Методы бурения скважин на воду в твердых грунтах

Скальные (горные) породы – это грунты с жесткими цементационными и кристаллическими структурными связями. Бурение скважин в твердых грунтах осуществляется исключительно с использованием спецтехники, которая способна передать спускаемому рабочему органу требуемый крутящий момент и долбежное усилие. Различают 3-и способа механического воздействия на породы высокой прочности – ударный, вращательный и комбинированный.

Разрушение особо плотных грунтов ударным методом

Бурение скважины ведется всплошную за счет скалывания горной породы под воздействием специальных наконечников (по-другому «долото»). Удаление отколотых скальных фрагментов выполняется посредством сжатого воздуха, желоночного снаряда или подаваемой в шахту воды под высоким давлением. Долбежные наконечники приводятся в действие посредством троса (каната), либо металлических стержней-штанг. Когда прибегают к ударно-канатному методу? При разработке проходок большого диаметра в сложных гидрогеологических условиях с неустойчивыми плотными пластами.

Последовательность действий при таком способе бурения:

1. Долбление породы в разрабатываемом стволе.
2. Очистка скважины от образовавшегося бурового шлама (тартание).
3. Укрепление стенок шахты обсадными трубами.

Вращательное бурение горных пород

Практическая реализация методики основана на планомерном раздавливании и истирании твердого грунта вращающимся рабочим органом. Сплошное разрушение породы выполняется с использованием классического ротора, но к нему прибегают достаточно редко. Куда более востребованным является колонковое бурение, когда в грунте с жесткими связями прорезается кольцеобразный вертикальный канал при помощи пустотелой цилиндрической коронки, которая заполняется породой по мере вращательного погружения.

Рекомендуемые условия применения колонкового способа обустройства скважин:

• Планируемый диаметр ствола шахты – 34-219 мм.
• Крупнообломочные и монолитные основания.
• Все типы грунтов в мерзлом состоянии.

Комбинированный ударно-вращательный метод

Технология базируется на принципе работы перфоратора, когда частые и постоянные удары сопровождаются параллельным вращением коронки. Ключевое различие заключается в том, что долбежно-вращательное усилие сосредотачивается на конкретном «пятачке» бурения во избежание рассеивания разрушительной энергии на стенки проходки. Это очень важный момент, который нужно знать и понимать – воздействие силы ударов на тело проходки должно быть сведено к минимуму.

Применяемые рабочие агрегаты:

• Гидроперфораторы – универсальные механизмы, которые справляются с разными видами твердых пород.
• Погружные пневмоударники – характеризуются более высоким показателем крутящего момента, чем у гидроперфорирующих машин.

Если обобщить сказанное, то наиболее оптимальный способ обустройства скважин в скальных и мерзлых грунтах – комбинированное сочетание ударного и вращательного воздействия.