Kaivojen porausmenetelmät: teknologiset periaatteet ja päämenetelmien ominaisuudet

Vesikaivon laite liittyy erilaisten porausmenetelmien käyttöön. Löysät ja vedellä kyllästetyt maaperät uutetaan kaatamalla. Poraamiseen savi- ja kivimuodostelmien läpi käytetään kierto- ja tärinäperiaatteeseen perustuvia kaivoporausmenetelmiä.

Työ sisälsi mekanismeja, jotka mahdollistavat erityyppisten ja eri syvyyksien maaperien kehittämisen. Me kerromme sinulle, kuinka valita optimaalinen porausteknologia, jonka avulla voit nopeasti ja moitteettomasti käydä läpi vedenottolaitteen kehityksen.

Ehdottamiemme tietojen visuaaliseksi esitykseksi tekstiä täydennetään hyödyllisillä järjestelmillä, valokuvakokoelmilla, videooppailla.

Porausmenetelmien tyypit

Aikaisemmin pohjavesikerrosten poraus henkilökohtaiseen käyttöön oli pääosin tehty manuaalisesti. Se oli aikaa vievä ja pitkä prosessi, joten jokainen tontin tai mökin omistaja ei voinut ylpeillä omilla vesilähteillä.

Vähitellen mekaaninen poraus syrjäytti manuaaliset menetelmät prosessin huomattavan helpotuksen ja kiihtyvyyden vuoksi.

Nykyään melkein kaikki pohjakerrokset porataan koneellisella tavalla, joka perustuu maaperän tuhoamiseen ja syöttämällä sen pintaan jollakin kahdesta tapaa: kuiva, kun jätemaa poistetaan kaivosta mekanismeilla ja hydraulinen, kun se pestään paineistetulla vedellä tai painovoiman avulla.

Mekaanisessa porauksessa on kolme päämenetelmää:

• pyörivä (maaperää kehitetään kiertämällä).
• shokki (bursnaryad tuhoaa maan iskuilla).
• värähtelyjen (maaperää kehitetään korkeataajuisilla värähtelyillä).

Pyörimismenetelmää pidetään tehokkaimpana, 3–5 kertaa tehokkaampana kuin isku ja 5–10 värähtelyä. Lisäksi kiertomenetelmä on edullisin ja edullisin, sitä käytetään usein manuaalisen porauksen päämenetelmänä.

Vesikaivojen porauksen mekaaniset pyörimismenetelmät korvasivat tehottomat manuaaliset menetelmät

Kiertoporausmenetelmä, jota käytetään laajalti vesikaivojen rakentamisessa, puolestaan ​​jaetaan neljään päätyyppiseen poraustapaan:

• kuorintaan;
• kaira;
• iskuja köysi;
• Rotary.

Jokaisella pyörivällä poraustyypillä on omat ominaisuutensa, ja se suoritetaan tätä tarkoitusta varten erityisesti suunnitelluilla laitteilla. Tarkastele näitä poraustyyppejä yksityiskohtaisemmin, selvitä niiden erot ja mitä menetelmää on käytettävä kussakin tapauksessa.

Ydinporauksen erityispiirteet

Ydinporaus on mekaaninen pyöritysmenetelmä, jossa savi tai tiheä hiekkainen maaperä uutetaan lieriömäisen ytimen muodossa. Ydinpora on paksuseinäinen metalliputki.

Ydinporan yläosassa on laite poralangan rakentamiseksi tarvittavien sauvojen kiinnittämiseksi. Alla on kruunu, jonka tyyppi valitaan porattavan maalajin mukaan.

Ajaessasi pylväsmenetelmää maaperä tuhoutuu rengasmaisella kruunulla. Samanaikaisesti ydinydin pysyy ehjänä. Porausprosessin helpottamiseksi koville ja puolikiinteille samoille, saville, kiville, huuhtelunestettä syötetään pintaan.

Ydinporauksen aikana maaperä ei tuhoudu, vaan kruunu "poraa" sen ja vangitsee ydinputken. Pinnalta porattu kallio uutetaan ytimen muodossa - monoliittinen lieriömäinen kivipylväs

Pohjan liete poistetaan joskus pesemällä - pumppaamalla tynnyriin suuri määrä vettä. Yleensä huuhtelu korvataan puhalluksella kompressorin syöttämällä paineilmalla putkeen. Tämän tyyppisen porauksen avulla voit porata jopa 1000 metriä syviä kaivoja, joiden halkaisija on 8 - 20 cm.

Mekaaninen ydinporaus suoritetaan ZIF-, UGB-, UKB-tyyppisillä porauslaitteilla, jotka on asennettu KAMAZ-, KRAZ-tyyppisiin autoihin, juontokoneisiin jne. Suoritusmuodossa, ja manuaalinen poraus ydinputki on lyhentynyt, jota kutsutaan kellona tai lasina. Kun viimeinen taloustavaroita käännettiin ylösalaisin, ydinputki on rakenteellisesti samanlainen.

Porausporausta käytetään seuraavissa tapauksissa:

• mineraalien etsintä;
• tutkimuskaivojen poraus;
• minkä tahansa syvyyden pohjavesikerrosten järjestely, mukaan lukien suodattamattomat kaivot kivimuodostelmissa.

Laitteelle yksityiset vesikaivot joissain tapauksissa ydinmenetelmää käytetään ennen kairan tai pyörivän poran aloittamista suorittaen sekä tiedustelu- että valmistelutehtävät.

Yksityisten kaivojen rakentamisessa ydinporausta käytetään yhdessä iskuköysiporauksen kanssa. Savikerrokset kulkevat ydinputken läpi.Löysät hiekka, sora ja kivi hiekka-aineella, jotka eivät viipy ydinputkessa, poistetaan tynnyristä zheloning-menetelmällä.

Tehokkuuden kannalta ydinmenetelmä on jonkin verran huonompi kuin vesikaivojen porausruuvimenetelmä. Ne poraa uraa nopeammin, mutta se ei salli rungon tyhjentämistä poratusta kivestä. Niitä käytetään harvoin pareittain. Ja jos se annetaan, niin muutama ensimmäinen metri kulkee ruuvilla.

Kruunut eivät tuhoa maaperää, mutta leikkaavat sen huolellisesti kehän ympärille muodostaen ”pylväät” - ytimet, tutkimalla mitä voit tehdä hydrologisen osan alueesta

Käytetyt laitteet ja työkalut

Ydinporauksessa käytetään seuraavia työkaluja:

• timantista tai muusta karbidimateriaalista (teräs, volframi, win) tehdyt poranterät;
• ydin putki;
• putki lietteen poistamiseksi;
• sauvat, joita tarvitaan poralangan rakentamiseksi;
• kytkentäliitokset, adapterit putkien välillä, huuhtelutiiviste.

Kun porat kivissä, poranterä kuluu nopeasti ja se on vaihdettava. Kruunun materiaali on kallista, kestää valtavia kuormituksia, laajimmin käytettyjä timanttien porausvaihtoehtoja.

Kaikki porausprosessissa käytetyt työkalut on kohdistettava, ts. sijaitsevat tarkalleen suhteessa porausakseliin.

Ydinporaustekniikka

Ydinporauksen pääpiirteenä on kallion kulku täydellisen säilymisen kanssa ydinputkessa. eli porauslaitteiden käytön aikana renkaassa oleva kruunu tuhoaa maaperän, joka syvemmällä työntyy sydänputkeen ja pidetään siinä oman tiheytensä vuoksi.

Kun irrotat täytetyn putken työakselilta, se vapautetaan sydämestä napauttamalla kelkka-vasaralla.

Vaiheellinen ydinporausprosessi on seuraava:

• poranterä on kytketty ydinputkeen;
• ydinputki on kytketty sauvoihin, jotka kasvavat syveneessään;
• ylempi tanko on kiinnitetty porauslaitteeseen;
• pora pyörii porakierteen ja “ruuvaa” vähitellen maahan;
• ydinputki täytetään vähitellen sydämeen juuttuneella maaperällä ontelossaan;
• ajettaessa 50 - 70 cm, poralanka poistetaan pinnalle, tangot irrotetaan vuorotellen, kunnes ydinputki poistetaan;
• putki vapautetaan pistokkeista;
• Tyhjä kuori lasketaan jälleen pintaa kohden lisäämällä porauslankaa tankoilla.

Toimenpiteet suoritetaan kuvatussa järjestyksessä, kunnes kaivo paljastaa pohjakerroksen ja sukeltaa 50 cm: n päähän alla olevaan vedenpitävään kallioon.

Jos pohjakerroksen kiinnittäminen ei ole uppoamisen tavoite, ylemmät kerrokset voivat poraus punoitus. Tässä tapauksessa pumppu myy huuhteluletkun letkun läpi putkille. Sitten liuos kuljettaa kehittyneen maan pinnalle.

Jos kaivojärjestelyn tarkoitus ei ole hiekassa oleva pohjavesikerros, poraus voidaan huuhdella ennen kuin se saavuttaa kallion

Hyvät vahvuudet ja heikkoudet

Verrattuna iskun vaijeriin ja mekaanisen porauksen menetelmiin, ydinporaus suoritetaan melko nopeasti, mikä vähentää merkittävästi työaikaa. Sen suurin haitta on mahdoton nostaa löysää maaperää ja veteen kyllästettyä kiviä. Liikkuminen hitaasti kiviä pitkin vaatii vähän lohkareiden ajamiseen.

Ydinporauksen etuihin kuuluu:

• korkea tuottavuus ja kyky porata kaivoja, joiden syvyys on yli 100 m;
• porauslaitteiden kuormituksen vähentäminen savin tuhoamisen vuoksi, verrattavissa sen leikkaamiseen;
• mahdollisuus käyttää pienikokoista siirrettävää porauslaitetta.

Ydinporaus on nopein menetelmä vedenotto-toiminnan kehittämiseen.Hiekkakaivo sovelluksellaan voidaan valmistaa yhden työpäivän aikana. Kehitetään manuaalinen vedenotto vie paljon enemmän aikaa.

Kairanporauksen ominaisuudet

Tämän tyyppistä porausta käytetään nykyään yleisimmin vesistökerrosten rakentamisessa yksityisillä tiloilla. Kairaporauksen piirre on, että kehitetty kivi poistetaan kokonaan porausreiästä ilman, että siihen tarvitaan lisävarusteita. Menetelmä muistuttaa ruuvaamista, antaa sinun porata syvyyteen ja poistaa samalla tarpeettoman maaperän.

Porauksessa käytettyä työkalua kutsutaan kairaksi. Se on terällä varustettu metallitanko. Ruuvattu maahan, ruuvi tuhoaa kiven, joka viipyy sen lapoihin. Ruuvin erityisestä rakenteesta johtuen on mahdotonta vapauttaa pintaa kokonaan terästä. Siksi sitä käytetään pääasiassa yläkerrosten ajamiseen.

Kairaporaus on nopea ja edullinen menetelmä, joka ei vaadi huuhtelunestesäiliötä

Ruuvin avulla tehtävä poraus ei vaadi paljon vaivaa ja taloudellisia kustannuksia, joten tämän menetelmän soveltamisala on riittävän laaja: tutkimuskaivojen rakentaminen, viestinnän asentaminen, kairattujen kaivojen rakentaminen ja osittain vedenporaus.

Sitä käytetään nyt aktiivisesti Abisiniassa sijaitsevien kaivojen rakentamiseen, jotta neula-reikä ei työnnetä kokonaan tiheään maaperään, vaan helpottaa hiukan rungon upottamista aiemmin tuhottuun kallioon.

Menetelmä soveltuu pohjavesikerrosten kehittämiseen, joiden syvyys on enintään 30 m pehmeillä ja löysillä maaperäillä ja korkeintaan 20 m keskitiheillä. Kairan tunkeutumisen ja kotelon asentamisen jälkeen kaivoreiän on puhdistettava kaivosreikä käyttämättömästä kivestä.

Kaira ei kategorisesti sovellu työskentelemään kallioissa! Sitä käytetään kaivojen osittaiseen tunkeutumiseen korkeuteen 120 m saakka, kun taas tätä menetelmää yhdistetään muihin: pyörivä, iskuvaijeri, ydin.

Mukana olevat laitteet ja työkalut

Kairaporaus tehdään porauslaitteella, jonka pääelementti on ruuvityyppinen porauslaite, joka on valmistettu erittäin lujasta metallista. Poraa merkkijono syventävinä samankokoisina ruuveina.

Pakkauksessa käytetään toisinaan teräosia, jotka ovat välttämättömiä löysien kivien läpikulun kannalta, samoin kuin pyöreiden tai kartiomaisten päiden kärkiä, joita käytetään kovien kivien kehittämiseen.

Porauslaite, joka perustuu voimakkaalla moottorilla varustettuun autoon, on paras vaihtoehto poraamiseen syrjäisissä ja esteettömissä paikoissa

Useimmat nykyaikaiset porauslaitteet on varustettu ontelokuorilla, joissa on käännettävät lukot, jotka estävät työkalun liikkumasta vastakkaiseen suuntaan.

Kairan leikkausosat porauksen aikana jäähdytetään kehittyneen maaperän takia, ja kehittynyt kallio nousee spiraalina. Tämän avulla voit porata pysähtymättä, mikä vähentää huomattavasti pohjakerroksen luomisen aika- ja energiakustannuksia.

Kairaporaustekniikka

Kun läpivienti on suoritettu, jonka syvyys on 1,5 - 2,0 m, ruuvi poistetaan ja asennetaan kaivoon vaippaputket. Ruuvilla poratun vesikaivon halkaisija on 50-200 mm ja se riippuu käytetyn työkalun koosta.

Reiän seinämien romahtaminen estää koteloa. Tämä on erityisen tärkeää löysällä, epäyhtenäisellä maaperällä, joten poraustyökaluilla on sääntö: ajaessasi hiekka- ja savimyllyä, käytä teräkärkiä, joiden terät ovat 30 - 60º kulmassa, ja kun poraat tiheästi lisättyä hiekkaa, työkalu, jonka terät ovat 90º kulmassa.

Kun ruuvin kierre kierrosta on pienempi, suurempi kairan terä vie ruuvin pinnalle.

Kairanporaus ei vaadi huuhtelunesteen käyttöä, taltan avulla kehitetty kivi tuodaan työkalujen pinnalle

Ruuvin käytön etuja ja haittoja

Kairaporausmenetelmä mahdollistaa kaivon rakentamisen mahdollisimman nopeasti edellyttäen, että kairan koko ja terän kallistuskulma on valittu oikein.

Kairaporauksen etuihin kuuluu:

• maaperä nousee pintaan heti porauksen aikana;
• suuri syvyys maan päälle ilman teknisiä pysähtymiä;
• kaivonporaa ei tarvitse huuhdella;
• talon sisälle (kellariin) voidaan porata kompakti kairalaite tai käsiruuvi;
• ensimmäistä linkkiä pintaan ei tarvitse nostaa ja porauslankaa purkaa / koota, kuten ydinmenetelmässä.

Kairaporauksen tärkein haittapuoli on mahdoton työskennellä löysällä ja erittäin kovalla maaperällä, mutta samalla kaira on ihanteellinen työkalu poraamiseen savimaisissa, sekoitetuissa (savi- ja hiekkaemiljissä) ja pehmeissä savimaissa.

Toinen haitta, joka rajoittaa ruuvin käyttöä pohjavesien rakentamiseen, on tarve käyttää iskunvaijerimenetelmää kaadetun kivin rungon puhdistamiseen.

samankaltaisuus kaira - kela käytetään laajalti käsinporauksessa. Se tuhoaa myös kiven ja tarttuu siihen terillä uuttamaan.

Pyörivä porausominaisuus

Rotaryporaus on rotaatiovärähtelyporausmenetelmä, jossa maaperän tuhoaminen suoritetaan kaivon pohjaan ajettavalla terällä porauslaitteen roottorista. Roottori pyörii auton moottorista tai erikseen asennetusta sähkömoottorista vetoakselin läpi.

Kehittynyt maaperä pestään kaivoakselista suoralla tai käänteisellä huuhteluella. Pese liuos voidaan toimittaa joko painovoiman tai pumpun kautta.

Suurin osa arteesisista kaivoista porataan pyörivän porausmenetelmän avulla: pyörivän pyörivän poranterän avulla, minkä jälkeen huuhdellaan kaivo ja kiinnitetään kotelo

Pyöröporausta käytetään kivisten ja puolikiveisten maaperien kehittämiseen asentamalla syviä kaivoja, joiden korkeus on enintään 150 m. Pyörivä porauslaite, jossa on oikein valittu terä ja painotetut porausputket, onnistuu kivimuodostelmissa.

Drillers suosittelee tämän porausmenetelmän käyttöä seuraavissa olosuhteissa:

1. Kohteen hydrogeologinen osa on tutkittu melko hyvin. On tiedossa, että kallio on porattava. Pohjaveden esiintymisaste kallioperässä on tiedossa.
2. Pohjavedellä on tyypillinen paine arteesisille kaivoille
3. Kaivojen huuhtelua varten on mahdollista keskeytyksettä toimittaa prosessivettä.

Eteläisillä alueilla kiertoporausta voidaan suorittaa ympäri vuoden, ja pohjoisessa ilmastoissa tämän menetelmän soveltaminen on rajoitettua huuhtelunesteen jäätymismahdollisuuden vuoksi.

Käytetyt laitteet ja työkalut

Pohjakerrosten pyöröporaus tehdään runko- tai trellitornilla, jolla nostolaitteet ja muut porauslautan elementit sijaitsevat. Tornin avulla on mahdollista nostaa ja laskea porakielet kaivoon.

Pyörivä porauslaite sisältää:

• runko- tai ristikkotorni;
• moottori vetolaitteella;
• roottori ja porakone;
• pumppauslaitteet ja huuhtelunesteiden käsittelyjärjestelmä;
• nostolaitteet, paineletku, kääntö, öljytiivisteet jne.

Itsekulkevissa yksiköissä moottorina käytetään ajoneuvon moottoria, jonka perusteella porauskompleksi sijaitsee. Tässä tapauksessa moottorin nopeutta säädetään poraustyökalun nopeudella.

Kiinteä tai liikkuva sähkömoottori, auton polttomoottori, generaattorit voivat toimia energialähteenä pyörivälle porauslaitteelle

Roottori välittää vaihdelaitteen avulla pyörimisen johdinputkeen, joka puolestaan ​​välittää sen pääporausvälineelle - taltalle. Terän muoto voi olla erilainen ja se on valmistettu erittäin lujista materiaaleista: komposiitit, timanttipinnoitettu teräs jne.

Jokaiselle maaperätyypille valitaan terän erityinen koko ja muoto, mikä varmistaa korkean hyötysuhteen ja tunkeutumisnopeuden.

Pyörivän tekniikan erityispiirteet

Kaivojen pyöröporaus vettä varten suoritetaan kolmessa vaiheessa:

1. Kallionmurto taltalla.
2. Tuhotun kiven poisto pintaan injektoidun veden virtauksella.
3. Porareiän seinämien lujittaminen vaippaputkilla.

Tuhoutunut maaperä poistetaan käänteisellä tai suoralla pesulla. Huuhtelumenetelmän valinta riippuu erityisolosuhteista: kaivosyvyys, maaperän tyyppi, tarvittavan huuhteluveden määrän saatavuus.

Tyypillisesti yksityiset tilat käyttävät suoraa huuhteluporausmenetelmää, joka sisältää seuraavat vaiheet:

• suurten halkaisijaisten kappaleiden syventäminen maahan;
• bitin kierto roottorin vaikutuksesta;
• porausputkien asennus ja painotettujen putkien asentaminen niiden ja terän väliin;
• jätemaan poistaminen nestepaineella pumpun avulla;
• kotelon asennus estämään maaperän roiskumista kaivon sisälle;
• poraus pienemmällä halkaisijalla varustetulla terällä ja toistamalla koko jakso.

Takapesua varten maaperä poistetaan kaivosta porausputken kautta ja huuhteluneste kaadetaan kaivon seinien ja putkien väliin.

Vesi virtaa painovoiman avulla aikaisemmin valmistettuun säiliöön, jossa se puhdistetaan maaperästä ja lietteestä ja palaa porakieleen uutta osaa jätekivistä.

Joissain tapauksissa pyörivää porausta käytettäessä ei käytetä suoraa tai käänteistä huuhtelua, vaan ilma puhalletaan kompressorin avulla luodun paineen alaisena

Pyöröporauksen edut ja haitat

Pyörivän menetelmän tärkein etu on kyky porata syviä kaivoja vedenotolla murtuneessa kalkkikivessä.

Lisäksi tällä porausmenetelmällä on seuraavat edut:

• korkealaatuinen vesikantajan aukko kallioperässä;
• mahdollisuus järjestää suuria, halkaisijaltaan jopa 200 cm: n kaivoja;
• korkea porausnopeus, alhaiset energiakustannukset.

Pyörivän porauksen huomattava haitta voidaan kutsua kaivon huuhteluun.

Mikä porausmenetelmä valitaan?

Kaikkia harkittuja mekaanisia porausmenetelmiä käytetään laajasti pohjaveden rakentamiseen.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että:

1. Ydinporausta on suositeltavaa käyttää upottamiseen muovisiin savimailla. Pylväsmenetelmä soveltuu useimpien vedenottolaitteiden laitteelle, tarvittaessa sitä käytetään yhdessä iskuköyden kanssa.
2. Kairaporaus sovelluksessa on samanlainen kuin ydinmenetelmä. Se eroaa siitä tynnyrin huonolaatuisella puhdistuksella, se edellyttää kaivoksen pakollista käyttöä tai kaivon pitkäaikaista pesua ennen käyttöä.
3. Rotaryporaus on paras vaihtoehto kaivojen reikien lävistämiseen kivimaisessa maaperässä.

Yhden tai toisen porausmenetelmän käyttävän kaivon kehittämisen kustannukset riippuvat suuresti käytetyistä laitteista, samoin kuin porattavuuden kautta kulkevien kivien luokista.

Hyvin valittu kaivonporausmenetelmä ei vain auta vähentämään poraamiseen kuluvaa aikaa, vaan antaa myös mahdollisuuden käyttää vesilähdettä tulevaisuudessa ilman ongelmia

Voit lukea siitä, miten porauslaite tehdään omilla käsilläsi toiseen suosittu artikkeli sivustollemme.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video # 1. Klassisen ydinporauksen periaatteen osoittaminen ydinpoiminnalla vedenpaineella:

Video # 2. Kairan kaivojen ominaisuudet:

Video # 3. Kaivon ydinporaus pohjan pesemisen ja kaksoisvaipan asentamisen kanssa, jonka ulkoosa on valmistettu teräsputkista, sisempi polymeeri:

Pohjaveden poraus on aikaa vievä prosessi. Autonomisen vesilähteen laitteen nopeuden lisäksi myös taloudelliset kustannukset riippuvat valitun porausmenetelmän oikeellisuudesta.

Ensimmäinen asia, johon sinun tulee kiinnittää huomiota poraustapaa valittaessa, on maaperän tyyppi ja pohjakerroksen syvyys. Näiden parametrien perusteella voit valita parhaan vaihtoehdon, jonka avulla voit porata kaivon nopeasti ja edullisesti.

Haluatko jakaa oman alueen kaivojen poraushistoriaa tai hyödyllistä tietoa artikkelin aiheesta? Jätä kommentit alla olevaan kohtaan. Täällä voit esittää kysymyksen tai tuoda esiin kiistanalaisia ​​kohtia tekstissä.