Forage de puits à vis: caractéristiques de la technologie et de la coque pour le forage et l'installation manuels

Le forage à vis de puits d'eau potable est aujourd'hui le moyen le plus populaire de forage sur le territoire des ménages privés. Il est possible d'organiser indépendamment un aquifère peu profond à l'aide d'un foret manuel en terre. Pour faciliter le travail, utilisez souvent des plates-formes de forage de petite taille avec un entraînement.

Nous expliquerons pourquoi cette méthode est si populaire. Voyons en quoi elle diffère des autres méthodes de forage, dans quelles situations elle est effectivement utilisée. L'article décrit en détail la technologie des vis et la conception des équipements de forage, ainsi que les outils de forage utilisés dans le forage manuel et mécanique.

Les spécificités du forage à la tarière

Un trou de forage est un travail à partir d'une forme cylindrique dans la croûte terrestre, qui a dans une large mesure une petite section transversale. Son début s'appelle la bouche, la surface latérale s'appelle les murs et le fond de la mine s'appelle le fond.

La méthode optimale de forage est choisie en tenant compte de la fonction du puits, du diamètre et de la profondeur souhaités. Il est important de prendre en compte les propriétés physicomécaniques des roches qui doivent passer dans le processus de formation de la prise d'eau.

La faisabilité technique et économique du forage dans des conditions spécifiques affecte également. Il s'agit d'une étape importante dans la conception des puits, au cours de laquelle les solutions technologiques de base sont déterminées - le type d'équipement utilisé et les modes de forage.

La faisabilité technique et économique de la méthode de forage à la tarière est déterminée en tenant compte de la qualité du puits, de sa durabilité, des conditions de construction ainsi que du coût

Lors de la conception et du forage subséquent de puits d'eau, il est nécessaire de se concentrer sur une utilisation à long terme. La capacité de maintenir un débit stable et une perméabilité à l'eau constante de la zone de fond pendant une longue période est importante.

Le processus de forage de puits comprend plusieurs opérations:

1. Destruction de la roche au fond, c'est-à-dire la séparation des particules du réseau.
2. Transport des déchets à la surface.
3. Préparer le puits pour son fonctionnement en nettoyant et en arrangeant le puits, ainsi que rinçage d'extraction d'eau.

L'efficacité du forage dépend directement des propriétés physiques et mécaniques fixées par la nature, à savoir: la densité d'addition, la porosité, la perméabilité des sols incohérents, la consistance des roches argileuses cohésives.

Il est conseillé d'utiliser le forage à la tarière pour percer des trous d'un diamètre de 60 mm à 200 mm et d'une profondeur ne dépassant pas 80 m dans des sols déconnectés et cohérents (catégorie Ⅰ-Ⅲ pour le forage). Pour couler dans une roche de dureté moyenne (catégorie Ⅳ-Ⅵ) il n'est pas pratique d'utiliser un foret à vis

Pour le forage de roche, caractérisé par des liaisons monolithiques et cristallines entre particules, cette méthode n'est pas adaptée. Plus les grains minéraux consolidés dans la roche sont forts, plus la destruction de ces derniers est importante.

Avantages et inconvénients de la méthode

Le forage à la tarière est utilisé dans l'industrie, le génie civil et forage manuel. Sa caractéristique distinctive est l'élimination de la roche détruite non pas par lavage de mélanges liquides ou gaz-liquide spéciaux, mais directement par les détails du projectile à vis.

Distinguer le forage à vis verticalement et horizontalement. La première méthode est utilisée pour la construction des aquifères, ainsi que pour la formation de trous pour les pieux. Le second - est utilisé lors de la pose de communications d'ingénierie sans tranchée.

Le forage rotatif sur roche molle est le plus rapide et le moins cher par rapport à d'autres méthodes.

Cette méthode fournit en même temps un taux de pénétration élevé dans les sols non rocheux jusqu'à une profondeur de 50 à 80 mètres, ce qui vous permet de former immédiatement les murs de travail en installant un train de cuvelage.

Un autre avantage est l'extraction des déchets à la surface sans soulever l'outil. Et encore une chose: comme aucun fluide de forage n'est nécessaire pour le forage à la tarière, il est utilisé avec succès dans les régions anhydres, et est également utilisé dans les périodes à prédominance de basses températures.

Aujourd'hui, le forage avec des agrégats de tarière est utilisé:

• Pour le dispositif de puits d'eau individuels;
• Dans la construction de fondations à partir de pieux vissés / forés;
• Pour l'installation de clôtures et de supports en béton armé;
• Lors de la pose de communications sans tranchée;
• Pour la construction de puits et de puits peu profonds.

Cependant, il existe également des inconvénients. Il est impossible de forer un puits dans des roches de haute dureté avec des vis. Lors de l'enfoncement dans des loams durs et semi-solides, des argiles avec des couches de calcaire, des complications peuvent survenir et lors du forage de roches abrasives, une grande consommation de forets est notée.

De plus, il y a une restriction sur la profondeur de production. Il est très difficile de construire un puits d'une profondeur de plus de 80 mètres de cette manière.

Technologie d'extraction verticale

La vis sans fin est une tige de forage à haute résistance avec une spirale enroulée, qui sert de convoyeur à vis vertical. Sous l'action de la charge axiale, la partie active du foret est introduite dans la roche et la détruit par coupe et desserrage. Dans le même temps, la perceuse à vis alimente les déchets en spirale.

Le processus de nettoyage des puits est continu et parallèle à la destruction de la roche. Séparé du fond du sol tombe sur une vis tournant à grande vitesse

Sous l'action des forces centrifuges, le sol ameubli remonte les pales du train de tiges. La remontée est due au glissement en spirale, car le frottement du sol sur la vis est moindre que sur les parois du puits.

Ainsi, la roche détruite est livrée dans un état concassé du fond à la surface et est jetée à travers la tête de puits.Avec un transport simple, le sol remplit 30 à 40% de l'espace total entre les virages.

Les paramètres des colonnes à vis doivent permettre une montée rapide de toute la masse de terre détruite par la vis. Cependant, pendant le forage, une partie du sol ameubli s'effondre vers le visage. Par conséquent, lors du forage à la tarière, un nettoyage plus poussé du canon est requis et, une fois terminé, un lavage obligatoire est requis.

Forage horizontal à vis sans fin

Lors de l'installation d'utilitaires à diverses fins fonctionnelles sous des obstacles (autoroutes, voies ferrées, forêts), un forage à vis sans fin dirigé horizontalement est utilisé.

Au stade initial des travaux, deux puits sont creusés - celui de départ (de travail) et celui de réception. Ils doivent être au même niveau que le puits conçu. Après cela, l'équipement nécessaire est descendu dans la fosse de travail et monté.

Pour le forage à vis sans fin dans le sens horizontal, des installations de grande taille avec un rotateur de forage mobile avec un couple accru sont utilisées

Un tel équipement a une longue course d'avance et est équipé d'une tête de forage résistante à l'usure en acier fortement allié. Il dispose également d'une sonde pour suivre le forage. En recevant des signaux vers le moniteur, l'opérateur contrôle le processus et peut ajuster la direction du mouvement, ainsi que l'angle d'inclinaison de la tête de forage.

Lorsque la tarière entre dans la fosse de réception, c'est-à-dire le point final selon le projet, la perceuse est retirée. Au lieu de cela, l'expanseur et le tuyau sont fixes. Après cela, la rotation des lames dans la direction opposée est commencée pour serrer le tuyau dans le puits fini. À la fin des travaux de forage, une installation de vis est retirée de la fosse de départ.

La méthode sans tranchée permet de poser des canalisations pour les communications sous les eaux souterraines jusqu'à 80 m de long.En outre, tous les travaux complexes sont effectués sans le développement laborieux de tranchées, ce qui permet de minimiser le temps d'exécution et de réduire les coûts financiers.

Le forage à vis horizontal est utilisé lors de la pose de canalisations sous pression et de l'installation de systèmes de communication dans des zones où la pose par d'autres méthodes est impossible. Avantage principal pose sans tranchée - rentabilité. De plus, il n'est pas nécessaire d'utiliser du béton ou d'autres polymères pour maintenir la stabilité de la mine finie.

Caractéristiques du forage dans différentes roches

Les paramètres technologiques de base du forage de puits sont la charge axiale et la vitesse de rotation de la vis du convoyeur à vis. Lorsque la charge augmente, le taux de pénétration augmentera certainement, ce qui peut conduire à diverses situations d'urgence.

Par conséquent, il est impératif de s'assurer que le volume de roche séparé par unité de temps ne dépasse pas la capacité du convoyeur. Sinon, des embouteillages se forment dans les virages.

La vitesse de forage de la tarière dépend directement des propriétés du sol, de la profondeur et du diamètre du puits, du nombre de tours de la colonne, de la charge axiale sur le fond, de la conception de l'outil utilisé pour détruire la roche

En règle générale, les roches d'argile argileuse, les sables meubles et de densité moyenne sont forés sans poussée forcée. L'outil à vis est introduit dans le sol sous son propre poids, ainsi qu'en raison de la force réactive résultant de l'apport de stériles à l'embouchure d'une mine cylindrique.

Des charges axiales allant jusqu'à 5 kN sont généralement créées lors du forage de démarrage d'un puits, lors du forage dans des loams sableux solides, des loams, des argiles, des mudstones et des siltstones. La fréquence de rotation des colonnes ne doit pas dépasser 1,7-3,3 s^-1.

À des fréquences plus élevées, des vibrations se produisent à l'intérieur, ce qui peut entraîner une perte de connexion entre les maillons du train de tiges. En conséquence, le foret restera au fond, il est presque impossible de l'obtenir, ce qui signifie qu'il devra forer une nouvelle mine. Et à basses fréquences, le transport des sols résiduaires vers le haut est très difficile.

Avec l'augmentation de la dureté des roches, les charges axiales augmentent. Le forage dans les sols graveleux et graveleux, les loams gelés, les sables saturés d'eau, les siltstones avec inclusion de quartz est effectué avec une charge axiale de 8-10 kN par bit et une vitesse de rotation de la colonne de 1,3-2,2 s^-1.

Les cailloux et les roches avec l'inclusion de rochers par la méthode de la tarière ne sont pas forés. Ces fragments de roche arrondis sont détruits au ciseau et remontés à la surface par une écope.

Le forage dans des sables de différentes densités et degrés de saturation avec de l'eau, du gravier et des dépôts de gravier est effectué à des vitesses élevées et en même temps renforce les parois de l'enveloppe avec l'enveloppe.

Le passage des vis à travers les argiles plastiques souples et fluides est souvent compliqué par la formation de bouchons. Lorsque des particules d'argile collent à l'outil à vis, l'approfondissement du puits s'arrête, le transport de la roche épuisée est très difficile

Pour éviter cela, réduisez la vitesse de forage au minimum possible, allumez la corde et ajoutez de l'eau au puits. De plus, dans une situation similaire, le soulèvement périodique de l'outil de forage à la surface et le nettoyage du limon adhérent sont utiles.

Outils de forage de tarière

Les outils de forage à la tarière des puits par type de construction se distinguent par le nombre de tours et la géométrie de la pièce de coupe. Pour le forage dans les loams et loams sableux solides et semi-solides, des coquilles de forage sont souvent utilisées, dont le bord est équipé d'incisives supplémentaires.

Le plus souvent, une seule vis de démarrage sans ajout est utilisée pour conduire la prise d'eau privée pour les commerçants privés, comme le forage aura des roches sédimentaires cohésives et incohérentes. Lors de l'approfondissement, l'outil est simplement étendu avec des tiges de forage.

Dans ce cas, le projectile est retiré du puits de forage tous les 0,5 à 0,7 m pour dégager le foret lui-même et le fond de la roche détruite. Il s'agit d'une option de forage plus économique, mais aussi plus laborieuse.

Pour forer des rochers et des cailloux qui peuvent être trouvés dans les sols sédimentaires, ils passent à la méthode de la corde de choc. En règle générale, un burin en acier à outils est utilisé à cet effet. Cet exercice, pointé du bas, est «projeté» dans le visage avec force jusqu'à ce qu'il détruise la «barrière solide».

Après la destruction du galet ou du rocher, les fragments sont enlevés à la surface avec un verre (tube central) ou écope. Ensuite, ils passent à nouveau à la méthode à vis. Le plus souvent, pour forer une mine, il faut utiliser plusieurs méthodes de forage en combinaison.

Lors du forage de sables meubles et de loams mous, des tarières de forage sont utilisées avec des lames tournées vers le bas pour des angles de 30 à 60 °, et pour le forage dans des formations d'argile cohésives - 90 °.

Structurellement, la tarière est un tuyau ou une longue barre / tige solide avec une spirale enroulée

Cette spirale est obtenue en enroulant du ruban en acier à haute résistance d'un diamètre de 5-7 mm sur un mandrin à vis. Il est tendu sur un tube / tige, puis soudé.

Plus le diamètre du tuyau de base est grand, plus la capacité de transport de la vis est faible. Cependant, le diamètre du produit long est limité par la résistance mécanique de la vis, ainsi que la technologie de sa fabrication.

Aujourd'hui, deux types de vis sont fabriqués:

• Avec un trou central, c'est-à-dire creux;
• Pondéré - pas de trou.

Pour minimiser l'usure du convoyeur à vis lors du forage dans les roches abrasives, une bande d'acier est vissée sur le bord extérieur ou une couche métallique est déposée sur la surface.

À des vitesses élevées de forage de la tarière au-dessus de la coque, un adaptateur spécial avec enroulement bidirectionnel en bande d'acier est fixé. Dans ce cas, la majeure partie de la roche tombe sur un convoyeur à vis sans broyage.

A l'extrémité du tuyau avec une spirale enroulée, les éléments de connexion sont nécessairement soudés. Il existe deux types de connexion à vis: sans filetage et fileté.Dans le premier cas, les vis sont reliées à des verrous d'embrayage et maintenues au détriment des doigts métalliques avec des pinces, dans le second cas - par vissage.

La connexion filetée des vis dans le train de tiges permet de mécaniser leur connexion et déconnexion lors des opérations de levage, lors de l'alimentation en liquide de la face. Mais il y a un inconvénient important - il n'y a pas de possibilité de rotation inverse des vis dans ce cas. Et par conséquent, une connexion sans fil est devenue plus répandue.

Les appareils de forage spéciaux, en règle générale, comprennent un ensemble de vis de différents diamètres.

Les plus efficaces sont les tarières avec un trou central à travers lequel l'air ou l'eau est fournie au visage. Cela permet de réduire le frottement de la roche à la surface du convoyeur à vis.

Des vis creuses avec un type de connexion filetée sont utilisées lors du forage avec une purge, pour pomper de l'eau lors de l'excavation de travaux cylindriques dans la croûte terrestre, pour installer une charge dans des puits géophysiques, pour pomper du béton dans des ouvertures sous des pieux. Ils peuvent également être utilisés comme boîtier.

Lors du forage avec une face continue, le canal central est bloqué avec un outil de forage sur une corde.

Présentation de Drilling Rig

Pour le forage de vis, utilisez outils à mainet installations mécanisées. La conception la plus simple est une foreuse manuelle. Il se compose d'une tige / conduite avec un couteau en forme de vis et une poignée en T fixée rigidement.

Ce type d'outil de forage est vissé dans le sol comme un tire-bouchon. En train de conduire une mine, elle est augmentée avec des barres. Les tarières de terre manuelles sont pliables de sorte qu'il est plus pratique de les transporter dans des voitures particulières. Il vous permet également de modifier la longueur du train de tiges de tarière.

Avec un outil à main, vous pouvez faire des trous jusqu'à 2 mètres de profondeur avec un diamètre ne dépassant pas 20 centimètres. Il existe des perceuses à moteur à essence ou à entraînement électrique. Leur conception comprend un convoyeur à vis, c'est-à-dire une vis et un moteur avec une boîte de vitesses. La rotation de l'arbre du moteur assure le mouvement de la vis sans fin.

À l'aide d'un outil électrique en présence de tiges de forage pour la construction, vous pouvez forer des puits jusqu'à 25 mètres de profondeur. Avec un diamètre allant jusqu'à 30 centimètres, il est utilisé pour l'installation de poteaux d'éclairage public, pour l'installation de piliers de clôtures, de puits pour l'inspection de la fondation, de la base du sol.

Le forage de puits d'eau sur le territoire des ménages privés et la formation de trous de grand diamètre pour la fondation du pieu sont effectués par des machines portables de petite taille ou des plates-formes de forage utilisant un équipement mobile

Les unités mobiles sont des machines de petite taille avec un moteur électrique ou à gaz. Avec leur aide, vous pouvez rapidement percer bien pour donner préparer un grand nombre de fosses pour des supports à diverses fins fonctionnelles.

Souvent, ces appareils de forage sont fabriqués sous la forme d'une remorque pour voitures particulières afin de faciliter le transport vers le lieu de travail.

Dans la construction civile et industrielle, pour la formation d'ouvrages de grande profondeur et de grand diamètre, des équipements spéciaux à vis sont utilisés, fixés sur des équipements mobiles - camions, tracteurs.

Il est utilisé dans l'installation de pylônes pour les lignes électriques à haute tension et les poteaux d'éclairage public, lors de l'installation de pylônes pour les stades, les centres sportifs, les installations industrielles et les aérodromes. De plus, à l'aide de plates-formes de forage à vis, les clôtures à rainure et languette sont construites sur des équipements mobiles et des pieux vissés sont installés.

Vidéo utile sur le sujet

Forage à la tarière d'un puits d'eau de 20 m de profondeur dans un foyer privé:

Cette vidéo montre la technologie du forage horizontal de puits à vis sans fin pour la pose de communications sous la route:

Le dispositif de pieux avec une vis sans fin de grand diamètre avec un canal central.Pour le travail, la foreuse Bauer BG-30 et la pompe à béton fixe Liebherr haute performance sont utilisées:

La méthode à vis fournit des taux élevés de forage de puits. Le développement du puits et l'apport de terre résiduelle du fond à l'embouchure du développement se déroulent simultanément et en continu, ce qui fait gagner du temps, et les efforts des foreurs, et les fonds investis dans le projet. Par conséquent, la méthode de forage à vis est également populaire.

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