Perforazione a coclea di pozzi: caratteristiche della tecnologia e guscio per perforazione e installazione manuale

La perforazione a vite di pozzi per acqua potabile è il modo più popolare di perforare oggi sul territorio delle abitazioni private. È possibile disporre in modo indipendente una falda acquifera poco profonda con l'aiuto di un trapano manuale in terra. Per facilitare il lavoro, utilizzare spesso impianti di perforazione di piccole dimensioni con un azionamento.

Spiegheremo perché questo metodo è così popolare. Vediamo come si differenzia dagli altri metodi di perforazione, in quali situazioni viene effettivamente utilizzato. L'articolo descrive in dettaglio la tecnologia a vite e il design delle attrezzature di perforazione, nonché gli strumenti di perforazione utilizzati nella perforazione manuale e meccanica.

I dettagli della perforazione della coclea

Un pozzo trivellato è un'elaborazione di una forma cilindrica nella crosta terrestre, che in larga misura ha una piccola sezione trasversale. Il suo inizio è chiamato bocca, la superficie laterale è chiamata pareti e il fondo della miniera è chiamato fondo.

Il metodo ottimale di perforazione viene scelto tenendo conto dello scopo funzionale del pozzo, del diametro e della profondità desiderati. È importante tenere conto delle proprietà fisico-meccaniche delle rocce che devono essere passate nel processo di formazione dell'assunzione di acqua.

Anche la fattibilità tecnica ed economica della perforazione in condizioni specifiche influisce. Questa è una fase significativa nella progettazione di pozzi, durante la quale vengono determinate le soluzioni tecnologiche di base: il tipo di attrezzatura utilizzata e le modalità di perforazione.

La fattibilità tecnica ed economica del metodo di perforazione della coclea è determinata tenendo conto della qualità del pozzo, della sua durata, dei termini di costruzione e dei costi

Durante la progettazione e la successiva perforazione di pozzi d'acqua, è necessario concentrarsi sull'uso a lungo termine. È importante la capacità di mantenere un debito stabile e una permeabilità all'acqua costante della zona di fondo pozzo per un lungo periodo di tempo.

Il processo di perforazione del pozzo comprende diverse operazioni:

1. Distruzione della roccia sul fondo, ovvero separazione delle particelle dall'array.
2. Trasporto di rifiuti in superficie.
3. Preparare il pozzo per l'operazione pulendo e disponendo il pozzo, nonché risciacquo con estrazione dell'acqua.

L'efficacia della perforazione dipende direttamente dalle proprietà fisiche e meccaniche stabilite dalla natura, ovvero: densità di addizione, porosità, permeabilità dei terreni incoerenti, consistenza delle rocce coesive dell'argilla.

Si consiglia di utilizzare la trivellazione a coclea per perforare pozzi con un diametro da 60 mm a 200 mm e una profondità non superiore a 80 m in terreni disconnessi e coesivi (categoria Ⅰ-Ⅲ per la perforabilità). Per l'affondamento in rocce di media durezza (categoria Ⅳ-Ⅵ) non è pratico utilizzare un trapano a vite

Per la perforazione di rocce, caratterizzate da legami monolitici e cristallini tra particelle, questo metodo non è adatto. Più forti sono i minerali consolidati nella roccia, maggiore è il lavoro dedicato alla sua distruzione.

Vantaggi e svantaggi del metodo

La perforazione della coclea è utilizzata nell'industria, nell'ingegneria civile e in perforazione manuale. La sua caratteristica distintiva è la rimozione della roccia distrutta non lavando liquido o speciali miscele gas-liquido, ma direttamente dai dettagli del proiettile a vite.

Distingua la perforazione della coclea diretta verticalmente e orizzontalmente. Il primo metodo viene utilizzato per la costruzione di acquiferi, nonché per la formazione di fori per pile. Il secondo - viene utilizzato per la posa di comunicazioni ingegneristiche in modo trenchless.

La perforazione rotazionale su roccia dolce è la più veloce e la più economica rispetto ad altri metodi.

Questo metodo fornisce allo stesso tempo un alto tasso di penetrazione nei terreni non rocciosi a una profondità di 50-80 metri, che consente di formare immediatamente le pareti di lavoro installando una stringa di rivestimento.

Un altro vantaggio è l'estrazione del terreno di scarto in superficie senza sollevare l'utensile. E ancora una cosa: poiché non è necessario alcun fluido di perforazione per la perforazione a coclea, viene utilizzato con successo in regioni anidre e viene utilizzato anche in periodi con prevalenza di basse temperature.

Oggi viene utilizzata la perforazione con aggregati di coclea:

• Per il dispositivo di singoli pozzi d'acqua;
• Nella costruzione di fondamenta da pile a vite / alesate;
• Per l'installazione di recinzioni e supporti in cemento armato;
• Quando si esegue la posa in trincea delle comunicazioni;
• Per la costruzione di pozzi e pozzi poco profondi.

Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi. È impossibile perforare un pozzo in rocce ad alta durezza con viti. Durante la perforazione di argille dure e semi-solide, argille con intercalari di calcare, possono insorgere complicazioni e quando si perforano rocce abrasive, si nota un grande consumo di pallini di perforazione.

Inoltre, esiste una limitazione sulla profondità della produzione. In questo modo è molto difficile costruire un pozzo con una profondità di oltre 80 metri.

Tecnologia di estrazione verticale

La coclea è un tubo trapano ad alta resistenza con una spirale a spirale, che funge da trasportatore a coclea verticale. Sotto l'azione del carico assiale, la parte operativa del trapano viene introdotta nella roccia e la distrugge tagliandola e allentandola. Allo stesso tempo, il trapano a coclea alimenta il terreno di scarto alla spirale della coclea.

Il processo di pulizia del pozzo è continuo e parallelo alla distruzione della roccia. Separato dal fondo del terreno cade su una vite che ruota ad alta velocità

Sotto l'azione delle forze centrifughe, il terreno allentato si alza sulle lame del trapano. L'aumento è dovuto allo scivolamento a spirale, poiché l'attrito del terreno sulla vite è inferiore rispetto alle pareti del pozzo.

Quindi la roccia distrutta viene trasportata in uno stato schiacciato dal fondo alla superficie e viene espulsa attraverso la testa del pozzo.Con un trasporto semplice, il terreno riempie il 30-40% dello spazio inter-giro totale.

I parametri delle colonne delle viti dovrebbero fornire un rapido aumento di tutta la massa di terreno distrutta dalla vite. Tuttavia, durante la perforazione, parte del terreno allentato si sbriciola di nuovo in faccia. Pertanto, quando si esegue la perforazione della coclea, è necessaria una pulizia più avanzata della canna e, al termine, è necessario un lavaggio obbligatorio.

Perforazione orizzontale della coclea direzionale

Quando si installano utilità di vari scopi funzionali sotto ostacoli (autostrade, ferrovie, foreste), viene utilizzata la perforazione della coclea orientata orizzontalmente.

Nella fase iniziale del lavoro, vengono scavate due fosse: quella iniziale (in funzione) e quella ricevente. Dovrebbero essere allo stesso livello del pozzo progettato. Successivamente, l'attrezzatura necessaria viene abbassata nella fossa di lavoro e montata.

Per la perforazione della coclea in direzione orizzontale, vengono utilizzate installazioni di grandi dimensioni con un rotatore di perforazione mobile con coppia maggiore

Tale attrezzatura ha una lunga corsa di avanzamento ed è dotata di una testa di perforazione resistente all'usura in acciaio altamente legato. Ha anche una sonda per tracciare la perforazione. Ricevendo segnali al monitor, l'operatore controlla il processo e può regolare la direzione del movimento, nonché l'angolo di inclinazione della testa di perforazione.

Quando la coclea entra nella fossa di ricezione, ovvero il punto finale in base al progetto, il trapano viene rimosso. Invece, l'espansore e il tubo sono fissi. Successivamente, viene avviata la rotazione delle pale nella direzione opposta per serrare il tubo nel pozzo finito. Al termine dei lavori di perforazione, un'installazione a vite viene rimossa dal pozzo di partenza.

Il metodo trenchless consente di posare i tubi sotto comunicazioni al di sotto del livello delle acque sotterranee fino a 80 m di lunghezza, inoltre, tutti i lavori complessi vengono eseguiti senza il laborioso sviluppo di trincee, che consente di ridurre al minimo i tempi di esecuzione e ridurre i costi finanziari.

La perforazione a vite orizzontale viene utilizzata durante la posa di condotte di pressione e l'installazione di sistemi di comunicazione in aree in cui la posa con altri metodi è impossibile. Vantaggio principale posa senza trincea - redditività. Inoltre, non è necessario utilizzare calcestruzzo o altri polimeri per mantenere la stabilità della miniera finita.

Caratteristiche di perforazione in diverse rocce

I parametri tecnologici di base della perforazione di pozzi sono il carico assiale e la velocità di rotazione della vite del trasportatore a coclea. Quando il carico aumenta, il tasso di penetrazione aumenterà sicuramente, il che può portare a varie situazioni di emergenza.

Pertanto, è indispensabile garantire che il volume di roccia separato per unità di tempo non superi la capacità del trasportatore. Altrimenti, si formano ingorghi durante le svolte.

La velocità di perforazione della coclea dipende direttamente dalle proprietà del terreno, dalla profondità e dal diametro del pozzo, dal numero di giri della colonna, dal carico assiale sul fondo, dal design dello strumento utilizzato per distruggere la roccia

Di norma, le rocce argillose argillose, le sabbie sciolte e di media densità sono forate senza spinta forzata. Lo strumento a vite viene introdotto nel terreno sotto il suo stesso peso, nonché a causa della forza reattiva derivante dalla fornitura della roccia spesa alla bocca della miniera cilindrica.

Carichi assiali fino a 5 kN vengono generalmente creati durante la perforazione di avvio di un pozzo, durante la perforazione di argille sabbiose solide, argille, argille, pietre fangose ​​e pietre di siltide. La frequenza di rotazione della colonna non deve superare 1,7-3,3 s^-1.

A frequenze più alte, all'interno si verificano vibrazioni, a causa delle quali i collegamenti della corda di perforazione potrebbero perdere la connessione. Di conseguenza, il trapano rimarrà sul fondo, è quasi impossibile ottenerlo, il che significa che dovrà farlo perforare una nuova miniera. E alle basse frequenze, il trasporto dei rifiuti nella parte superiore è molto difficile.

Con l'aumentare della durezza delle rocce, aumentano i carichi assiali. La perforazione in terreni di ghiaia e ghiaia di legno, argille ghiacciate, sabbie saturate con acqua, siltstones con inclusione di quarzo viene effettuata con un carico assiale di 8-10 kN per bit e una velocità di rotazione della colonna di 1,3-2,2 s^-1.

I ciottoli e le rocce con l'inclusione dei massi con il metodo della coclea non vengono perforati. Questi frammenti di roccia arrotondati vengono distrutti con uno scalpello e sollevati in superficie da un gottazza.

La perforazione in sabbie di varie densità e gradi di saturazione con depositi di acqua, ghiaia e ghiaia viene effettuata ad alta velocità e allo stesso tempo rinforza le pareti dell'involucro con l'involucro.

Il passaggio della vite attraverso argille di plastica morbida e di plastica fluida è spesso complicato dalla formazione di tappi. Quando le particelle di argilla si attaccano allo strumento a vite, l'approfondimento dei pozzi si arresta, il trasporto della roccia esaurita è molto difficile

Per evitare ciò, ridurre la velocità di perforazione al minimo possibile, regolare la corda e aggiungere acqua al pozzo. Inoltre, in una situazione simile, il sollevamento periodico dell'utensile di perforazione sulla superficie e la pulizia del terriccio aderente aiutano.

Strumenti di perforazione della coclea

Gli strumenti per la perforazione della coclea dei pozzi per tipo di costruzione si distinguono per il numero di giri e la geometria della parte di taglio. Per la perforazione di terriccio sabbioso solido e semisolido e terriccio, vengono spesso utilizzati gusci di perforazione, il cui bordo è dotato di incisivi aggiuntivi.

Molto spesso, solo una coclea di partenza senza aggiunte viene utilizzata per guidare l'assunzione di acqua privata per i commercianti privati, come la perforazione avrà rocce sedimentarie coesive e incoerenti. Durante l'approfondimento, l'utensile viene semplicemente esteso con aste di perforazione.

In questo caso, il proiettile viene rimosso dal pozzo ogni 0,5 - 0,7 m per eliminare il trapano stesso e il fondo dalla roccia distrutta. Questa è un'opzione più economica, ma anche più laboriosa, per la perforazione.

Per perforare massi e ciottoli che si trovano nei terreni sedimentari, passano al metodo della corda d'urto. Di norma, viene utilizzato uno scalpello in acciaio per utensili. Questo trapano, puntato dal basso, viene "gettato" nella faccia con forza fino a quando non distrugge la "barriera solida".

Dopo la distruzione del ciottolo o del masso, i frammenti vengono rimossi in superficie con un vetro (tubo centrale) o sessola. Quindi passano nuovamente al metodo a vite. Molto spesso, per perforare una miniera, si devono usare diversi metodi di perforazione in combinazione.

Quando si perforano sabbie sciolte e argille morbide, le trivelle di perforazione vengono utilizzate con lame rivolte verso il fondo per angoli di 30-60 ° e per perforazioni in formazioni di argilla coesiva - 90 °.

Strutturalmente, la coclea è un tubo o una lunga barra / asta solida con una spirale a spirale

Questa spirale è ottenuta avvolgendo un nastro di acciaio ad alta resistenza con un diametro di 5-7 mm su un mandrino a vite. Viene allungato su un tubo / asta e quindi saldato.

Maggiore è il diametro del tubo di base, minore è la capacità di trasporto della vite. Tuttavia, il diametro del prodotto lungo è limitato dalla resistenza meccanica della vite e dalla tecnologia della sua produzione.

Oggi vengono prodotti due tipi di viti:

• Con un foro centrale, cioè cavo;
• Ponderato - nessun foro.

Per ridurre al minimo l'usura del trasportatore a coclea durante la perforazione in rocce abrasive, una striscia di acciaio viene avvitata sul bordo esterno o uno strato di metallo viene depositato sulla superficie.

Alle alte velocità di perforazione della coclea sopra il guscio, viene fissato un adattatore speciale con avvolgimento a due vie di acciaio per nastri. In questo caso, la maggior parte della roccia cade su un trasportatore a vite senza molatura.

Alla fine del tubo con una spirale avvolta, gli elementi di connessione sono necessariamente saldati. Esistono due tipi di connessione a vite: senza filettatura e filettata.Nel primo caso, le viti sono collegate con blocchi della frizione e tenute a scapito di dita metalliche con morsetti, nel secondo caso - avvitando.

La connessione filettata delle viti nella stringa del trapano consente di meccanizzare la loro connessione e disconnessione quando si eseguono operazioni di sollevamento, quando si fornisce liquido alla faccia. Ma c'è un aspetto negativo negativo: in questo caso non è possibile la rotazione inversa delle viti. E quindi, una connessione senza thread è diventata più diffusa.

Le piattaforme di perforazione speciali, di regola, includono un set di viti di diverso diametro.

Le più efficaci sono le coclee con un foro centrale attraverso il quale viene fornita aria o acqua alla faccia. Ciò consente di ridurre l'attrito della roccia sulla superficie del trasportatore a coclea.

Le viti cave con un tipo di connessione filettata vengono utilizzate durante la perforazione con uno spurgo, per pompare acqua durante lo scavo di lavorazioni cilindriche nella crosta terrestre, per installare una carica in pozzi geofisici, per pompare il calcestruzzo nelle aperture sotto le pile. Possono anche essere usati come involucro.

Quando si perfora con una faccia continua, il canale centrale viene bloccato con uno strumento di perforazione su una fune.

Panoramica della piattaforma di produzione

Per la perforazione di viti usare come utensili manualie installazioni meccanizzate. Il design più semplice è un trapano a terra manuale. È costituito da un'asta / tubo con un coltello a forma di vite e un'impugnatura a T rigidamente fissa.

Questo tipo di strumento noioso è avvitato nel terreno come un cavatappi. Nel processo di guida di una miniera, viene aumentato con le barre. Le coclee di terra manuali sono rese pieghevoli in modo che sia più conveniente trasportarle in autovetture. Inoltre, consente di modificare la lunghezza della corda della trivella.

Con uno strumento manuale, puoi praticare fori fino a 2 metri di profondità con un diametro non superiore a 20 centimetri. Esistono trapani a motore con benzina o motore elettrico. Il loro design include un trasportatore a coclea, cioè una vite e un motore con un cambio. La rotazione dell'albero motore fornisce il movimento della vite.

Utilizzando un elettroutensile in presenza di aste di perforazione per l'edilizia, è possibile perforare pozzi profondi fino a 25 metri. Con un diametro fino a 30 centimetri viene utilizzato per l'installazione di pali per l'illuminazione stradale, per l'installazione di pilastri di recinzioni, pozzi per l'ispezione della fondazione, base del suolo.

La perforazione di pozzi d'acqua sul territorio di abitazioni private e la formazione di fori di grande diametro per la fondazione di pali viene eseguita da macchine portatili di piccole dimensioni o piattaforme di perforazione che utilizzano attrezzature mobili

Le unità mobili sono macchine di piccole dimensioni con motore elettrico o a gas. Con il loro aiuto, puoi eseguire rapidamente il drill bene per dare preparare un gran numero di pozzi per supporti di vari scopi funzionali.

Spesso tali impianti di perforazione sono realizzati sotto forma di un rimorchio per autovetture per facilitare il trasporto verso il luogo di lavoro.

Nelle costruzioni civili e industriali, per la formazione di lavorazioni di grande profondità e diametro, vengono utilizzate attrezzature speciali a vite, fissate su attrezzature mobili - camion, trattori.

Viene utilizzato nell'installazione di piloni per linee elettriche ad alta tensione e pali di illuminazione stradale, quando si installano piloni per stadi, centri sportivi, impianti industriali e campi di aviazione. Inoltre, con l'ausilio di perforatrici a coclea, la recinzione di linguette e scanalature delle fosse è costruita su apparecchiature mobili, vengono installate pile a vite.

Video utile sull'argomento

Perforazione della coclea di un pozzo d'acqua profondo 20 m in una casa privata:

Questo video mostra la tecnologia della trivellazione orizzontale della coclea di un pozzo per la posa di comunicazioni sotto l'autostrada:

Il dispositivo di pile con una coclea continua di grande diametro con un canale centrale.Per il lavoro vengono utilizzate la perforatrice Bauer BG-30 e la pompa per calcestruzzo fissa ad alte prestazioni Liebherr:

Il metodo a vite fornisce alti tassi di perforazione del pozzo. Lo sviluppo del pozzo e la fornitura del terreno lavorato dal fondo alla testa del pozzo avvengono simultaneamente e continuamente, il che consente di risparmiare tempo, gli sforzi dei trapani e i fondi investiti nel progetto. Pertanto, il metodo di perforazione della vite è anche popolare.

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