Vŕtanie jadra: technológie a pracovné nuance

Jednou z najproduktívnejších a najekonomickejších metód formovania banských diel je jadrové vŕtanie. Používa sa v oblasti prieskumu a inžinierskej geológie. Okrem toho je to najjednoduchší a najrýchlejší spôsob, ako získať prístup k podzemnej vode na účely organizácie zásobovania vodou.

Z nášho článku sa dozviete všetko o špecifikách jadrového vŕtania, nástroji potrebnom na jeho implementáciu a funkciách aplikácie.

Rozsah jadrového vŕtania

Jadrové vŕtanie je metóda, ktorá umožňuje s najväčšou presnosťou určiť hĺbku strechy a dna pôdnych vrstiev, ako aj značku hĺbky zrkadla podzemnej vody.

Technológia jadrového vŕtania sa široko používa v nasledujúcich odvetviach:

• Dodávka vody v priemyselnej a súkromnej sfére. Vŕtanie studní pre súkromné ​​zásobovanie vodou, organizovanie príjmu vody celých dedín alebo mestských blokov je efektívne vykonávané jadrovým vŕtaním, pretože vrták ľahko preniká do veľkých hĺbok. Jadrový projektil dokáže zdvihnúť takmer všetky zničené horniny, s výnimkou vodami nasýtenej a voľnej nesúdržnej pôdy (piesok, štrk, kamienky);
• Prieskum v ťažobnom priemysle. Keď hornina prechádza, dochádza k bodovému nárazu na pôdu pozdĺž polomeru rotácie. Inými slovami, škrupina, štruktúrne pripomínajúca rúru, vŕta pevnú horninu bez narušenia jej štruktúry a stavu.
• Výstavbe. Vykonáva inžiniersky a geologický výskum na štúdium fyzikálnych a mechanických vlastností pôdy, stavu hornín. Technológia kolóny poskytuje príležitosť na presné stanovenie hladiny vody a na odoberanie vzoriek vody na skúmanie ich agresivity voči betónu.

Pri vŕtaní jadra sa vyťaží jadro - stĺpec pôdy alebo susedné vrstvy pôdy. Jadro je charakterizované integrálnou prírodnou štruktúrou, ktorá poskytuje komplexnú analýzu skúmanej horniny. Vŕtanie pomocou jadrového potrubia umožňuje určiť hĺbku horniny s najvyššou presnosťou na účely štúdia.

Jadrové vŕtanie zabezpečuje integritu extrahovaného jadra, čo prispieva ku kvalitatívnej štúdii horniny. Súčasne sa vykonáva najkvalitnejšie čistenie tváre od zničenej horniny.

Použitie jadrového vrtáka v stavebníctve veľmi uľahčuje a urýchľuje procesy. Hromada sa ľahko vtĺkne do otvoru pripraveného jadrovým vrtákom alebo sa namontuje hotová vystužená betónová konštrukcia. Jadrové vŕtanie vám umožňuje vytvárať valcové otvory v tehlových a betónových konštrukciách.

Pracovná technológia a vybavenie

Sú známe dva spôsoby použitia jadrového vrtáka: práca s dodávaním tekutiny do tváre alebo do sucha, to znamená bez vŕtania bahna.

Vŕtanie bez použitia vŕtacej kvapaliny sa používa, ak sú nesúdržné pôdy nasýtené prírodnou vlhkosťou v množstve dostatočnom na prienik a extrakciu. Voda nie je privádzaná do pracovného hriadeľa pri prechode tekuto-plastickými, mäkkými a tvrdými plastovými hlinito-hlinenými, tvrdými a plastovými piesčitými hlinami.

Kvapalina sa používa bez problémov pri vŕtaní skalných a poloohlinitých hornín. V prípade neprítomnosti vody je v tomto prípade výklenok oveľa pomalší. Okrem toho sa výrazne zvyšuje pravdepodobnosť predčasného zlyhania koruny, a preto sa vrtanie za sucha považuje za nákladnejšie.

Technológia jadrového vŕtania so splachovaním umožňuje nielen rozšíriť služby pracovných prostriedkov, ale aj najrýchlejší a najmenej časovo náročný spôsob, ako oslobodiť tvár od zničenej horniny.

Pri vŕtaní vŕtacou kvapalinou sa výrazne prehlbuje. Táto metóda sa najčastejšie používa pri vŕtaní vrtov s významnou hĺbkou. To vám umožní vykonávať prácu v čo najkratšom čase s minimálnym rizikom poškodenia koruny.

Voda, ktorá je pod vysokým tlakom, je privádzaná na dno počas vývoja vrtu vo voľných, nesúdržných pôdach, ak odoberanie jadier nie je úlohou. V tomto prípade jednoducho prúdom vody umyjú tvár a uvoľnia pracovný hriadeľ od zničenej pôdy.

Princíp techniky stĺpcov

Prvok jadra pri vŕtaní jadra je deštruktívna rezná časť namontovaná na spodnej časti rúrky jadra. Nazývajú ju korunou. Na potápanie hornín sa používajú špeciálne korunky vybavené diamantovými nástrojmi.

Korunky sú rezné vymeniteľné prvky, ktoré sú priskrutkované k spodnému okraju rúrky jadra. Pri vŕtaní sa musia niekoľkokrát zmeniť

Je to diamantová korunka, ktorá zaisťuje takmer nerušený priechod vŕtačky do veľkej hĺbky pri priechode vstupov vody do vápenca. To znamená, že pri rozvíjaní vrtov pochovaných v podloží, v ktorých zlomeninách sa v dôsledku stáročnej kondenzácie vytvorili zásoby najčistejšej podzemnej vody.

Vŕtacie korunky sa vymieňajú najjednoduchším spôsobom - odstránia opotrebovanú časť a naskrutkujú novú korunku na rúrku jadra

Hornina je rezaná korunkou rotujúcou pri vysokých rýchlostiach. Rýchlosť rotácie vŕtačky sa dá nastaviť v závislosti od hustoty vyvinutej pôdy. Koruna „vyreže“ pôdu iba pozdĺž okraja zvláštneho valca, ktorého stredná časť je vtlačená do rúrky jadra.

Na vybratie jadra sa vrták zdvihne na povrch. Pôda, ktorú zachytil, je doslova fúkaná z jadrového vrtáka prúdom vzduchu privádzaným do hornej časti rúrky. Proces vyfukovania je urýchlený poklepaním na škrupinu kladivom.

Počas jadrového vŕtania je do jadra potrubia vtlačený vŕtaný kužeľovitý segment. Na jeho vytiahnutie je plášť jadra vytiahnutý z valca rozobratím vŕtacej šnúry. Jadro je fúkané a vyrazené z rúry

Stĺpové vrtáky počas priechodu silných hornín majú vyššiu produktivitu ako maticové a kužeľové vrtáky. Je to kvôli vysokej rýchlosti rotácie vŕtačky, ktorá znižuje mieru vynaloženého úsilia na vývoj.

Dláta navyše úplne ničia horninu, ktorú bude musieť „vyhladzovať“ pracovník vykonávajúci úder alebo pumpovať vodu s hlavou, aby vypláchla tvár. V skutočnosti budete musieť prejsť rovnakým segmentom dvakrát alebo trikrát: najprv zničte, potom vyčistite. Technológia stĺpcov umožňuje prechádzať a čistiť tvár naraz.

Obrábacie stroje a vrtné súpravy

Výber stroja alebo vrtnej súpravy je určený účelom vrtu a jeho priemeru. Popularita metódy jadrového vŕtania určuje výrobu vrtných súprav a obrábacích strojov po celom svete. Ťažké traktory, nákladné vozidlá a terénne vozidlá sú vhodné pre inštalácie určené na prieskumné vŕtanie.

Použitie ťažkých pásových traktorov umožňuje jadrové vŕtanie v oblastiach s nepriechodnosťou, zamokrením povrchu a nestabilným terénom.

Vŕtacie zariadenie sa najčastejšie montuje na klasické automobily MAZ, KAMAZ a Ural. Existujú však možnosti montáže ľahšieho zariadenia, ktoré sa používa na vŕtanie studní do súkromných stavieb.

na ručné rotačné vŕtanie jadro je nahradené jeho historickým predchodcom - sklom. Táto škrupina je skrátenou verziou jadrovej trubice so špičatou hranou na podrážke. Sklo sa ručne alebo pomocou motorovej vŕtačky zatočí do zeme a všetko, čo sa do nej nahromadí, sa odstráni na povrch.

Na mechanizáciu ručného vŕtania plytkých vrtov a na vytváranie otvorov na inštaláciu plotov a veží na prenos energie sa používajú benzínové a elektrické motory. Ohlásia rotačné pohyby do závitovky alebo rúrky

Zariadenia na potápanie a usporiadanie studní

Pri implementácii základného vŕtania je potrebné zariadenie, ktoré vám umožní hĺbkovú prácu, vývoj a ťažbu širokého spektra druhov hornín. Počas práce by sa malo zabezpečovať pravidelné stúpanie na povrch materiálu zničeného projektilom.

Štandardná súprava vŕtacích nástrojov

Na kvalitný výkon práce je potrebné:

• Stĺpové škrupiny. Používajú sa ako na vodorovné vŕtanie, tak na vŕtanie zvislých vrtov. Pri použití štandardných jadrových rúr je možné vŕtanie v uhle až 45 stupňov. Tenkostenné jadrá sa môžu použiť iba na vodorovné bezvýkopové vŕtanie, keď sa kladie komunikácia.
• Korún. Je to nástroj na ničenie hornín, ktorý je vybavený jadrovou rúrkou na uľahčenie rezania jadra v hornine. Na vŕtanie sedimentárnych súdržných a nesúdržných pôd sa používajú mosadzné korunky. Pre potopenie hornín sa vyrábajú formovacie otvory v betóne, asfalte, tehlovej stene, karbidové korunky s diamantovými frézami.
• Oceľové puzdro. Sú potrebné na výrobu obalov - tvorbu vrtu, ktorý sa vytvára súčasne s jeho prehĺbením. Ich priemer sa rovná priemeru jamky. Puzdro na prívod vody sa vyberá vopred so zameraním na priemer potrubia a čerpadla, ktoré sa má prevádzkovať v studni.
• Rod. Sú to úzke rúrky skrútené dokopy. Používa sa na zostavenie vŕtacej struny. Jednoducho povedané, sú priskrutkované striedavo k hornej časti rúrky jadra, takže môžu prenášať rotačný pohyb v hĺbke presahujúcej výšku projektilu.Výška jadrového potrubia + výška šnúry vŕtacích tyčí = hĺbka výroby.
• Subs. Je potrebné zabezpečiť spojenie závitových spojov rôznych priemerov, ktoré sú prítomné na vrtných tyčiach, kľúčpreplachovacie tesnenia oleja a ďalšie príslušenstvo.
• Preplachovacie zátky a tesnenia. S ich pomocou je zabezpečený vzostup na povrch zničenej pôdy, ak nie je potrebný výber celého jadra. V tomto prípade je voda privádzaná do tváre a vymývaná zničená zemina je pod tlakom na denný povrch.
• Bit. Používajú sa na prehĺbenie vrtu v tých najťažších miestach na prechod jadrového vrtáka. Pri krátkom použití prechádzajú z rotačného vŕtania na vŕtanie s nárazovým lanom.

Prezentovaný nástroj je štandardná súprava na vŕtanie pomocou základnej technológie. V niektorých prípadoch môžu byť v závislosti od zložitosti vývoja potrebné ďalšie nástroje a vybavenie.

Pri prehlbovaní výkopu sa k vrtu rúrky jadra postupne priskrutkuje reťaz vrtných tyčí. Na vytiahnutie jadra projektilu na povrch je tyč po prúte rozpletená

Základný dizajn

Konštrukčný prvok škrupina počas vŕtania jadra je to kvôli maximálnemu zachovaniu integrity jadra a spočíva v prstencovom usporiadaní okolo voľného priechodu. Jednou z najdôležitejších charakteristík je koeficient odber vzoriek jadra. Je definovaná ako pomer priemeru jadra k vonkajšiemu priemeru nástroja.

Nástroj na vŕtanie jadier je štandardizovaný, líši sa hlavne priemerom. Podľa konštrukčných znakov sú jadrové rúrky rozdelené na jednoduché a dvojité. Jednotlivé škrupiny navrhnuté tak, aby pracovali v normálnych geologických podmienkach, sú vynikajúce pre rozvoj studní.

Dvojitý nástroj s neotáčajúcou sa vnútornou rúrkou sa používa iba pri geologickom prieskume. Je potrebné extrahovať vzorky hornín, ktoré sa ľahko ničia pod vplyvom rôznych faktorov. Umožňuje vám odobrať vzorku v prírodnom zložení s prirodzeným percentom minerálov a odpadovej horniny.

Pri odbere vzoriek pre inžiniersky a geologický výskum, pri geologickom prieskume a vŕtaní otvorov na inštaláciu nosičov prenosovej elektriny sa používa jediná jadrová rúrka

Všetky rúrky s jadrom sú navrhnuté na použitie na preplachovanie, privádzanie vrtného kalu na dno a na preplachovanie studne. Ich vrch je vybavený technologickým otvorom, cez ktorý sa vstrekuje voda alebo prúd vzduchu.

Špecifickosť reznej časti projektilu

Akákoľvek korunka je vytvorená vo forme krúžku so závitom umiestneným na vrchu, ktorý je potrebný na priskrutkovanie k rúrke jadra, a nožmi umiestnenými na spodnom konci. Frézy sú odlievané alebo privarené na túto reznú kovovú časť.

Pri odoberaní jadier použite tieto koruny:

• Karbid - malé rezákyZeler.
• Diamant - impregnovaný a malý diamant.

Rezné prvky z tvrdokovu sú určené na vŕtanie „mäkkých“ pôd. S ich pomocou sa vŕtajú všetky typy ílových horniniek akejkoľvek konzistencie, poloohľadu, nízkej vlhkosti a vlhkých pieskov s hustým zložením a strednou hustotou. Na prechádzanie pieskovcami a marlmi sa používajú korunky s rezačmi volfrám-kobalt.

Malé rezáky koruny sú určené na vŕtanie stredne tvrdých drobných hornín hrubosť, Sú vybavené osemuholníkovými alebo štvorcovými frézami. Keď sú rezáky umiestnené v rôznych výškach, dosiahne sa tiež postupné zabíjanie, ktorého výhody boli opísané vyššie.

Použitie rebrovaných koruniek zlepšuje cirkuláciu preplachovacej kvapaliny rozšírením priemeru vrtu

rebrovaný jadrové vrtáky určené na vŕtanie stredne tvrdých hornín hrubosť, Rezačky takýchto koruniek pozostávajú z oceľových valcovitých alebo prizmatických tyče s karbidovou vložkou. V tomto prípade ani v prípade opotrebenia koruny neznižuje účinnosť svojej práce.

Korunky s diamantovými nástrojmi sú určené na vŕtanie hornín a polo hornín hrubosť.

Na zvýšenie pevnosti a zvýšenie abrazívnych vlastností sa priemyselné diamanty vtláčajú do odliatku počas výrobného procesu. V poslednej dobe sa prírodné kryštály často nahrádzajú umelo pestovanými

Počet rebier závisí od tvaru koruny a jej priemeru - môžu byť od troch do šiestich. Urýchlenie procesu ničenia hornín je možné dosiahnuť pohybom rebier smerom k čelnej ploche koruny. Tým je zabezpečené stupňovité dno a uľahčuje sa preplachovacia tekutina.

Rúrky s obalom na studňu

Oceľové rúry s jadrom aj plášťom sa vyrábajú v súlade s GOST 51682-2000. Vo výskumnej a inžinierskej geológii sa používajú na zabránenie zrútenia pôdy na dne, čo by nám neumožnilo pochopiť, v akej hĺbke je jedna geologická vrstva nahradená inou.

usporiadanie vstupných otvorov vody rúrky puzdra tvoria steny studne. V skrini z nej zostavenej je ponorená ďalšia funkčná hadicová šnúra. Teraz sa najčastejšie zostavuje z plastu. Výrobný plášť je vybavený filtrom na zachytávanie pieskových zŕn a jemného štrku počas čerpania.

Najbežnejšie sú plášťové rúrky so spojkami bradaviek. Rúry majú súčasne na jednej strane vnútorný závit a na opačnej strane vonkajší závit. Závitový kmeň sa montuje veľmi jednoducho a rýchlo.

Potrubia s jadrom aj plášťom sú závitové, od jedného konca k vonkajšiemu, od druhého k vnútornému. To vám umožní rýchlo a ľahko zostaviť kryt. Rozmery závitu sú jednotné - každý obal môže slúžiť ako rúrka jadra, stačí priskrutkovať korunku a navrch k nej

Existujú plášťové rúrky určené pre zvárané spoje. Nepoužívajú sa v súkromnom sektore kvôli namáhavému procesu montáže stĺpcov.

Obal rúrky aj rúrky jadra sú vyrobené z ocele triedy 45 so skupinou pevnosti „K“. Konce rúrok sú kalené, aby sa zvýšila odolnosť proti opotrebeniu povrchu. Podľa použitého vŕtacieho zariadenia a priemeru ponorné čerpadlo v zariadení súkromných vstupných otvorov vody sa používajú rúrky s priemerom 100 až 200 mm.

Základné fázy vŕtania

Pred začatím práce je potrebné si preštudovať katastrálny plán a pripraviť pracovný povrch. Je potrebné zabezpečiť neobmedzený prístup k miestu vŕtania samotnej vrtnej súpravy a stroja so splachovacou tekutinou.

Ďalším krokom bude vykopanie jamy s objemom najmenej 2 kubické metre - vyhnete sa tak nutnosti použiť ďalšiu nádrž. Pitná jama je navrhnutá na vypúšťanie podzemnej vody a spotrebovanej splachovacej kvapaliny. Ak chcete nainštalovať hlavnú časť kmeňa, je potrebné preraziť zeminu.

Ďalej je vybraná korunka spojená s jadrovým vŕtacím potrubím a výberom rúrka puzdračo sa prehĺbi. Inštalácia by mala byť pevne upevnená, potom sa spustí vrtná súprava.

Stĺpová technológia s umývaním dna vody najjednoduchším a najrýchlejším spôsobom, ako uvoľniť pracovný hriadeľ od zničenej horniny

Keď sa jadrová vŕtačka prehlbuje a plní, pravidelne sa zdvíha na denný povrch a počas vŕtania sa odstraňuje z pôdy zachytenej nástrojom. Potom sa môže jadro uvoľnené z jadra opäť ponoriť do otvoru v studni, aby sa pokračovalo vo vŕtaní.

Rozobrať vrtnú šnúru pozostávajúcu z jadra strely a prútov. To znamená, že tyčinka za tyčkou je postupne oddelená, dokiaľ nie je trubica jadra odstránená z valca.

Najlepšou voľbou pre rozvoj studne pre súkromných obchodníkov je vŕtanie jadier, po ktorom nasleduje prepláchnutie. V tomto prípade by sa nemali odoberať žiadne vzorky. Hlavnou vecou je rýchle vytvorenie sudu a jeho čistenie od kalov vývojové práce pre nadchádzajúcu operáciu.

Na umývanie môžete použiť akúkoľvek vodu, je celkom vhodná z neďalekého rybníka alebo rieky. Vŕtanie sa môže vykonať aj za sucha, ak sa vyvíja piesková studňa. Zvyčajne je v tomto prípade pár vedierok vody ako vŕtacej kvapaliny postačujúci iba na ochladenie škrupiny na dne.

Podľa základnej technológie sa vŕtajú otvory do betónových a železobetónových konštrukcií, základov a tehlových stien.

Pri práci vo voľnom piesku s nízkou vlhkosťou sa na posilnenie stien otvoru v pracovnom roztoku odporúča pridať tekuté sklo alebo ílovú hmotu. V každom prípade, keď vrták prechádza cez horizont s nestabilnou štruktúrou, je opodstatnené zosilniť steny studne plášťovými rúrkami.

Technologické vlastnosti procesu

V procese prehĺbenia je možné nastaviť rýchlosť vŕtania. Je potrebné poznamenať, že vrstvy sedimentárnych hornín vŕtajú ľahko pri nízkych rýchlostiach. Pri prechode na pôvodné skalné útvary je však potrebné zvýšiť frekvenciu rotácie. Metódou jadrového vŕtania je možné prejsť formácie rôznych zložení a akejkoľvek tvrdosti.

Je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že vrtná súprava by sa mala nachádzať na pripravenej, vodorovnej vodorovnej plošine. Uhol prieniku sa dá nastaviť, ak priemer vyvíjaného otvoru nepresahuje 1 meter. Potom je plášťom podporená vertikalita výroby.

Potrubia puzdra môžu byť znovu použité, ak sú ihneď po potápaní odstránené z bane. Jadrová rúrka je opakovane použiteľná škrupina, ktorú nemožno povedať o korunkách. Vŕtanie v sedimentárnom horizonte vyžaduje najmenej dva alebo viac. Pri stavbe studne na vápenci nie je možné presne predpovedať počet vymazaných korún.

Aby sa predĺžila životnosť diamantového jadra po jeho inštalácii alebo výmene, musí byť dno vrtu ošetrené sekáčom. Toto opatrenie významne zvýši mieru penetrácie.

Vrtnú súpravu je možné namontovať na vozidlá s vysokou nosnosťou alebo na húsenicu špeciálne vybavenie v prípade práce v ťažkom teréne. Ľahšie mobilné zariadenie sa môže použiť na jadrové vŕtanie studní.

Výhody a nevýhody stĺpcovej metódy

Vďaka bodovému pôsobeniu koruny je pozdĺž jej polomeru zabezpečené presné rezanie a odstraňovanie jedného jadra na povrchu. Táto technológia je použiteľná pre vŕtanie do XII kategórie, môžete pracovať kolmo a pod uhlom.

Jeden z najdôležitejších ukazovateľov základnej metódy sa považuje za vysokú produktivitu a rýchlosť vŕtania.

Okrem toho možno rozlíšiť tieto výhody:

• Objem vŕtania v prípade použitia splachovacej kvapaliny alebo technologickej vody je 85%;
• Zavedenie aktívnych emulzií do pracovného roztoku umožňuje udržať steny jamky v pôvodnom stave;
• Vďaka zníženiu axiálneho zaťaženia v dôsledku skutočnosti, že hornina sa nepretržite ničí, sa dosiahne zníženie nákladov na energiu.
• Táto metóda umožňuje pracovať so všetkými horninami, vrátane čadiča a žuly.
• Pri použití prefabrikovaného mobilného stroja je možné vykonávať prácu na ťažko prístupných miestach.

Okrem výhod má jadrové vŕtanie aj svoje nevýhody:

• Pri práci v zlomených horninách často dochádza k zasekávaniu jadra, čo vedie k potrebe odstrániť rúrku a vyraziť ju.
• Počas prechodu tvrdých hornín kvôli prehriatiu a schmatnutiu koruny rýchlo otupí. Aby sa tomu zabránilo, je potrebné použiť chladiacu zmes a znížiť rýchlosť posuvu. Výsledkom je zníženie rýchlosti vŕtania.
• Malý prierez (do 200 mm) vŕtania neumožňuje použitie silných ponorné čerpadlá.

Pri vývoji studní na vodu v prípade použitia ílového roztoku počas otvárania nádrže je vysoká pravdepodobnosť zanášania zvodnenej vrstvy.

Závery a užitočné video na túto tému

Video 1. Počiatočná fáza vŕtania vrtov hlavnou metódou:

Video 2. Jadrové vŕtanie do žuly:

Začiatku hlavných vrtných operácií by mal predchádzať ekonomický výpočet. Dodržiavanie bezpečnostných noriem a prevádzkových pravidiel zariadenia minimalizuje riziko jeho zlyhania, čím sa zabezpečuje vysoká účinnosť, rýchlosť vŕtania a znižujú sa ekonomické náklady.

Chcete s vami zdieľať iba známe jemnosti technológie stĺpcov? Máte užitočné informácie k téme článku? Prosím, napíšte komentár do nižšie uvedeného bloku, pýtajte sa a uverejňujte fotografie k téme článku.