Kernboren: technologie en werknuances

Een van de meest productieve en economische methoden voor het vormen van mijnen is kernboren. Het wordt gebruikt in veldverkenning en technische geologie. Bovendien is dit de gemakkelijkste en snelste manier om toegang te krijgen tot grondwater voor de watervoorziening.

In ons artikel leert u alles over de specifieke kenmerken van kernboren, de tool die nodig is voor de implementatie en toepassingsfuncties.

Toepassingsgebied van kernboren

Kernboren is een methode die met de grootste nauwkeurigheid de diepte van het dak en de bodem van de bodemlagen, evenals de dieptemarkering van de grondwaterspiegel, kan bepalen.

Kernboortechnologie wordt veel gebruikt in de volgende industrieën:

• Watervoorziening in industriële en particuliere sfeer. Het boren van putten voor particuliere watervoorziening, het organiseren van de wateropname van hele dorpen of stadsblokken wordt effectief uitgevoerd door kernboren omdat de boor gemakkelijk tot grote diepte doordringt. Een kernprojectiel is in staat om bijna elk vernietigd gesteente op te tillen, behalve door water verzadigde en losse onsamenhangende bodems (zand, grind, kiezels);
• Verkenning in de mijnbouw. Wanneer de rots passeert, vindt een puntinslag op de grond plaats langs de rotatiestraal. Met andere woorden, een schaal, die structureel op een pijp lijkt, boort een massieve rotsmassa zonder de structuur en toestand te verstoren.
• Bouw. Technisch en geologisch onderzoek uitvoeren om de fysische en mechanische eigenschappen van de bodem, de toestand van rotsen, te bestuderen. Kolomtechnologie biedt de mogelijkheid om het waterpeil nauwkeurig te bepalen en om watermonsters te nemen om hun agressiviteit ten opzichte van beton te bestuderen.

Tijdens kernboren wordt een kern geëxtraheerd - een kolom grond of aangrenzende grondlagen. De kern wordt gekenmerkt door een integrale natuurlijke structuur, die zorgt voor een uitgebreide analyse van de bestudeerde rots. Door te boren met een kernpijp kan men met de hoogste nauwkeurigheid de diepte van de te bestuderen rots bepalen.

Kernboren zorgt voor de integriteit van de gewonnen kern, wat bijdraagt ​​aan de kwalitatieve studie van de rots. Tegelijkertijd wordt de hoogste kwaliteit reiniging van het gezicht van de vernietigde steen uitgevoerd.

Het gebruik van kernboren in de bouw vergemakkelijkt en versnelt processen enorm. Een paal wordt gemakkelijk in het gat geslagen dat met een kernboor is voorbereid of er wordt een kant-en-klare constructie van gewapend beton gemonteerd. Met kernboren kunt u cilindrische gaten maken in baksteen- en betonconstructies.

Werktechnologie en apparatuur

Er zijn twee methoden voor het gebruik van een kernboor bekend: werk met het toevoeren van vloeistof naar het gezicht of naar het droge, dat wil zeggen zonder modder te boren.

Boren zonder gebruik van boorvloeistof wordt gebruikt als onsamenhangende bodems verzadigd zijn met natuurlijk vocht in een hoeveelheid die voldoende is voor penetratie en extractie. Water wordt ook niet toegevoerd aan de werkas bij het passeren van vloeibare plastic, zachte plastic en stijve plastic leem / klei, harde en plastic zandige leem.

De vloeistof wordt zonder twijfel gebruikt bij het boren van rotsachtige en halfrotsachtige rotsen. Bij afwezigheid van water is in dit geval de uitsparing veel langzamer. Bovendien neemt de kans op vroegtijdig falen van de kroon aanzienlijk toe, en daarom wordt droog boren als duurder beschouwd.

De technologie van kernboren met spoelen maakt het niet alleen mogelijk om de service van werkapparatuur uit te breiden, maar ook de snelste en minst tijdrovende manier om het gezicht van de vernietigde rots te bevrijden

Bij het boren met boorvloeistof neemt de mate van verdieping aanzienlijk toe. Meestal wordt deze methode gebruikt bij het boren van putten met een aanzienlijke diepte. Hierdoor kunt u in de kortst mogelijke tijd werkzaamheden uitvoeren met minimaal risico op beschadiging van de kroon.

Tijdens de ontwikkeling van de put in losse, onsamenhangende gronden wordt stilstaand water onder hoge druk naar de bodem toegevoerd, indien het boren geen taak is. In dit geval wassen ze met een stroom water eenvoudig het gezicht, waardoor de werkende schacht wordt bevrijd van de vernietigde grond.

Het principe van kolomtechniek

Het kernelement bij kernboren is een destructief snijdeel dat op de bodem van de kernpijp is gemonteerd. Ze noemen haar een kroon. Voor het zinken van rotsen worden speciale kronen gebruikt die zijn uitgerust met diamantgereedschappen.

Kronen zijn uitwisselbare elementen die aan de onderkant van de kernbuis zijn geschroefd. Tijdens het boren moeten ze meerdere keren worden vervangen

Het is de diamanten kroon die zorgt voor de vrijwel ongehinderde doorgang van de boor naar grote diepte tijdens de doorgang van de waterinlaat naar kalksteen. Dat wil zeggen, bij het ontwikkelen van putten begraven in gesteente, waarvan de breuken als gevolg van eeuwenoude condensatie de reserves van het zuiverste ondergrondse water vormden.

Boren worden op de eenvoudigste manier vervangen - ze verwijderen het versleten deel en schroeven een nieuwe kroon op de kernpijp

De rots wordt gesneden met een kroon die met hoge snelheden draait. De rotatiesnelheid van de boor kan worden aangepast afhankelijk van de dichtheid van de ontwikkelde grond. De kroon “snijdt” de grond alleen langs de rand van een bijzondere cilinder, waarvan het centrale deel in de kernbuis wordt gedrukt.

Om de kern te verwijderen, wordt de boor naar de oppervlakte gebracht. De door hem opgevangen grond wordt letterlijk uit de kernboor geblazen met een luchtstroom naar het bovenste deel van de buis. Het blaasproces wordt versneld door met een voorhamer op de schaal te tikken.

Bij kernboren wordt een geboord kegelvormig gesteentesegment in de kernpijp geduwd. Om het te verwijderen, wordt de kernschil uit de loop getrokken door de boorkolom te demonteren. De kern wordt geblazen en uit de buis gestampt

Kolomboormachines tijdens het passeren van sterke rotsen hebben een hogere productiviteit dan matrix- en kegelbits. Dit komt door de hoge rotatiesnelheid van de boor, wat de mate van toegepaste ontwikkelingsinspanning vermindert.

Bovendien vernietigen de beitels de rots volledig die door de bailer moet worden "uitgeschept" of water moet pompen met een kop om het gezicht door te spoelen. In feite zul je twee keer, of zelfs drie keer, door hetzelfde segment moeten gaan: eerst vernietigen, dan wissen. Met kolomtechnologie kunt u in één keer door het gezicht gaan en het gezicht verwijderen.

Werktuigmachines en booreilanden

De keuze van een machine of booreiland wordt bepaald door het doel van de put en de diameter. De populariteit van de kernboormethode bepaalt de productie van booreilanden en gereedschapsmachines over de hele wereld. Zware tractoren, vrachtwagens en terreinwagens zijn geschikt voor installaties die zijn ontworpen voor proefboringen.

Het gebruik van zware rupstrekkers maakt kernboren mogelijk in gebieden met onbegaanbaarheid, wateroverlast en onstabiel terrein.

Meestal is boorapparatuur gemonteerd op klassieke MAZ-, KAMAZ- en Ural-auto's. Er zijn echter montagemogelijkheden voor lichtere apparatuur, die wordt gebruikt voor het boren van waterputten in privéconstructies.

Op handmatig roterend boren de kernpijp wordt vervangen door zijn historische voorganger - het glas. Deze schaal is een verkorte versie van de kernbuis met een puntige rand op de zool. Een glas wordt met de hand of met een motorboor in de grond gedraaid en alles wat erin wordt gestapeld, wordt naar de oppervlakte verwijderd.

Voor de mechanisatie van het handmatig boren van ondiepe putten en het vormen van gaten voor de installatie van hekken en krachtoverbrengingsmasten, worden benzine- en elektromotoren gebruikt. Ze melden rotatiebewegingen aan de boor of de kernbuis

Apparatuur voor het zinken en rangschikken van putten

Bij de implementatie van kernboren is apparatuur nodig waarmee u diepgaand kunt werken, een grote verscheidenheid aan soorten gesteenten kunt ontwikkelen en extraheren. Tijdens het werk moet worden gezorgd voor een periodieke stijging naar het oppervlak van het materiaal dat door het projectiel is vernietigd.

Standaard boorgereedschapset

Voor hoogwaardige werkprestaties vereist

• Kolomschalen. Ze worden zowel voor horizontaal boren als voor verticaal boren gebruikt. Met standaard kernbuizen is boren onder een hoek tot 45 graden mogelijk. Dunwandige kernschalen kunnen alleen worden gebruikt voor horizontaal sleufloos boren bij het leggen van communicatie.
• Kronen. Het is een steenvernietigend gereedschap dat is uitgerust met een kernbuis om het kernsnijden in gesteente te vergemakkelijken. Voor het boren van sedimentaire cohesieve en onsamenhangende bodems worden koperen kronen gebruikt. Voor het zinken van rotsen, het vormen van gaten in beton, asfalt, een bakstenen muur, worden hardmetalen kronen met diamantsnijders geproduceerd.
• Stalen behuizing. Ze zijn nodig voor het bekleden van de productie - de vorming van de boorput die gelijktijdig met de verdieping ervan wordt geproduceerd. Hun diameter is gelijk aan de diameter van de put. De behuizing voor wateropname wordt vooraf geselecteerd, met de nadruk op de diameter van de kernpijp en pomp, die volgens plan in de put zal worden bedreven.
• Hengels. Dit zijn smalle buizen die in elkaar zijn gedraaid. Gebruikt om de boorstring te bouwen. Simpel gezegd, ze worden afwisselend op de bovenkant van de kernbuis geschroefd, zodat deze een rotatiebeweging kan overbrengen op een diepte die de hoogte van het projectiel overschrijdt.De hoogte van de kernpijp + de hoogte van de reeks boorstangen = productiediepte.
• Sub Noodzakelijk om de verbinding van schroefdraadverbindingen met verschillende diameters die aanwezig zijn op de boorstangen te verzekeren, rotatorendoorspoelen oliekeerringen en andere accessoires.
• Spoelpluggen en afdichtingen. Met hun hulp wordt gezorgd voor de opkomst van het oppervlak van de vernietigde grond, als de selectie van een hele kern niet nodig is. In dit geval wordt water naar het gezicht gevoerd, waardoor de vernietigde grond onder druk op het dagoppervlak wordt weggespoeld.
• Beitels. Ze worden gebruikt om het boorgat op de moeilijkste plaatsen te verdiepen voor de doorgang van de kernboor. Bij het gebruik van een bit schakelen ze soms over van roterend boren naar schokboren.

De gepresenteerde tool is een standaardset voor boren met kerntechnologie. In sommige gevallen, afhankelijk van de complexiteit van de ontwikkeling, zijn mogelijk extra gereedschappen en apparatuur vereist.

Bij het verdiepen van de uitgraving wordt achtereenvolgens een reeks boorstangen op de bovenkant van de kernpijp geschroefd. Om het kernprojectiel naar het oppervlak te extraheren, wordt de staaf nadat de staaf is losgedraaid

Core ontwerp

Constructief kenmerk schelp tijdens kernboren is het vanwege het maximale behoud van de kernintegriteit en bestaat het uit een ringvormige opstelling rond de vrije doorgang. Een van de belangrijkste kenmerken is de coëfficiënt kernbemonstering. Het wordt gedefinieerd als de verhouding van de kerndiameter tot de buitendiameter van het gereedschap.

Het kernboorgereedschap is gestandaardiseerd, het verschilt voornamelijk alleen in diameter. Volgens de ontwerpkenmerken worden kernpijpen geclassificeerd in enkel en dubbel. Enkele schalen die zijn ontworpen om onder normale geologische omstandigheden te werken, zijn geweldig voor het ontwikkelen van waterputten.

Een dubbel gereedschap met een niet-roterende binnenpijp wordt alleen gebruikt bij geologische verkenning. Het is nodig om gesteentemonsters te extraheren die gemakkelijk kunnen worden vernietigd onder invloed van verschillende factoren. Hiermee kunt u een monster nemen in natuurlijke samenstelling, met een natuurlijk percentage mineralen en gesteente.

Bij bemonstering voor technisch en geologisch onderzoek, bij geologische exploratie en het boren van gaten voor de installatie van steunen voor krachtoverbrengingsleidingen, wordt een enkelkernige buis gebruikt

Alle kernpijpen zijn ontworpen voor het gebruik van spoelen, het toevoeren van boorspoeling naar de bodem en het spoelen van de put. Hun bovenkant is uitgerust met een technologisch gat waardoor water of een luchtstroom wordt geïnjecteerd.

Specificiteit van het snijdende deel van het projectiel

Elke kroon wordt gepresenteerd in de vorm van een ring met een schroefdraad bovenop, nodig voor het vastschroeven aan de kernbuis, en met snijtanden aan de onderkant. Op dit snijdende metalen onderdeel worden scharen gegoten of gelast.

Gebruik bij het boren de volgende kronen:

• Carbide - kleine snijtandengeribbeld.
• Diamond - Geïmpregneerd en kleine diamant.

Carbide snijelementen zijn ontworpen voor het boren van "zachte" grond. Met hun hulp worden alle soorten kleirotsen van elke consistentie, halfgesteente, vochtarm en vochtig zand met een dichte samenstelling en gemiddelde dichtheid geboord. Om door zandstenen en mergels te rijden, worden kronen met wolfraam-kobalt-snijtanden gebruikt.

Kleine snijtanden kronen zijn bedoeld voor het boren van gemiddelde hardheid van kleine rotsen schurend vermogen. Ze zijn uitgerust met achthoekige of vierkante uitstekers. Wanneer de snijtanden zich op verschillende hoogtes bevinden, wordt ook stapsgewijs slachten bereikt, waarvan de voordelen hierboven zijn beschreven.

Het gebruik van geribbelde kronen verbetert de circulatie van spoelvloeistof door de diameter van het boorgat te vergroten

Geribbeld kernbits ontworpen voor het boren van middelhard gesteente schurend vermogen. Snijders van dergelijke kronen bestaan ​​uit cilindrisch staal of prismatisch personeel met hardmetalen inzet. In dit geval vermindert zelfs in het geval van slijtage van de kroon de efficiëntie van zijn werk niet.

Kronen met diamantgereedschappen zijn ontworpen voor het boren van steen en halfgesteente van hoog schurend vermogen.

Om de sterkte en de schurende eigenschappen te vergroten, worden industriële diamanten tijdens het productieproces in de gegoten massa geperst. Onlangs zijn natuurlijke kristallen vaak vervangen door kunstmatig gekweekt

Het aantal ribben wordt bepaald door het ontwerp van de kroon en de diameter - ze kunnen van drie tot zes zijn. Versnelling van het proces van vernietiging van gesteente kan worden bereikt door de ribben omhoog te bewegen ten opzichte van het eindvlak van de kroon. Zo wordt een getrapte bodem verzekerd en wordt de doorgang van de spoelvloeistof vergemakkelijkt.

Wellbore behuizingsbuizen

Zowel kern- als mantelstalen buizen worden geproduceerd in overeenstemming met GOST 51682-2000. In exploratie- en engineeringgeologie worden ze gebruikt om de ineenstorting van de bodem onderaan te voorkomen, waardoor we niet zouden kunnen begrijpen op welke diepte de ene geologische laag wordt vervangen door een andere.

In opstelling van waterinlaatopeningen mantelbuizen vormen de wanden van de put. In de daaruit samengestelde omhulling wordt een andere operationele pijpserie ondergedompeld. Nu wordt het meestal gemaakt van plastic. Het productieomhulsel is voorzien van een filter voor het vasthouden van zandkorrels en fijn grind tijdens het verpompen.

De meest voorkomende zijn mantelbuizen met tepelverbindingen. Tegelijkertijd hebben buizen aan de ene kant een binnendraad en aan de andere kant een buitendraad. De draadstam is uiterst eenvoudig en snel te monteren.

Zowel kern- als mantelbuizen zijn van het ene uiteinde naar buiten, van het andere naar binnen geschroefd. Hierdoor kunt u de behuizing snel en eenvoudig monteren. De afmetingen van de schroefdraad zijn verenigd - elke behuizing kan als kernpijp dienen, schroef gewoon de kroon en de bovenkant erop

Er zijn mantelbuizen ontworpen voor lasverbindingen. Ze worden niet gebruikt in de privésector vanwege het moeizame proces van kolommontage.

Zowel mantel- als kernpijpen zijn gemaakt van staalkwaliteit 45 met sterktegroep "K". Om de weerstand tegen oppervlakteslijtage te vergroten, zijn de uiteinden van de buizen gehard. Afhankelijk van de gebruikte boorapparatuur en diameter dompelpomp in het apparaat van privé-waterinlaatopeningen worden buizen met een diameter van 100 tot 200 mm gebruikt.

Kernboorstadia

Voordat u met de werkzaamheden begint, moet u het kadastrale plan bestuderen en het werkoppervlak voorbereiden. Het is noodzakelijk om ongehinderde toegang tot de boorlocatie van zowel de boorinstallatie zelf als de machine te verzekeren met spoelvloeistof.

De volgende stap is het graven van een kuil met een inhoud van minimaal 2 kubieke meter - hierdoor wordt het gebruik van een extra tank vermeden. De put is ontworpen om grondwater en verbruikte spoelvloeistof af te voeren. Om het grootste deel van de stam te installeren, moet de grond worden geponst.

Vervolgens wordt de geselecteerde kroon verbonden met de kernboorpijp en de selectie mantelbuisdie zal verdiepen als ze verdiepen. De installatie moet stevig worden bevestigd, waarna de boorinstallatie wordt gelanceerd.

Kolomtechnologie met het wassen van de bodem van het water met de meest eenvoudige en snelle manier om de werkende schacht te bevrijden van de vernietigde rots

Terwijl de kernboor wordt verdiept en gevuld, wordt deze periodiek opgetild naar het dagoppervlak en gereinigd van grond die tijdens het boren door het gereedschap is opgevangen. Vervolgens kan de van de kern bevrijde kern weer in het gat van de put worden ondergedompeld om verder te boren.

Om de boorkolom omhoog te klimmen, bestaande uit een kernprojectiel en staven, gedemonteerd. Dat wil zeggen, de staaf na de staaf wordt achtereenvolgens gescheiden totdat de kernbuis uit de loop wordt verwijderd.

De beste optie voor het ontwikkelen van een put voor particuliere handelaren is kernboren, gevolgd door spoelen. In dit geval mogen geen monsters worden genomen. Het belangrijkste is om snel de loop te vormen en deze van slib te verwijderen ontwikkelingswerk voor de aanstaande operatie.

Voor het wassen kunt u elk water gebruiken, het is best geschikt uit een nabijgelegen vijver of rivier. Boren kan ook droog worden gedaan als er een zandput wordt ontwikkeld. Meestal is in dit geval een paar emmers water als boorvloeistof alleen voldoende om de schaal onderaan te koelen.

Volgens de kerntechnologie worden gaten geboord in beton- en gewapend betonconstructies, funderingen en bakstenen muren.

Bij het werken in los, vochtarm zand wordt het aanbevolen om vloeibaar glas of kleimassa toe te voegen om de wanden van het gat in de werkoplossing te versterken. In ieder geval, wanneer de boor met een onstabiele structuur door de horizon gaat, is het gerechtvaardigd om de wanden van de put te versterken met bekledingsbuizen.

Technologische kenmerken van het proces

Tijdens het verdiepen is het mogelijk om de snelheid van de boor aan te passen. Opgemerkt moet worden dat de lagen van sedimentair gesteente gemakkelijk overwinnen bij lage snelheden. Maar bij het passeren van de inheemse rotsformaties is een verhoging van de rotatiefrequentie vereist. Met de kernboormethode is het mogelijk om formaties van verschillende samenstellingen en van elke hardheid te passeren.

Er moet rekening mee worden gehouden dat het boorplatform zich op een voorbereid, genivelleerd horizontaal platform moet bevinden. De penetratiehoek kan worden aangepast als de diameter van het te ontwikkelen gat niet groter is dan 1 meter. Vervolgens wordt de verticaliteit van de productie ondersteund door de behuizing.

Bekistingsbuizen kunnen opnieuw worden gebruikt als ze direct na het zinken uit de mijn worden verwijderd. Een kernbuis is een herbruikbare schaal, wat niet gezegd kan worden voor kronen. Voor boren in de sedimentaire horizon zijn er minstens twee of zelfs meer nodig. Bij het bouwen van een put op kalksteen is het onmogelijk om het aantal gewiste kronen nauwkeurig te voorspellen.

Om de levensduur van de diamantkern te verlengen nadat deze is geïnstalleerd of vervangen, moet de bodem van de put worden gebeiteld. Deze maatregel zal de penetratiegraad aanzienlijk verhogen.

De boorinstallatie kan worden gemonteerd op voertuigen met een hoog draagvermogen of op een rups speciale uitrusting bij werkzaamheden op moeilijk terrein. Lichtere mobiele apparatuur kan worden gebruikt voor het kernboren van waterputten.

Voor- en nadelen van de kolommethode

Door de puntwerking van de kroon is nauwkeurig snijden en verwijderen van een enkele kern op het oppervlak langs de straal gegarandeerd. De technologie is geschikt voor het boren tot XII categorieën kunt u zowel haaks als haaks werken.

Een van de belangrijkste indicatoren van de kernmethode wordt beschouwd als hoge productiviteit en boorsnelheid.

Daarnaast zijn de volgende voordelen te onderscheiden:

• Het boorvolume bij gebruik van spoelvloeistof of proceswater is 85%;
• De introductie van actieve emulsies in de werkoplossing maakt het mogelijk om de wanden van de put in zijn oorspronkelijke staat te behouden;
• Door vermindering van axiale belastingen doordat het gesteente niet continu wordt vernietigd, wordt een verlaging van de energiekosten bereikt.
• Met deze methode kunt u met alle rotsen werken, inclusief basalt en graniet.
• Bij gebruik van de prefab mobiele machine is het mogelijk werkzaamheden uit te voeren op moeilijk bereikbare plaatsen.

Naast de voordelen heeft kernboren ook zijn nadelen:

• Bij het werken in gebroken rotsen treedt vaak kernverstopping op, wat ertoe leidt dat de buis moet worden verwijderd om deze uit te slaan.
• Tijdens het passeren van harde rotsen als gevolg van oververhitting en grijpen van de kroon wordt het snel dof. Om dit te voorkomen, moet koelvloeistof worden gebruikt en de toevoersnelheid worden verlaagd. Hierdoor wordt de boorsnelheid verlaagd.
• Een kleine doorsnede (tot 200 mm) boren maakt het gebruik van krachtig niet mogelijk onderdompelbaar pompen.

Bij het ontwikkelen van waterputten bij gebruik van een klei-oplossing tijdens het openen van het reservoir is de kans op verzilting van de aquifer groot.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video 1. De beginfase van het boren van putten volgens de kernmethode:

Video 2. Kernboren in granietgesteente:

De start van kernbooroperaties moet worden voorafgegaan door een economische berekening. Naleving van veiligheidsnormen en bedrijfsregels voor apparatuur minimaliseert het risico op falen, waardoor een hoge efficiëntie, boorsnelheid en lagere economische kosten worden gegarandeerd.

Wilt u alleen de bekende subtiliteiten van kolomtechnologie met u delen? Heeft u nuttige informatie over het onderwerp van het artikel? Schrijf opmerkingen in het onderstaande blokformulier, stel vragen en plaats foto's over het onderwerp van het artikel.