого обслуговуванні, оскільки постійна присутність у воді частинок піску і мулу може викликати замулювання або запесочіваніе.
Звичайний термін експлуатації такої свердловини може становити 10-20 років. Термін може бути більше або менше в залежності від якості буріння свердловини і її подальшого обслуговування.
Артезіанські свердловини, вони ж свердловини "на вапняк", найнадійніші, оскільки відніс приурочений до корінних відкладів. Воду вміщають численні тріщини скельної породи.
Замулювання такий свердловині зазвичай не загрожує, а дебіт може досягати приблизно 100 куб.м / год. Але і глибина, на яку належить провести буріння, зазвичай виявляється більш ніж солідною - від 20 до 120 метрів.
Свердловину глибиною 10 - 15 м можна пробурити без залучення буровиків і техніки, використовуючи нескладний бурової інструмент 
Вручну без проблем буряться осадові незв'язні і пластичні породи. До перших відносяться піски різної крупності, щебінь, щебінь, гравій, до других - суглинки з супесями 
Механізація ручного буріння дозволяє значно підвищити темпи виконання бурових робіт. Прискорять процес двигуни і підйомні пристрої 
Для буріння грунтів, що розрізняються за фізико-механічними властивостями, потрібно різні снаряди і технології. Найчастіше для пристрою однієї виробки застосовується кілька бурових способів в комплексі
Зрозуміло, бурити такі свердловини складніше, а часом і матеріалів на виконання робіт піде значно більше. Професійна бригада може впоратися з роботами днів за 5-10. А ось якщо ми буримо свердловину на ділянці своїми руками, може знадобитися і кілька тижнів, і навіть місяць або два.
Але зусилля варті того, адже артезіанські свердловини можуть без проблем прослужити півстоліття, а то і більше. Та й дебіт такої свердловини дозволяє забезпечувати водою не тільки один будинок, а й невелике селище. Тільки для пристрою подібної виробітку не підходять ручні методи буріння.
Фізико-механічні властивості ґрунтів також мають велике значення при виборі методу буріння.
В ході робіт може знадобитися пройти найрізноманітніші пласти, наприклад:
- вологий пісок, який піддається буріння практично будь-яким способом відносно легко;
- водонасищенний пісок, витягти який зі стовбура можна тільки за допомогою желонки;
- великоуламкові породи (гравійні і галечникові відкладення з піщаними і глинистими наповнювачами), бурят які желонкою або склянкою в залежності від заповнювача;
- пливун, що представляє собою дрібнодисперсний пісок, перенасичений водою, вичерпати його можна тільки желонкою;
- суглинок, тобто пісок з рясними включеннями глини, пластичний, добре піддається буріння шнеком або колонковим склянкою грунт;
- глина, пластична порода, з бурінням якого впорається шнек або стакан.
Як дізнатися, які грунти залягають під поверхнею, і на якій глибині знаходиться водоносний шар? Звичайно, можна замовити геологічні дослідження грунту, але це процедура не безоплатна.
Майже всі вибирають більш простий і дешевий варіант - опитування сусідів, які вже пробурили свердловину або спорудили колодязь. Рівень води у вашому майбутньому вододжерела буде приблизно на тій же глибині.
Буріння нової свердловини на невеликій відстані від вже існуючої споруди може і не піти по точно таким же сценарієм, але швидше за все, буде дуже схожим.
Прості методи буріння свердловин
Професійні бурильники розпорядженні устаткування і інструментарієм, що дозволяють пробурити досить глибоку свердловину буквально за пару днів. Але у самодіяльного майстри зазвичай немає ні таких коштів, ні навичок роботи з ними. Проте є способи буріння, які цього і не вимагають. Найчастіше застосовується буріння шнеком або ударно-канатний метод.
Спосіб # 1 - буріння шнеком
Як зрозуміло з назви, при цьому способі буріння використовується шнек або бур. Пристрій являє собою штангу, до кінця якої прироблений робочий інструмент. При цьому способі буріння також використовують долото для розбивки валунів, якщо буде потрібно. Конструкція шнека нагадує гвинт, діаметр якого може бути різним.
Він в буквальному сенсі угвинчується в грунт, а лопаті гвинта допомагають витягти зі стовбура вибуренной породу.
На схемі зображено шнекове буріння. Бур закріплюють на тринозі та обертають руками, періодично його виймають, щоб звільнити шахту від розпушеного грунту
Проводиться буріння наступним чином:
- Обертаючи штангу бура, в грунті проробляють вертикальне заглиблення.
- У міру поглиблення свердловини бур з розпушеним грунтом періодично піднімають на поверхню.
- У міру подовження шахти штангу нарощують, приєднуючи до неї нові і нові частини.
- Для нарощування штанги використовують надійне різьбове з'єднання або хомути.
- Стіни свердловини відразу ж захищають обсадними трубами.
- Бур очищають і продовжують роботи.
- Бурят до тих пір, поки не буде досягнутий водоносний шар.
- Водоносний шар рекомендується пройти повністю і заглибитися в розташований нижче шар грунту приблизно на 0, 5 м.
- Бур витягують із свердловини.
- За допомогою бурової штанги всередину обсадної колони опускають фільтр.
- Обсадних труб піднімають таким чином, щоб її нижній край знаходився приблизно по центру водоносного шару, а не чинив опору в грунт.
Після цього власне буріння можна вважати закінченим. Свердловину слід прокачати, опустити в неї насос, облаштувати оголовок і т.п.
Вважається, що за допомогою шнека можна пробурити тільки щодо неглибоку свердловину - близько 20-30 м глибиною. Однак багато що залежить від стану ґрунту. Для буріння пухких пісків і великоуламкових відкладень рекомендується використовувати желонку.
При шнековом бурінні можна використовувати бурову установку, яка утримує обладнання в правильному положенні. Щоб піднімати бур наверх, можна використовувати мотор. Якщо виконується так зване "мокре" буріння, слід передбачити місце для віддаленого зі свердловини мокрого грунту, відстоювання води і т.п.
Щоб полегшити процес нарощування обсадної труби, її положення фіксують за допомогою спеціальних хомутів, які можна виготовити самостійно
Вибираючи буріння шнеком, слід пам'ятати, що наявність води в стволі свердловини руйнівно діє на її стінки.
Іноді можна зустріти рекомендації спочатку виконати буріння, і лише потім приступати до монтажу обсадних труб. При шнековом бурінні, як втім, і при будь-якому іншому, надійніше ставити обсадних колон відразу ж у міру заглиблення.
Спосіб # 2 - роторне буріння
Говорячи про обертальних методах буріння (а саме до них відноситься шнековий метод), варто згадати про буріння з допомогою ротора. Саме цей метод найчастіше застосовують буровики для проходки вироблення в скельних породах. Для його реалізації використовують спеціальну бурову установку з ротором.
Буріння здійснюється за допомогою все того ж бура, але обертають його не вручну, а за допомогою мотора. Ротор передає рухомий момент на бурову штангу, тобто і на розташований в глибині грунту снаряд.
Грунт руйнується, інструмент заглиблюється в породу. Щоб її видалити, в свердловину під напором дають воду, яка вимиває дрібні уламки грунту, або вичерпують все желонкою.
Роторне буріння здійснюється за допомогою спеціальної бурової установки. Виготовити таку обладнання самостійно складно, проте його можна орендувати
Роторний спосіб не дуже підходить для самостійного буріння, оскільки обладнання для нього не можна виготовити за пару годин "на коліні". Необхідно купити, орендувати або позичити спеціальну бурову установку з мотором. До речі, працюють такі пристрої не тільки на електриці, є і газогенераторні моделі.
Крім установки потрібно обладнання для інтенсивної промивки свердловини і / або потужний компресор для її продувки. Нарешті, необхідні навички роботи з такими пристроями.
Бур повинен обертатися практично безперервно, а виникаючі нюанси, на кшталт його застрявання в породі, слід вирішувати вміло і оперативно. Початківцю майстру зазвичай простіше працювати саморобним буром або желонкою.
При так званому "мокрому" бурінні стіни свердловини намокають, що знижує їх міцність, тому в свердловину слід відразу ж опустити обсадних труб
У роторного буріння все ж є ряд незаперечних переваг - це найшвидший спосіб буріння, і йому зазвичай піддаються практично будь-які грунти. Однак при цьому способі буріння, коли в шахті практично постійно присутня вода, особливо важливо відразу ж почати монтаж обсадної колони, щоб не допустити обвалу стін.
Спосіб # 3 - буріння желонкою (ударно-канатний метод)
Ударно-канатний метод або буріння желонкою істотно відрізняється від шнекового і роторного буріння, оскільки в цьому випадку нічого обертати не потрібно.
Желонка є довгий і вузький відрізок труби з клапаном і загостреним нижнім краєм. Буріння ударно-канатним способом виконується за наступною схемою:
- В землі за допомогою садового бура проробляють отвір (так легше почати роботу).
- Над цим отвором встановлюють триногу з блоком.
- На блок заводять трос, до якого підвішена желонка.
- Желонку кидають в шахту з висоти близько 1, 5-2 метрів над землею.
- Вдаряючись об грунт, гострий край желонки розпушує породу, яка потім захоплюється клапаном пристрою.
- Клапан перешкоджає висипання грунту назад в шахту.
- Удари повторюють кілька разів, щоб в желонку потрапило якомога більше грунту.
- Потім желонку виймають з шахти і очищають від ґрунту.
- Операцію повторюють до появи водоносного шару, після чого рекомендується продовжувати буріння і заглибитися в наступний шар.
- У міру поглиблення ствола в нього опускають обсадних колон, поступово нарощуючи її.
Щоб отримувати заповнену важким грунтом желонку було легше, трос з'єднують з лебідкою, забезпеченою електромотором. Промивання водою при ударно-канатному бурінні свердловини зазвичай не використовується.
Вона рекомендує тільки в окремих випадках, наприклад, щоб прискорити проходження пливунів. Це забезпечує досить високу міцність стін свердловини, тобто більш якісне буріння.
Для більш ефективного буріння желонку підвішують на тринозі, а дістають із шахти заповнене грунтом пристрій за допомогою лебідки і мотора
Відсутність води в забої також дозволяє досить точно діагностувати потрапляння в водоносний шар. При "мокрому" бурінні недосвідчені майстри іноді проходили його і продовжували поглиблювати свердловину без будь-якої необхідності.
Ударно-канатне буріння дозволяє створювати так звані безфільтрові свердловини. Для цього під обсадної трубою в піску вимивається порожнину, що служить відстійником для води. Потім обсадних колон трохи піднімають.
При такому способі буріння використовують не тільки желонку, але і так званий забивний стакан. Це така ж вузька труба з гострим нижнім краєм, призначена для розпушування та виїмки грунту.
На відміну від желонки, забивний склянка не постачають клапаном, оскільки цей інструмент ефективний при проходженні вузьких пластичних порід, в основному суглинків.
Падаючий в забій стакан забивається зв'язковий породою (суглинком, супіском), яка утримується всередині природним чином. У стінках склянки роблять довгі вузькі прорізи, через які його відчищають від грунту, наприклад, за допомогою шматка арматури і т.п.
При ударно-канатному бурінні можна ефективно використовувати і желонку, і стакан, працюючи ними при проходженні різних шарів грунту. Ударно-канатне буріння - спосіб простий, древній і цілком надійний. Однак він заслужено вважається досить трудомістким і займає багато часу.
Самостійне буріння желонкою глибокої свердловини може відняти кілька тижнів і навіть пару місяців. Але таким способом можна створити свердловину солідної глибини - більше 40 метрів. Окремі джерела стверджують, що і 100-метрові споруди желонкою цілком під силу.
Якщо є можливість, можна комбінувати різні методи буріння, щоб прискорити роботи і підвищити їх ефективність. Наприклад, для проходження шару суглинку можна використовувати шнековий бур, а пливун краще пройти за допомогою желонки.
Потім знову можна повернутися до застосування бура. Правда комбіноване буріння вимагає більшої кількості інструменту, що не завжди можливо.
Спосіб # 4 - буріння свердловини-голки
На ділянці з водоносним шаром, розташованим близько до поверхні, воду можна отримати мало не через пару годин після початку робіт.
Для буріння абиссинского колодязя необхідно:
- Пробурити в грунті довгий отвір діаметром 5-8 см таким чином, щоб дійти до пливуна.
- Вставити в отвір вузьку обсадних труб, до нижнього кінця якої прироблений гострий наконечник і фільтр.
- Забивати трубу в грунт до досягнення водоносного шару.
- Нарощувати трубу в міру необхідності.
Первинне буріння здійснюється спеціальним довгим і вузьким шнеком, довжину якого поступово нарощують. Після того, як в трубі з'явиться вода, буріння можна вважати завершеним. Оскільки глибина у абиссинских колодязів невелика, для них зазвичай використовують не заглибні, а поверхневі насоси.
При бурінні абиссинского колодязя спочатку використовують вузький шнековий бур, щоб пройти твердий грунт і дійти до пливуна
Шланг в таку свердловину не опускають, його роль виконує сама вузька труба. Насос встановлюють прямо на верхню частину абиссинского колодязя.
Обсадних труб, яка одночасно з тим є стовбуром вироблення, нарощують відрізками по 1-3 метри, а нарізні сполучення ретельно ущільнюють за допомогою підмотки і силіконового герметика. Компактні розміри дозволяють влаштувати такий колодязь навіть в підвалі приватного будинку, щоб не займати місце на ділянці.
Абиссинский колодязь також називають свердловиною-голкою, оскільки пристрій обсадної труби з наконечником-фільтром дійсно нагадує голку. Різьбові з'єднання такої труби слід ретельно ущільнити
Щоб зробити фільтр свердловини голки, на нижній частині труби роблять ряд отворів діаметром близько 10 мм. Перфорований ділянку зовні закривають шаром спеціальної металевої сітки галуном плетіння. Такий фільтр надійно запобігатиме потраплянню дрібного піску в свердловину.
З'ясовуючи, як самостійно пробурити абіссінський колодязь або свердловину-голку, методу забивання колони вузьких обсадних труб слід приділити пильну увагу. Цю операцію можна виконати за допомогою штанги або бабки. В качестве штанги используют длинный металлический прут, который постепенно наращивают, поскольку он опускается вместе с обсадной трубой.
Удары прута во время работы приходятся на наконечник. При этом на соединения трубы также испытывают дополнительную нагрузку и могут деформироваться. Иногда, при сильных ударах, муфтовое соединение может просто разорвать в процессе забивания, а это недопустимо. Бабка – это груз с отверстием.
На верхний конец обсадной трубы надевают специальный оголовок, по которому и наносят удары, чтобы забить трубу на нужную глубину. При таком способе забивания нагрузка распределяется более равномерно, однако целостность соединений все же остается под угрозой. Поэтому для бурения абиссинского колодца следует использовать только высококачественные материалы.
В этом случае уместно только резьбовое соединение, которое соосно с центром трубы. Правильно выполнить такую резьбу можно только на токарном станке. Разорванная труба доставит мастеру множество неприятностей, поскольку застрявший в грунте кусок колонны вытащить практически невозможно.
Работы придется начать заново, а расходы заметно возрастут. А вот если пробурить абиссинский колодец по каким-то причинам не удалось, почти все материалы можно использовать повторно.
Изготовление бурового инструмента
Как уже упоминалось ранее, приспособления для бурения можно изготовить самостоятельно, одолжить у друзей, или приобрести изделия промышленного производства.
Иногда буровую установку можно арендовать. Однако цель самостоятельного бурения обычно состоит в том, чтобы максимально снизить затраты. Самый простой способ выполнить бурение дешево – сделать инструменты из подручных материалов.
На схеме представлено устройство различных инструментов для бурения. С помощью долота особенно твердый грунт можно разрыхлить, а затем его вынимают буром, желонкой или другим приспособлением
Вариант #1 - спиральный и ложковый бур
Ручное бурение можно выполнять спиральным или ложковым буром. Для изготовления спиральной модели берут толстый заостренный прут, к которому приваривают ножи. Их можно изготовить из стального диска, разрезанного пополам. Край диска заостряют, и затем ножи приваривают к основанию на расстоянии около 200 мм от его края.
Бур для шнекового бурения, созданный своими руками, может быть разной конструкции. Обязательные его элементы – ножи с заостренными краями и установленное внизу долото
Ножи должны быть расположены под углом к горизонтали. Оптимальным считается угол около 20 градусов. Оба ножа располагают напротив друг друга. Разумеется, диаметр бура не должен превышать диаметр обсадной трубы. Обычно подходит диск диаметром около 100 мм. Ножи готового бура следует остро заточить, это облегчит и ускорит бурение.
Другой вариант спирального бура можно сделать из стержня и полоски инструментальной стали. Ширина полосы может варьироваться в пределах 100-150 мм.
Сталь следует разогреть и свернуть в спираль, закалить, а затем приварить к основанию. При этом расстояние между витками спирали должно равняться ширине полосы, из которой ее изготавливают. Край спирали тщательно затачивают. Стоит отметить, что в домашних условиях сделать такой бур непросто.
Спиралевидный шнек для бурения можно сделать из трубы и стальной полосы, однако правильно свернуть ленту в спираль, приварить и закалить инструмент в домашних условиях не всегда просто
Для изготовления ложкового бура понадобится металлический цилиндр. В условиях самостоятельного изготовления проще всего использовать трубу подходящего диаметра, например стальную трубу на 108 мм.
Длина изделия должна быть около 70 см, с более длинным устройством будет тяжело работать. На этом корпусе следует проделать длинную и узкую прорезь, вертикальную или спиралевидную.
Самодельный ложковый бур проще всего изготовить из отрезка трубы подходящего диаметра. Нижний край сворачивают и затачивают, а вдоль корпуса делают отверстие для очистки бура
В нижней части корпуса монтируются два ложкообразных ножа, режущая кромка которых затачивается. В результате грунт разрушается и горизонтальными, и вертикальными кромками бура.
Разрыхленная порода поступает в полость бура. Затем его вынимают и очищают через прорезь. Помимо ножей в нижней части бура по оси устройство приваривают сверло. Диаметр отверстия, сделанного таким буром, будет немного больше, чем само устройство.
Вариант #2 - желонка и стакан
Чтобы сделать желонку, проще всего также взять металлическую трубу подходящего диаметра. Толщина стенок трубы может достигать 10 мм, а длина обычно составляет 2-3 метра. Это делает инструмент достаточно тяжелым, чтобы при ударах о грунт производилось его эффективное рыхление.
Клапан, расположенный в основании желонки, предназначен для удерживания пробуренной породы 
Шаг 1: Для изготовления корпуса понадобится отрезок трубы 30 - 50 см и лист металла, из которого вырезаем окружность 
Шаг 2: Вырезанную их стального листа окружность привариваем к отрезку трубы 
Шаг 3: От центра корпуса откладываем равные расстояния для сверления отверстий 
Шаг 4: По окружности высверливаем отверстия диаметром 5 - 8 мм 
Шаг 5: Вырезаем отверстие в корпусе клапана так, чтобы по краю остались зубья 
Шаг 6: С обратной стороны привариваем раму из металлической полосы 
Шаг 7: В середине рамки высверливаем отверстие для передвижения штока, приводящего в движение крышку клапана
К нижней части желонки приделывают башмак с лепестковым клапаном. Клапан выглядит как круглая пластина, плотно закрывающая нижний срез трубы и прижатая достаточно мощной пружиной.
Впрочем, слишком тугая пружина здесь не нужна, иначе грунт просто не попадет в желонку. При вытаскивании желонки клапан будет прижат не только пружиной, но и грунтом, собранным внутри.
Нижний край желонки затачивают вовнутрь. Иногда у краю приваривают острые куски арматуры или заточенные куски металла треугольной формы.
Сверху из толстой проволоки делают защитную сетку и приваривают ручку, к которой крепят металлический трос. Подобным образом изготавливают и стакан, только клапан здесь не нужен, а в корпусе следует проделать щель для очистки устройства.
Шаг 8: Перед соединением с основной частью желонки собираем клапан 
Шаг 9: Заводим рамку клапана со стороны основания желонки в трубу 
Шаг 10: Бурим сквозные отверстия, проходящие через трубу и рамку 
Шаг 11: В пробуренные отверстия завинчиваем шурупы, с внутренней стороны заворачиваем на шурупы гайки 
Шаг 12: Для устройства узла соединения желонки с тросом бурим отверстия с противоположной стороны трубы 
Шаг 13: Устанавливаем отрезок арматуру в пробуренные отверстия, завариваем или расплющиваем кувалдой края 
Шаг 14: К приваренному отрезку арматуру крепим серьгу, к которой будет присоединяться трос 
В результате изготовлен бур для ударно-канатного бурения. Желонку бросают на забой, при ударе она разрушает и захватывает грунт клапаном. Из скважины бур извлекаем за трос
Кілька корисних порад
После того, как скважина готова, следует обратить внимание на ряд важных нюансов. Например, чтобы вода в скважине оставалась свежей, нужно обеспечить приток в обсадную колонну свежего воздуха.
Для этого делают несколько вентиляционных отверстий. Верхнюю часть скважины не стоит замуровывать, ее закрывают откидной крышкой, чтобы при необходимости можно было достать насос, осмотреть колонну и т.п.
По окончании работ следует обязательно отдать на анализ воду из скважины, чтобы проверить на содержание различных примесей. Любые проблемы с состоянием воды обычно решаются путем подбора подходящих фильтров.
Воду на анализ отбирают не сразу же после бурения, а спустя некоторое время, чтобы из нее ушли загрязнения, вызванные бурением.
Висновки і корисне відео по темі
Відео # 1. Обзор различных самодельных инструментов для бурения – буров, желонки и прочих снарядов:
Відео # 2. Демонстрация ударно-канатного способа бурения:
Відео # 3. Процесс создания абиссинского колодца:
Бурение скважины нельзя назвать простой задачей, которая под силу любому желающему. И все же множество мастеров справились с этим делом и обеспечили свое жилище автономным водоснабжением. Целеустремленность и правильные действия обычно приводят к желаемому результату.
Обнаружились неясные моменты в ходе ознакомления со статьей? Есть желание задать вопросы по теме? Пишите, пожалуйста комментарии в блоке, находящемся под текстом статьи.