Metody vrtání vrtů: technologické principy a vlastnosti hlavních metod

Zařízení vodní studny je spojeno s použitím různých metod vrtání. Uvolněné a vodou nasycené půdy se extrahují pomocí nosiče. Pro vrtání přes hliněné a skalní útvary se používají metody vrtání založené na principu rotace a vibrací.

Práce zahrnovala mechanismy, které umožňují rozvoj půd různých typů a v různých hloubkách. Řekneme vám, jak zvolit optimální technologii vrtání, která vám umožní rychle a bezchybně projít vývojem zařízení pro přívod vody.

Pro vizuální prezentaci informací, které jsme navrhli, je text doplněn užitečnými schématy, fotografickými sbírkami, video průvodci.

Druhy vrtných metod

Dřívější vrtání vodonosných vrstev pro osobní potřebu bylo prováděno hlavně ručně. Byl to časově náročný a zdlouhavý proces, takže ne každý majitel místa nebo chaty se mohl pochlubit vlastním zdrojem vody.

Mechanizované vrtání postupně vytlačovalo manuální metody kvůli významnému usnadnění a urychlení procesu.

V dnešní době se téměř všechny zvodnělé vrty vrtají mechanizovaným způsobem, který je založen na ničení půdy, a přivádí ji na povrch jedním ze dvou způsobů: suchý, když je odpadní zemina odstraněna z vrtu pomocí mechanismů a hydraulická, když je vyplavena vodou dodávanou pod tlakem nebo gravitací.

Existují tři hlavní metody mechanického vrtání:

• Rotační (půda se vyvíjí rotací).
• Šok (bursnaryad ničí zemi rány).
• Vibrace (půda je vyvinuta vysokofrekvenčními kmity).

Rotační metoda je považována za nejvýkonnější, 3-5krát vyšší účinnost než rázy a 5-10 vibrace. Kromě toho je rotační metoda nejlevnější a cenově dostupnou, často se používá jako hlavní metoda ručního vrtání.

Neúčinné ruční metody nahradily mechanické rotační metody vrtání ve vodě

Metoda rotačního vrtání, široce používaná pro stavbu studní, se zase dělí na čtyři hlavní typy vrtání:

• jádro;
• šnek;
• rázové lano;
• rotační.

Každý typ rotačního vrtání má své vlastní vlastnosti a je prováděn zařízením speciálně pro tento účel navrženým. Zvažte tyto typy vrtání podrobněji, určete, jaké jsou jejich rozdíly a jaká metoda musí být použita v každém případě.

Specifika jádrového vrtání

Jádrové vrtání je mechanická rotační metoda, při které se hlinitá nebo hustá písčitá půda extrahuje ve formě válcového jádra. Jádrový vrták je kovová trubka se silnými stěnami.

V horní části jádrového vrtáku je zařízení pro připevnění tyčí nezbytných pro sestavení vrtné struny. Níže je koruna, jejíž typ je vybrán v závislosti na kategorii půdy, která má být vrtána.

Při projíždění sloupcovou metodou je půda ničena prstencovou korunou. Současně zůstává jádro jádra nedotčeno. Pro usnadnění procesu vrtání tvrdých a polotuhých jílů, jílů, hornin se do obličeje přivádí splachovací tekutina.

Během jádrového vrtání není půda ničena, ale je „vyvrtána“ korunou a zachycena jádrovou trubkou. Na povrchu je vrtaná hornina extrahována ve formě jádra - monolitického válcového sloupu horniny

Kal ze dna se někdy odstraňuje praním - čerpáním velkého množství vody do sudu. Nejčastěji je proplachování nahrazeno vyfukováním stlačeným vzduchem dodávaným kompresorem do potrubí. Tento typ vrtání umožňuje vrtat vrty až do hloubky 1000 metrů a průměru 8 až 20 cm.

Mechanické vrtání jádra se provádí vrtnými soupravami typu ZIF, UGB, UKB, namontovanými na vozech KAMAZ, KRAZ, vyvážecích vozech atd. V provedení pro ruční vrtání jádro trubice je zkráceno, zvané zvonek nebo sklo. S otočením poslední části domácnosti vzhůru nohama je trubka jádra strukturálně podobná.

Jádrové vrtání se používá v následujících případech:

• průzkum nerostných surovin;
• průzkumné vrty;
• uspořádání vodonosných vrstev jakékoli hloubky, včetně bezfiltrových vrtů ve skalních útvarech.

Pro zařízení soukromé vodní studny v některých případech se základní metoda používá před začátkem vrtáku nebo rotačního vrtání, provádějící průzkumné i přípravné úlohy.

Při stavbě soukromých vrtů se jádrové vrtání používá v kombinaci s vrtáním rázovým lanem. Hliněné vrstvy procházejí jádrovou trubkou.Volné písky, štěrky a oblázky s pískovým kamenivem, které v jádrové trubce netrpí, jsou odstraněny z hlavně sudem.

Z hlediska účinnosti je metoda jádra poněkud nižší než metoda vrtání vrtů do vody. Vrtají šnek rychleji, ale neumožňují úplně uvolnit kmen z vrtané skály. Zřídka se používají ve dvojicích. A pokud je to uvedeno, pak prvních pár metrů projde šroubem.

Koruny nezničují půdu, ale pečlivě ji rozřezávají po obvodu a vytvářejí „sloupy“ - jádra, která studují, kterou lze vytvořit hydrologickou částí lokality

Použité vybavení a nářadí

Pro základní vrtání se používají následující nástroje:

• vrtáky vyrobené z diamantu nebo jiného karbidového materiálu (ocel, wolfram, výhra);
• trubka jádra;
• potrubí pro odstraňování kalu;
• tyče potřebné k sestavení vrtné struny;
• spojky, adaptéry mezi trubkami, proplachovací těsnění.

Při vrtání do hornin se vrták rychle opotřebuje a je třeba jej vyměnit. Materiál koruny je drahý, odolává enormnímu zatížení, nejčastěji používaným možnostem vrtání diamantem.

Všechny nástroje použité při vrtání musí být zarovnány, tzn. umístěné přesně vzhledem k ose vrtání.

Technologie jádrového vrtání

Hlavním rysem jádrového vrtání je průchod horniny s jejím úplným uchováním v trubce jádra. I.e. během provozu vrtacího zařízení koruna na prstenci ničí zeminu, která, jak jde hlouběji, je tlačena do jádrové trubky a udržována v ní díky své vlastní hustotě.

Při odstraňování naplněné trubky z pracovního hřídele se uvolní z jádra poklepáním kladivem.

Proces fázového vrtání fází je následující:

• vrták je připojen k trubce jádra;
• trubka jádra je připojena k tyčím, které rostou s prohlubováním;
• horní tyč je upevněna v vrtné soupravě;
• vrták otáčí vrták a postupně jej „zašroubuje“ do země;
• trubka jádra je postupně vyplněna jádrem zaseknutou zeminou ve své dutině;
• po ujetí 50 - 70 cm se vrtná struna odstraní na povrch, tyče se postupně odpojí, dokud se neodstraní trubka jádra;
• trubka je zbavena řízků;
• prázdná skořápka je opět snížena k obličeji, čímž se vrtná tyč zvyšuje tyčemi.

Akce se provádějí v popsaném pořadí, dokud jamka neodhalí zvodnělici a neponoří se 50 cm do spodní vodotěsné horniny.

Pokud fixace horní zvodnělé vrstvy není cílem potopení, pak horní vrstvy mohou návaly. V tomto případě čerpadlo prodává proplachovací roztok hadicí do potrubí. Poté řešení nese vyvinutou zeminu na povrch.

Pokud účel uspořádání studny není zvodnělý v písku, lze vrtání před dosažením skály propláchnout

Dobré silné a slabé stránky

Ve srovnání s rázovými lany a rotačními metodami mechanického vrtání se jádrové vrtání provádí poměrně rychle, což výrazně snižuje dobu práce. Jeho hlavní nevýhodou je nemožnost zvedání sypkých půd a oblázků nasycených vodou. Pomalu se pohybující po skalách, je třeba trochu řídit balvany.

Výhody jádrového vrtání zahrnují:

• vysoká produktivita a schopnost vrtat vrty s hloubkou přes 100 m;
• snížení zatížení vrtacího zařízení v důsledku ničení jílu, srovnatelné s jeho řezáním;
• možnost použití mobilní vrtací soupravy kompaktních rozměrů.

Jádrové vrtání je jednou z nejrychlejších metod pro vývoj procesů příjmu vody.Studnu na písku s aplikací lze dokončit za jeden pracovní den. Být vyvíjen ruční příjem vody bude to trvat mnohem více času.

Vlastnosti vrtacího vrtáku

Tento typ vrtání se dnes nejčastěji používá při stavbě vodonosných vrstev na soukromých farmách. Charakteristickým rysem vrtného vrtáku je to, že vyvinutá hornina je zcela odstraněna z vrtu, aniž by vyžadovala další vybavení. Tato metoda se podobá šroubování, umožňuje vrtat do hloubky a současně odstranit zbytečnou zeminu.

Nástroj používaný pro vrtání se nazývá šnek. Je to kovová tyč s čepelí. Přišroubováním do země šroub zničí skálu, která přetrvává na jejích nožích. Vzhledem ke specifické konstrukci šroubu je nemožné zcela uvolnit čelo od čepele. Používá se proto hlavně k pohonu horních vrstev.

Šnekové vrtání je rychlá a levná metoda, která nevyžaduje nádrž na proplachovací kapalinu

Vrtání pomocí šroubu nevyžaduje velké úsilí a finanční náklady, takže rozsah této metody je dostatečně široký: průzkumné vrty, pokládka komunikací, výstavba vrtaných vrtů a částečně vodní vrtání.

Nyní se aktivně používá pro stavbu habešských studní, aby nedošlo k úplnému zasunutí jehly do husté půdy, ale k mírnému usnadnění procesu ponoření kmene do dříve zničené skály.

Metoda je vhodná pro vývoj vodonosných vrstev s hloubkou až 30 m na měkkých a sypkých půdách a až 20 m při středně hustých půdách. Po průniku šnekem a instalaci pouzdra musí být vrták očištěn od nevyskočené horniny pomocí soudního záchranného sboru.

Šnek není kategoricky vhodný pro práci ve skalách! Používá se k částečnému průniku vrtů do 120 m, přičemž tato metoda je kombinována s ostatními: rotační, rázové lano, jádro.

Zahrnuté vybavení a nástroje

Šnekové vrtání se provádí vrtnou soupravou, jejíž hlavním prvkem je vrtací nástroj šroubového typu vyrobený z vysoce pevného kovu. Vyvrtávejte strunu jako prohlubující se šrouby stejné velikosti.

V soupravě se někdy používaly čepelkové bity nezbytné pro průchod sypkých hornin, stejně jako bity s kulatými nebo kuželovitými hlavami, používané pro vývoj tvrdých hornin.

Vrtná souprava založená na automobilu vybaveném výkonným motorem je nejlepší volbou pro vrtání na odlehlých a nepřístupných místech

Většina moderních vrtných souprav je vybavena dutými skořepinami vybavenými reverzibilními zámky, které brání pohybu nástroje v opačném směru.

Řezné části šneku během vrtání jsou ochlazovány díky rozvinuté půdě a vyvinutá hornina stoupá ve spirálech. To vám umožní vrtat bez zastavení, což výrazně snižuje čas a náklady na energii při vytváření zvodnělé vrstvy.

Technologie vrtání do vrtáků

Po dokončení penetrace, jejíž hloubka je 1,5 - 2,0 m, je šnek odstraněn a nainstalován do vrtu trubky potrubí. Průměr vody dobře vyvrtané šroubem je 50-200 mm a závisí na velikosti použitého nástroje.

Kolaps stěn vrtu brání plášti. To je obzvláště důležité pro sypké, nesoudržné půdy, takže vrtačky mají pravidlo: při jízdě písčitohlinitých a hlinitých se používají šneky s lopatkami pod úhlem 30 - 60 ° a při vrtání písků s hustým přidáním, nástroj s lopatkami pod úhlem 90 °.

S menším sklonem závitů šnekové spirály vede větší lopatka šneku k povrchu šneku.

Šnekové vrtání nevyžaduje použití proplachovací kapaliny, hornina vyvinutá pomocí sekáče se přivede na povrch nožů nástroje

Výhody a nevýhody použití šroubu

Vrtací metoda vrtání umožňuje konstrukci studny co nejrychleji, za předpokladu, že velikost šneku a úhel sklonu vrtáku byly zvoleny správně.

Výhody vrtání šnekem zahrnují:

• zemina stoupá na povrch okamžitě během vrtání;
• vysoká rychlost prohloubení do země bez technologických zastavení;
• není nutné proplachovat studnu;
• uvnitř domu (v suterénu) lze vyvrtat kompaktní šnekovou soupravu nebo ruční šnek;
• není nutné zvedat první spojení na povrch a rozebírat / sestavovat vrtací řetězec jako v jádrové metodě.

Hlavní nevýhodou vrtání šnekem je nemožnost práce na sypkých a velmi tvrdých půdách, ale současně je šnek ideálním nástrojem pro vrtání do hlinitých, smíšených (jílovitých a písčitohlinitých) a měkkých jílovitých půd.

Další nevýhodou, která omezuje použití šroubu pro stavbu zvodnělých vrstev, je potřeba použít metodu šokového lana k čištění kmene vyhozené horniny.

Podobnost šnek - cívka široce používán při ručním vrtání. Rovněž ničí skálu a popadne ji lopatkami pro vytažení.

Funkce rotačního vrtání

Rotační vrtání je způsob rotačního vibračního vrtání, při kterém se ničení půdy provádí pomocí vrtáku, který je poháněn na dně studny z rotoru vrtné soupravy. Rotor se otáčí z motoru automobilu nebo samostatně instalovaného elektromotoru přes hnací hřídel.

Vyvinutá zemina se z šachty studny vymyje přímým nebo zpětným proplachováním. Promývací roztok může být dodáván buď gravitací nebo čerpací stanicí.

Většina artéských vrtů se vrtá metodou rotačního vrtání: pomocí rotačního vrtáku, následného propláchnutí jamky a zajištění pouzdra

Rotační vrtání se používá k vývoji skalnatých a polo skalnatých půd s instalací hlubokých vrtů do 150 m. Rotační vrtací souprava se správně vybranými vrtáky a váženými vrtnými trubkami se vyrovnává s skalními útvary.

Vrtačky doporučují použití této metody vrtání za následujících podmínek:

1. Hydrogeologická část lokality byla studována celkem dobře. Je známo, že se má vrtat hornina. Úroveň výskytu aquiferu v podloží je známa.
2. Podzemní voda má charakteristický tlak pro artéské studny
3. Existuje možnost nepřetržitého přívodu procesní vody pro proplachování studny.

V jižních oblastech může být rotační vrtání prováděno po celý rok a v severním podnebí je použití této metody omezeno kvůli možnosti zamrzání splachovací kapaliny.

Použité vybavení a nářadí

Rotační vrtání vodonosných vrstev se provádí pomocí rámu nebo mřížové věže, na které jsou umístěny zvedací zařízení a další prvky vrtné soupravy. Věž umožňuje zvedat a spouštět vrtací struny do studny.

Rotační vrtná souprava zahrnuje:

• rámová nebo mřížová věž;
• motor s pohonem;
• rotor a vrtací řetězec;
• čerpací zařízení a systém zpracování splachovací kapaliny;
• zdvihací zařízení, tlakové vedení, otočná, olejová těsnění atd.

U jednotek s vlastním pohonem se jako motor používá motor vozidla, na jehož základě je vrtný komplex umístěn. V tomto případě jsou otáčky motoru regulovány otáčkami vrtacího nástroje.

Stacionární nebo mobilní elektromotor, spalovací motor automobilu, generátory mohou působit jako zdroj energie pro rotační vrtací soupravu

Rotor pomocí převodového zařízení přenáší rotaci na vodicí trubku, která ji následně sděluje hlavnímu vrtacímu nástroji - sekáč. Vrták může mít odlišný tvar a je vyroben z vysoce pevných materiálů: kompozity, diamantem potažená ocel atd.

Pro každý typ půdy je vybrána speciální velikost a tvar bitu, čímž je zajištěna vysoká účinnost a rychlost penetrace.

Zvláštnost rotační technologie

Rotační vrtání studní na vodu se provádí ve třech fázích:

1. Skalní lámání dlátem.
2. Odstranění zničené horniny na povrch proudem vstřikované vody.
3. Posílení stěn vrtu pomocí pouzdrových trubek.

Odstranění zničené půdy se provádí opačným nebo přímým omytím. Volba metody splachování závisí na konkrétních podmínkách: hloubka vrtu, typ půdy, dostupnost požadovaného objemu splachovací vody.

Soukromé farmy obvykle používají technologii přímého proplachování, která zahrnuje následující kroky:

• prohloubení bitů o velkém průměru do země;
• bitová rotace pod vlivem rotoru;
• instalace vrtných trubek a instalace vážených trubek mezi nimi a vrtákem;
• odstranění odpadní půdy tlakem tekutiny pomocí čerpadla;
• instalace krytu, aby se zabránilo pokropení půdy uvnitř studny;
• vrtání menším průměrem a opakování celého cyklu.

Při zpětném proplachování se zemina odstraní ze studny skrz vrtnou trubku a proplachovací tekutina se nalije mezi stěny studny a potrubí.

Voda teče gravitací do předem připravené nádrže, kde je očištěna od půdy a kalu a vrací se do vrtné větve pro novou část odpadní horniny.

V některých případech se při rotačním vrtání nepoužívá přímé ani zpětné proplachování, ale foukání vzduchu pod tlakem vytvořeným pomocí kompresoru

Výhody a nevýhody rotačního vrtání

Hlavní výhodou rotační metody je schopnost vrtat hluboké vrty s přítokem vody do zlomeného vápence.

Kromě toho má tato metoda vrtání následující výhody:

• vysoce kvalitní otevření vodního nosiče v podloží;
• možnost uspořádání jamek o velkém průměru až do 200 cm;
• vysoká rychlost vrtání, nízké náklady na energii.

Významnou nevýhodu rotačního vrtání lze nazvat nutností propláchnutí studny.

Jaký způsob vrtání zvolit?

Všechny uvažované metody mechanického vrtání jsou široce používány pro stavbu vodonosných vrstev.

Souhrnně lze říci, že:

1. Jádrové vrtání je vhodné použít pro potopení do umělých hlinitých půd. Metoda kolony je vhodná pro zařízení většiny zařízení na příjem vody, v případě potřeby se používá ve spojení s rázovým lanem.
2. Augerové vrtání v aplikaci je podobné základní metodě. Liší se od ní špatným kvalitním čištěním hlavně, vyžaduje povinné použití vrtule nebo dlouhodobé mytí studny před operací.
3. Rotační vrtání je nejlepší volbou pro děrování vrtů ve skalnatých půdách.

Náklady na vývoj vrtu pomocí jedné nebo druhé metody vrtání do značné míry závisí na tom, jaké zařízení se používá, a také na kategoriích hornin, které prochází vrtáním.

Správně zvolený způsob vrtání studny pomůže nejen zkrátit dobu strávenou vrtáním, ale také umožní provozovat zdroj vody v budoucnu bez problémů

Můžete si přečíst, jak si vyrobit vrtnou soupravu s rukama v jiném populární článek naše stránky.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video č. 1. Demonstrace principu klasického jádrového vrtání s extrakcí jádra tlakem vody:

Video č. 2. Vlastnosti vrtacího vrtáku:

Video č. 3. Jádrové vrtání studny s praním dna a instalací dvojitého pláště, jehož vnější část je vyrobena z ocelových trubek, vnitřní polymer:

Vrtání vodonosné vrstvy je časově náročný proces. Rychlost zařízení autonomního zdroje vody, ale také finanční náklady, závisí na správnosti zvolené metody vrtání.

První věc, kterou byste měli při výběru metody vrtání věnovat pozornost, je typ půdy a hloubka zvodnělé vrstvy. Na základě těchto parametrů si můžete vybrat nejlepší možnost, která vám umožní vrtat dobře rychle a levně.

Chcete sdílet historii vrtání ve vaší oblasti nebo užitečné informace k tématu článku? Prosím zanechte komentáře v bloku níže. Zde můžete položit otázku nebo upozornit na kontroverzní body v textu.