Kaivojen kairaporaus: tekniikan ominaisuudet ja työkalu poraukseen käsin ja asennuksen avulla

Juomaveden kaivojen poraus kairauksella on nykyään suosituin porausmenetelmä yksityisten kotitalouksien alueella. Matalan vettä kantavan kaivon voi tehdä itse käsiporakoneella. Työn helpottamiseksi käytetään usein pienikokoisia vetolaitteita.

Kerromme sinulle, miksi tämä menetelmä on niin suosittu. Katsotaanpa, miten se eroaa muista porausmenetelmistä ja missä tilanteissa sitä on tehokasta käyttää. Artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti kairatekniikka ja porauslaitteiden suunnittelu sekä manuaalisessa ja mekaanisessa porauksessa käytettävät poraustyökalut.

Kairaporauksen erityispiirteet

Porareikä on maankuoressa oleva lieriömäinen kaivaus, joka suuresta laajuudestaan ​​huolimatta on poikkileikkaukseltaan pieni. Sen alkua kutsutaan suuksi, sivupintaa kutsutaan seiniksi ja kaivauksen pohjaa kutsutaan kasvoksi.

Optimaalinen porausmenetelmä valitaan ottaen huomioon kaivon toiminnallinen tarkoitus, vaadittu halkaisija ja syvyys. On tärkeää ottaa huomioon kivien fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet, jotka on läpäistävä vedenottokaivoa muodostettaessa.

Myös porauksen tekninen ja taloudellinen toteutettavuus tietyissä olosuhteissa vaikuttaa. Tämä on merkittävä vaihe kaivon suunnittelussa, jonka aikana selvitetään teknologiset perusratkaisut - käytetyt laitteet ja poraustavat.

Kierukkaporausmenetelmän tekninen ja taloudellinen toteutettavuus määritetään ottaen huomioon kaivon laatu, kestävyys, rakennusehdot ja hinta

Vedenottokaivoja suunniteltaessa ja myöhemmin porattaessa on syytä keskittyä erityisesti pitkäaikaiseen käyttöön. Kyky ylläpitää pohjareikävyöhykkeen vakaa virtausnopeus ja jatkuva vedenläpäisevyys pitkän ajan kuluessa on tärkeää.

Kaivon porausprosessi sisältää useita työvaiheita:

1. Kiven tuhoaminen pinnalla, eli hiukkasten erottaminen massiivista.
2. Jätemaan kuljetus maan pinnalle.
3. Kaivon valmisteleminen käyttöön puhdistamalla ja varustamalla kaivon poraus sekä vedenottoakselin pesu.

Kairauksen tehokkuus riippuu suoraan luonnon fysikaalisista ja mekaanisista ominaisuuksista, nimittäin irtotiheydestä, huokoisuudesta, ei-kohesiivisen maaperän vedenläpäisevyydestä ja savimaisten koheesiokivien koostumuksesta.

Kierukkaporausta suositellaan porattaessa kaivoja, joiden halkaisija on 60 mm - 200 mm ja joiden syvyys on enintään 80 m löysässä ja koossapitoisessa maassa (Ⅰ-Ⅲ porausluokka). Keskikovaan kiviin (luokka Ⅳ-Ⅵ) tunkeutumiseen ei ole suositeltavaa käyttää ruuviporaa

Tämä menetelmä ei sovellu poraamaan kiviä, joille on ominaista kiinteys ja kiteiset hiukkasten väliset yhteydet. Mitä tiukemmin mineraalirakeita on lujittunut kallioon, sitä enemmän työtä sen tuhoamiseen kuluu.

Menetelmän edut ja haitat

Kierukkaporausvaihtoehtoa käytetään teollisuudessa, maa- ja vesirakentamisessa ja kaivojen manuaalinen poraus. Sen erottuva piirre on tuhoutuneen kiven poistaminen ei pesunesteellä tai erityisillä kaasu-neste-seoksilla, vaan suoraan kairan ammuksen osilla.

Siellä on pysty- ja vaakasuuntainen kairaporaus. Ensimmäistä menetelmää käytetään vettä kantavien kaivojen rakentamiseen sekä paalujen reikien muodostamiseen. Toista käytetään asennettaessa apuohjelmia kaivattomalla menetelmällä.

Pyörivä poraus pehmeissä kivissä on nopein ja edullisin verrattuna muihin menetelmiin

Tämä menetelmä tarjoaa samanaikaisesti suuren tunkeutumisnopeuden ei-kivisessä maaperässä 50-80 metrin syvyyteen, jolloin voit muodostaa välittömästi kaivannon seinät asentamalla kotelonauhan.

Toinen plus on jätemaan poistaminen pintaan ilman työkalua nostamatta. Ja vielä yksi asia: koska kairaporaus ei vaadi huuhtelunestettä, sitä käytetään menestyksekkäästi vedettömillä alueilla, ja sitä käytetään myös aikoina, jolloin alhaiset lämpötilat ovat vallitsevia.

Nykyään porausruuviyksiköillä käytetään:

• Yksittäisten vesikaivojen asentamiseen;
• Kun rakennat perustuksia ruuvi-/porapaaluista;
• Aitojen ja teräsbetonitukien asennukseen;
• Suorittaessasi kaivatonta viestintäasennusta;
• Matalien kaivojen ja kaivojen rakentamiseen.

On kuitenkin myös haittoja. On mahdotonta porata kaivoa kaivoilla korkeakoviin kiviin. Porattaessa kovaa ja puolikiinteää savia, savia, jossa on kalkkikivikerroksia, voi syntyä komplikaatioita, ja hankaavia kiviä porattaessa porauslaitteita kuluu paljon.

Lisäksi kaivauksen syvyyttä on rajoitettu.Yli 80 metriä syvän kaivon rakentaminen tällä tavalla on erittäin vaikeaa.

Pystytunnelointitekniikka

Kaira on erittäin luja, spiraalilla varustettu poraputki, joka toimii pystysuorana ruuvikuljettimena. Aksiaalisen kuormituksen vaikutuksesta poranterän työosa tunkeutuu kallioon ja tuhoaa sen leikkaamalla ja löysäämällä. Samalla kairapora syöttää jätemaata ruuvikierteeseen.

Kaivon puhdistusprosessi on jatkuva ja samansuuntainen kiven tuhoutumisen kanssa. Pinnasta erotettu maa putoaa suurella nopeudella pyörivälle kairalle.

Keskipakovoimien vaikutuksesta löystynyt maa kohoaa ylöspäin poranterän teriä pitkin. Nosto tapahtuu liukumisen seurauksena spiraalissa, koska maaperän kitka kairassa on pienempi kuin kaivon seinillä.

Siten tuhoutunut kivi toimitetaan murskattuna pinnalta pintaan ja heitetään ulos kaivonpään kautta. Helpon kuljetuksen ansiosta maaperä täyttää 30-40 % välitilan kokonaistilavuudesta.

Kairapylvään parametrien tulee varmistaa koko ruuvin tuhoaman maamassan nopea nosto. Kairattaessa osa löystyneestä maaperästä putoaa takaisin pohjalle. Siksi kairaporausta suoritettaessa vaaditaan tynnyrin tehokkaampaa puhdistusta, ja sen valmistuttua vaaditaan pakollinen huuhtelu.

Vaakasuuntainen kairaporaus

Asennettaessa sähkölinjoja erilaisiin toiminnallisiin tarkoituksiin esteiden alle (moottoritiet, rautatiet, metsät), käytetään vaakasuoraan suunnattua kairaporausta.

Työn alkuvaiheessa kaivetaan kaksi kuoppaa - aloitus (työ)kuoppa ja vastaanottokuoppa.Niiden on oltava samalla tasolla kuin suunniteltu kaivo. Tämän jälkeen tarvittavat laitteet lasketaan työkaivoon ja asennetaan.

Kierukkaporaukseen vaakasuunnassa käytetään suurikokoisia asennuksia, joissa on liikuteltava poran rotaattori, jolla on lisääntynyt vääntömomentti

Tällaisissa laitteissa on suuri syöttöisku ja se on varustettu kulutusta kestävällä poranpäällä, joka on valmistettu korkeaseosteisesta teräksestä. Siinä on myös porauksen seurantaanturi asennettuna. Vastaanottamalla signaaleja monitoriin, käyttäjä ohjaa prosessin etenemistä ja voi säätää liikkeen suuntaa sekä poran pään kaltevuuskulmaa.

Kun kaira tulee vastaanottokuoppaan eli projektin mukaiseen päätepisteeseen, pora poistetaan. Sen sijaan laajennus ja putki on kiinnitetty. Tämän jälkeen teriä pyöritetään vastakkaiseen suuntaan putken vetämiseksi valmiiseen kaivoon. Kairauksen päätyttyä kaira-asennus poistetaan aloituskuopasta.

Kaivamaton menetelmä mahdollistaa kommunikaatioputkien laskemisen pohjaveden tason alapuolelle jopa 80 m pituudelta. Lisäksi kaikki monimutkaiset työt suoritetaan ilman työvoimavaltaista kaivausta, mikä mahdollistaa suoritusajan minimoimisen ja taloudellisten kustannusten minimoimisen.

Vaakasuoraa kairaporausta käytetään paineputkia ja viestintäjärjestelmiä asennettaessa kohteisiin, joissa asennus muulla tavalla ei ole mahdollista. Tärkein etu kaivamaton asennus – kannattavuus. Lisäksi ei ole tarvetta käyttää bentoniittia tai muita polymeerejä valmiin kaivauksen stabiilisuuden ylläpitämiseksi.

Eri kivien porauksen ominaisuudet

Kaivon porauksen teknologiset perusparametrit ovat aksiaalinen kuorma ja ruuvikuljettimen pyörimisnopeus. Kuorman kasvaessa tunkeutumisnopeus varmasti kasvaa, mikä voi johtaa erilaisiin hätätilanteisiin.

Siksi on välttämätöntä varmistaa, että ruuvin erottama kiven tilavuus aikayksikköä kohti ei ylitä kuljettimen tuottavuutta. Muuten käännöksiin muodostuu tulppia.

Kairaporauksen nopeus riippuu suoraan maaperän ominaisuuksista, kaivon syvyydestä ja halkaisijasta, pylvään kierrosten lukumäärästä, pohjan aksiaalisesta kuormituksesta ja kiven tuhoamiseen käytetyn työkalun suunnittelusta.

Muoviset savikivet, löysät ja keskitiheyksiset hiekkat porataan pääsääntöisesti ilman pakotettua aksiaalista kuormitusta. Kierukkatyökalu työnnetään maahan oman painonsa alaisena sekä reaktiivisen voiman ansiosta, joka syntyy, kun jätekiveä syötetään sylinterimäisen aukon suuhun.

Jopa 5 kN:n aksiaalikuormitus syntyy yleensä kaivon alkuporauksen yhteydessä, kun porataan kovia hiekkasaveja, savea, savea, liejua ja aleuria. Pylvään pyörimistaajuus ei saa ylittää 1,7-3,3 s^-1.

Korkeammilla taajuuksilla esiintyy sisäistä tärinää, mikä voi saada poranauhalenkit löystymään. Tämän seurauksena pora pysyy pohjassa, on melkein mahdotonta saada sitä ulos, mikä tarkoittaa, että joudut porata uusi työ. Matalilla taajuuksilla jätemaan kuljettaminen huipulle on erittäin vaikeaa.

Kiven kovuuden kasvaessa aksiaaliset kuormat kasvavat.Kairaus sora- ja murskatussa maaperässä, jäätyneessä savessa, vedellä kyllästetyssä hiekassa, aleikivissä, joissa on kvartsisulkeumat, suoritetaan aksiaalikuormalla 8-10 kN per pala ja pilarin pyörimisnopeudella 1,3-2,2 s^-1.

Kiviä ja lohkareita sisältäviä kiviä ei porata kairamenetelmällä. Nämä pyöreät kallionpalaset tuhotaan taltalla ja nostetaan pintaan taltalla.

Poraus eri tiheydeltään ja kyllästymisasteiltaan vedellä, soralla ja kivimurskeilla tehdään suurilla nopeuksilla ja samalla kaivannon seinät vahvistetaan kotelorakenteilla.

Poraus kairalla pehmeän muovin ja nestemäisen saven läpi vaikeuttaa usein tulppien muodostumista. Kun savihiukkaset tarttuvat ruuvityökaluun, kaivon syveneminen pysähtyy ja jätekiven kulkeutuminen huipulle vaikeutuu.

Tämän välttämiseksi laske porausnopeus mahdollisimman pieneksi, kävele kolonnilla ja lisää vettä kaivoon. Myös tällaisessa tilanteessa poraustyökalun säännöllinen nostaminen pintaan ja sen puhdistaminen tarttuvasta savista auttaa.

Kaira poraustyökalu

Työkalut kaivojen poraukseen suunnittelutyypin mukaan erottuvat kierrosten lukumäärästä ja leikkausosan geometriasta. Koviin ja puolikiinteisiin hiekkasaveihin ja -savuihin tunkeutumiseen käytetään usein poraustyökaluja, joiden reunat on varustettu lisäleikkureilla.

Useimmiten yksityisten omistajien vedenottokaivun ajamiseen käytetään vain yhtä käynnistysruuvia ilman lisäyksiä, koska Sedimenttisiä koheesioita ja ei-kohesiivisia kiviä on porattava. Syvennyksen aikana työkalua pidennetään yksinkertaisesti poratangoilla.

Tässä tapauksessa ammus poistetaan kaivon reiästä 0,5 - 0,7 m välein itse porauksen ja tuhoutuneen kiven pohjan tyhjentämiseksi. Tämä on taloudellisempi, mutta myös työvoimavaltaisempi porausvaihtoehto.

Sedimenttimaassa olevien lohkareiden ja kivien poraamiseksi ne siirtyvät iskuköysimenetelmään. Yleensä tähän käytetään työkaluteräksestä valmistettua talttaa. Tämä pora, joka on suunnattu alapäähän, "heitetään" voimakkaasti kasvoille, kunnes "kiinteä este" on tuhoutunut.

Kiven tai lohkareen tuhoutumisen jälkeen sirpaleet poistetaan pintaan lasilla (ydinputki) tai äyskäri. Sitten he siirtyvät uudelleen ruuvimenetelmään. Useimmiten kaivoksen kaivamiseen on käytettävä useita porausmenetelmiä yhdessä.

Porattaessa irtonaista hiekkaa ja pehmeitä savikiveä käytetään ruuviporaa, jonka terät on käännetty pohjaa kohti 30-60º kulmassa, ja porattaessa tiiviissä savikivessä - 90º.

Rakenteellisesti kaira on putki tai pitkä kiinteä sauva/tanko, jossa on kierretty spiraali

Tämä spiraali saadaan kelaamalla halkaisijaltaan 5-7 mm korkealujuista teräsnauhaa ruuvikaran päälle. Se venytetään putkeen/tankoon ja sitten hitsataan.

Mitä suurempi pohjaputken halkaisija on, sitä pienempi on kairan kuljetuskapasiteetti. Pitkän tuotteen halkaisijaa rajoittavat kuitenkin ruuvin mekaaninen lujuus sekä sen valmistustekniikka.

Nykyään valmistetaan kahdenlaisia ​​ruuveja:

• Keskireiällä, eli ontolla;
• Painotettu - ilman reikää.

Kuljettimen ruuvin kulumisen minimoimiseksi hankaavia kiviä porattaessa ruuvataan teräsnauha ulkoreunaan tai sulatetaan metallikerros pintaan.

Suurilla kairan porausnopeuksilla ammuksen yläpuolelle kiinnitetään erityinen adapteri, jossa on kaksisuuntainen teräsnauhakäämitys. Tässä tapauksessa suurin osa kivestä putoaa ruuvikuljettimelle ilman hiontaa.

Kierretyn putken päässä on liitoselementit hitsattava. Ruuviliitoksia on kahta tyyppiä: kierteetön ja kierre. Ensimmäisessä tapauksessa ruuvit yhdistetään kytkentälukoilla ja kiinnitetään metallitapeilla puristimilla; toisessa tapauksessa ruuvaamalla.

Kairaruuvien kierreliitos poranauhaan mahdollistaa niiden liittämisen ja irrottamisen mekanisoinnin laukaisutoimenpiteitä suoritettaessa ja nestettä syötettäessä kasvoille. Mutta on myös merkittävä haitta - tässä tapauksessa ruuveja ei ole mahdollista kääntää taaksepäin. Siksi kierteettomat liitokset ovat yleistyneet.

Erikoisporauslaitteet sisältävät yleensä joukon halkaisijaltaan erikokoisia kaira.

Tehokkaimmat ovat kairat, joissa on keskellä oleva reikä, jonka kautta ilma tai vesi johdetaan kasvoille. Tämä mahdollistaa kiven kitkan vähentämisen ruuvikuljettimen pinnalla

Kierreliitoksella varustettuja onttoja kairaa käytetään porattaessa puhalluksella, veden pumppaamiseen ajettaessa sylinterimäisiä aukkoja maankuoreen, panoksen asentamiseen geofysikaalisiin kaivoihin, betonin pumppaamiseen paalujen reikiin. Niitä voidaan käyttää myös koteloina.

Porattaessa jatkuvalla pinnalla keskikanava lukitaan köyteen kiinnitetyllä poraustyökalulla.

Yleiskatsaus porauslaitteisiin

Kierukkaporaukseen käytetään molempia Käsityökalutja mekanisoidut asennukset. Yksinkertaisin malli on käsikäyttöinen maapora.Se koostuu tangosta/putkesta, jossa on ruuvin muotoinen terä ja jäykästi kiinnitetty T-muotoinen kahva.

Tämäntyyppinen poraustyökalu ruuvataan maahan kuin korkkiruuvi. Kaivuprosessin aikana sitä laajennetaan tangoilla. Käsikäyttöiset maaporat on tehty kokoontaitettaviksi, jotta niitä olisi mahdollisimman kätevä kuljettaa henkilöautoissa. Tämä mahdollistaa myös ruuvin porauslangan pituuden muuttamisen.

Käsityökaluilla voit tehdä jopa 2 metrin syvyisiä reikiä, joiden halkaisija on enintään 20 senttimetriä. Tarjolla on myös bensiini- tai sähkökäyttöisiä moottoriporakoneita. Niiden suunnittelu sisältää ruuvikuljettimen eli kairan ja moottorin vaihteistolla. Moottorin akselin pyöriminen varmistaa kairan liikkeen.

Käytettävän työkalun ja pidennysporatankojen avulla on mahdollista porata kaivoja jopa 25 metrin syvyyteen. Halkaisijaltaan jopa 30 senttimetriä sitä käytetään valaisinpylväiden asennukseen kadulle, aitapylväiden, perustusten tarkastuskuoppien ja maaperustojen asentamiseen.

Vesikaivojen poraus kotitalouksien alueelle ja halkaisijaltaan suurien reikien muodostaminen paaluperustalle suoritetaan kannettavilla pienikokoisilla koneilla tai porauslaitteilla liikkuviin laitteisiin

Liikkuvat yksiköt ovat pieniä koneita, joissa on sähkö- tai bensiinimoottori. Niiden avulla voit nopeasti porata hyvin kesäasunnoksi valmistaa suuri määrä reikiä tukia varten erilaisiin toiminnallisiin tarkoituksiin.

Usein tällaiset porauslaitteet valmistetaan henkilöautojen perävaunun muodossa helpottamaan kuljetusta työmaalle.

Siviili- ja teollisuusrakentamisessa suuren syvyys- ja halkaisijan työstöjen muodostamiseksi käytetään erityisiä ruuvilaitteita, jotka on kiinnitetty liikkuviin laitteisiin - kuorma-autoihin, traktoreihin.

Sitä käytetään asennettaessa tukia suurjännitelinjoille ja katuvalaistuspylväille, asennettaessa aitatukia stadioneille, urheilukeskuksille, teollisuuslaitoksille ja lentokentille. Lisäksi he rakentavat kaivoihin peltipaalutusaitoja ja asentavat ruuvipaaluja käyttämällä liikkuviin laitteisiin asennettuja kairaporauslaitteita.

Hyödyllinen video aiheesta

20 m syvän vesikaivon poraus omakotitalon alueella:

Tämä video näyttää kaivon vaakasuuntaisen kairan poraustekniikan kommunikaatioiden sijoittamiseksi valtatien alle:

Paalujen asennus jatkuvalla halkaisijaltaan suurella keskikanavaisella kairalla. Töiden suorittamiseen käytetään Bauer BG-30 -porauslaitetta ja tehokasta kiinteää Liebherr-betonipumppua:

Kierukkamenetelmä mahdollistaa korkean kaivonporauksen. Kaivon kehittäminen ja jätemaan syöttö tehtaan tasolta suulle tapahtuu samanaikaisesti ja jatkuvasti, mikä säästää sekä poraajien aikaa ja vaivaa että hankkeeseen sijoitettuja varoja. Siksi kairaporausmenetelmä on suosittu.

Jätä kommentit alla olevaan lohkolomakkeeseen. Kerro meille, oletko koskaan käyttänyt käsiruuvia tai porannut pieneen porakoneeseen kairalla. Jaa teknisiä hienouksia, joista voi olla hyötyä sivuston vierailijoille.