Kaivojen porausmenetelmät: tärkeimpien menetelmien tekniset periaatteet ja ominaisuudet

Vedenottokaivon rakentamiseen liittyy erilaisia ​​porausmenetelmiä. Irtonainen ja vedellä kyllästynyt maaperä poistetaan taljalla. Savi- ja kalliomuodostelmien läpiporaukseen käytetään kierto- ja värähtelyperiaatteeseen perustuvia kaivonporausmenetelmiä.

Työ sisältää mekanismeja, jotka mahdollistavat erityyppisten ja eri syvyyksien maaperän kehittymisen. Kerromme sinulle kuinka valita optimaalinen poraustekniikka, jonka avulla voit suorittaa vedenottolaitteen kaivutyöt nopeasti ja virheettömästi.

Tarjoamamme tiedon visuaaliseksi esittämiseksi tekstiä on täydennetty hyödyllisillä kaavioilla, valokuvakokoelmilla ja video-opetusohjelmilla.

Porausmenetelmien tyypit

Aikaisemmin vesikaivojen poraus tehtiin pääasiassa henkilökohtaiseen käyttöön käsin. Tämä oli työläs ja pitkä prosessi, joten jokainen tontin tai mökin omistaja ei voinut ylpeillä omalla vesilähteellä.

Vähitellen koneellinen poraus korvasi manuaaliset menetelmät prosessin merkittävän helpottamisen ja kiihtymisen vuoksi.

Nykyään lähes kaikki pohjavesikaivot porataan mekaanisella menetelmällä, joka perustuu maaperän tuhoamiseen syöttämällä se pintaan kahdella tavalla: kuivana, kun jätemaa poistetaan kaivosta mekanismeja käyttäen, ja hydraulisesti, kun se pestään pois paineen tai painovoiman alaisena syötetyllä vedellä.

Mekaaniseen poraukseen on kolme päämenetelmää:

• Pyörivä (maaperä kehitetään pyörittämällä).
• Shokki (porausammus tuhoaa maaperän iskuilla).
• Värinä (maaperä kehittyy korkeataajuisten värähtelyjen vaikutuksesta).

Pyörimismenetelmää pidetään tuottavimpana, 3-5 kertaa tehokkaampana kuin iskumenetelmää ja 5-10 kertaa tehokkaampana kuin tärinämenetelmää. Lisäksi kiertomenetelmä on halvin ja helposti saatavilla, sitä käytetään usein manuaalisen porauksen päämenetelmänä.

Vesikaivojen porauksen mekaaniset rotaatiomenetelmät ovat korvanneet tehottomat manuaaliset menetelmät

Vesikaivojen rakentamiseen laajalti käytetty pyörivä porausmenetelmä puolestaan ​​​​jaetaan neljään päätyyppiin:

• ydin;
• ruuvi;
• shokki köysi;
• pyörivä.

Jokaisella pyörivällä porauksella on omat ominaisuutensa, ja se suoritetaan erityisesti tähän tarkoitukseen suunnitelluilla laitteilla. Tarkastellaan näitä poraustyyppejä yksityiskohtaisemmin, määritetään niiden erot ja mitä menetelmää on käytettävä kussakin tapauksessa.

Sydänporauksen erityispiirteet

Sydänporaus on mekaaninen kiertomenetelmä, jossa savimainen tai tiheä hiekkainen maaperä uutetaan lieriömäisen ytimen muodossa. Sydänpora on paksuseinäinen metalliputki.

Poraporan yläosassa on laite poralangan pidentämiseen tarvittavien tankojen kiinnittämiseksi. Alla on kruunu, jonka tyyppi valitaan porattavan maaperän luokan mukaan.

Ydinmenetelmällä ajettaessa maaperää tuhoaa rengasmainen kruunu. Ytimen sisäosa on säilynyt vahingoittumattomassa muodossa. Porauksen helpottamiseksi kovissa ja puolikiinteissä savessa, savessa ja kivessä porausnestettä syötetään pohjareikään.

Sydänporauksen aikana maaperää ei tuhota, vaan se "porataan ulos" kruunulla ja vangitaan ydinputkeen. Porattu kivi uutetaan pintaan ytimen muodossa - monoliittisen lieriömäisen kivipylvään muodossa

Kasvojen liete poistetaan joskus huuhtelemalla - ruiskuttamalla suuri määrä vettä kaivoskuiluun. Useimmiten huuhtelu korvataan puhaltamalla putken sisällä olevan kompressorin syöttämällä paineilmalla.Tämän tyyppisen porauksen avulla voit porata kaivoja, joiden syvyys on jopa 1000 metriä ja halkaisija 8–20 cm.

Mekaaninen ydinporaus suoritetaan käyttämällä porauslaitteita, kuten ZIF, UGB, UKB, asennettuina ajoneuvoihin, kuten KAMAZ, KrAZ, juontokoneet jne. Versiossa for manuaalinen poraus Sydänputki lyhennetään ja sitä kutsutaan kelloksi tai lasiksi. Sydänputki on rakenteeltaan samanlainen kuin viimeinen, ylösalaisin käännetty kodin esine.

Sydänporausta käytetään seuraavissa tapauksissa:

• mineraalivarojen geologinen tutkimus;
• tutkimuskaivojen poraus;
• kaiken syvyisten vettä kantavien kaivojen rakentaminen, mukaan lukien suodattamattomat kaivot kiviin.

Laitteelle yksityisiä vesikaivoja joissakin tapauksissa ydinmenetelmää käytetään ennen ruuvi- tai kiertoporauksen aloittamista, jolloin se suorittaa samanaikaisesti sekä etsintä- että valmisteluroolia.

Yksityisten kaivojen rakentamisessa käytetään ydinporausta yhdessä iskuköysiporauksen kanssa. Savikerrokset johdetaan ydinputken läpi. Irtonainen hiekka, sora ja hiekkatäyteaineella varustetut kivet, jotka eivät jää sydänputkeen, poistetaan kuilusta zhelonisoinnilla.

Tehokkuuden kannalta ydinmenetelmä on jonkin verran huonompi kuin syöttökaivojen porausruuvimenetelmä. Kaira poraa nopeammin, mutta se ei päästä akselia kokonaan irti poratusta kalliosta. Niitä käytetään harvoin pareittain. Ja jos niin tapahtuu, ensimmäiset metrit peitetään kairalla.

Kruunut eivät tuhoa maaperää, vaan leikkaavat sen varovasti kehän ympärille muodostaen "pylväitä" - ytimiä, joita tutkimalla voit luoda hydrologisen osan sivustosta

Käytetyt laitteet ja työkalut

Sydänporaukseen käytetään seuraavia työkaluja:

• timantista tai muusta kovametallimateriaalista (teräs, volframi, pobedit) valmistetut poranterät;
• ydin putki;
• putki lietteen poistoon;
• poranauhan pidentämiseen tarvittavat tangot;
• kytkentäliitännät, sovittimet putkien välillä, huuhteluholkki.

Kalliomuodostelmiin porattaessa poranterä kuluu nopeasti ja se on vaihdettava. Kruunumateriaali on kallista ja kestää valtavia kuormia; timanttiporausvaihtoehdot ovat yleisimpiä.

Kaikki porauksen aikana käytettävät työkalut on kohdistettava, ts. sijaita tarkalleen suhteessa porausakseliin.

Ydinporaustekniikka

Sydänporauksen pääominaisuus on kiven läpikulku ja sen täydellinen säilyminen sydänputkessa. Nuo. Kairauslaitteiston toimiessa kruunu tuhoaa maaperän renkaaksi, joka syvemmälle menessään työntyy sydänputkeen ja pysyy siinä oman tiheytensä vuoksi.

Kun täytetty putki poistetaan kaivoskuilusta, se vapautetaan ytimestä koputtamalla sitä vasaralla.

Vaiheittainen ydinporausprosessi on seuraava:

• poranterä on kytketty ydinputkeen;
• sydänputki on yhdistetty tankoihin, jotka kasvavat syveneessään;
• ylempi tanko on kiinnitetty porauslaitteeseen;
• porakone pyörittää poranauhaa ja "kiertää" sen vähitellen maahan;
• sydänputki täytetään vähitellen sydämellä - sen onteloon juuttunut maa;
• 50 - 70 cm porauksen jälkeen poranauha poistetaan pintaan, tangot irrotetaan yksitellen, kunnes ydinputki poistetaan;
• putki vapautetaan poratusta kivestä;
• tyhjennetty ammus lasketaan jälleen pohjaan ja pidentää poranauhaa sauvoilla.

Toimenpiteet suoritetaan kuvatussa järjestyksessä, kunnes kaivo tunkeutuu pohjavesikerroksen läpi ja tunkeutuu 50 cm alla olevaan vedenpitävään kallioon.

Jos ylemmän pohjavesikerroksen kiinnittäminen ei ole louhinnan tarkoitus, niin ylempien kerrosten voi olla pora huuhtelulla. Tässä tapauksessa pumppu myy huuhteluliuoksen letkun kautta putkiin. Liuos tuo sitten louhitun maan pintaan.

Mikäli kaivon rakentamisen tarkoituksena ei ole pohjavesikerros hiekkaisissa sedimenteissä, voidaan porata kiviin asti huuhtelulla.

Vahvat edut ja haitat

Verrattuna mekaanisen porauksen iskuköysi- ja rotaatiomenetelmiin, ydinporaus suoritetaan melko nopeasti, mikä vähentää merkittävästi työskentelyaikaa. Sen suurin haitta on kyvyttömyys nostaa irtonaista maaperää ja vedellä kyllästettyjä kiviä. Se liikkuu hitaasti kiven läpi ja vaatii taltan tunkeutumaan lohkareiden läpi.

Sydänporauksen etuja ovat:

• korkea tuottavuus ja kyky porata kaivoja, joiden syvyys on yli 100 m;
• porauslaitteiden kuormituksen vähentäminen savikiven tuhoutumisen vuoksi, verrattavissa sen leikkaamiseen;
• mahdollisuus käyttää pienikokoista liikkuvaa porauslaitetta.

Sydänporaus on yksi nopeimmista menetelmistä vedenoton toiminnan kehittämisessä. Hiekkakaivon poraus onnistuu sen avulla yhdessä työpäivässä. Kehitteillä manuaalinen vedenotto vie paljon enemmän aikaa.

Kairaporauksen ominaisuudet

Tämän tyyppistä porausta käytetään nykyään useimmiten kotitalouksien vettä kantavien kaivojen rakentamiseen. Kairaporauksen erityispiirteenä on, että louhittava kivi poistetaan kokonaan kaivopaikalta ilman lisälaitteita. Menetelmä muistuttaa ruuvaamista ja mahdollistaa poraamisen syvyyteen ja samalla poistaa tarpeettoman maaperän.

Poraustyökalua kutsutaan kairaksi. Se on metallitanko terien kanssa. Maahan kiertyessään kaira tuhoaa sen terien päällä viipyvän kiven. Kairan erityisen rakenteen vuoksi on mahdotonta vapauttaa pintaa kokonaan kaatopaikasta. Siksi sitä käytetään pääasiassa ylempien kerrosten tunkeutumiseen.

Kairalla poraus on nopea ja halpa menetelmä, joka ei vaadi huuhtelunesteen säiliön järjestämistä

Kairalla poraus ei vaadi paljon vaivaa ja taloudellisia kustannuksia, joten tämän menetelmän käyttöalue on melko laaja: geologiset tutkimuskaivot, kommunikaatioiden rakentaminen, porakaivot ja osittainen veden poraus.

Sitä käytetään nyt aktiivisesti Abessinian kaivojen rakentamiseen, jotta neula ei työntyisi kokonaan hyvin tiheään maaperään, vaan helpottaisi hieman akselin upottamista aiemmin tuhoutuneeseen kallioon.

Menetelmä soveltuu vettä kantavien kaivojen kehittämiseen jopa 30 m syvyyteen pehmeällä ja löysällä maaperällä ja 20 m syvyyteen keskitiheällä maaperällä. Kairaporauksen ja kotelon asennuksen jälkeen porausreikä on puhdistettava irroittamattomasta kivestä kaiverilla.

Kaira ei todellakaan sovellu työskentelyyn kivisillä alueilla! Sitä käytetään kaivojen osittaiseen poraamiseen 120 m asti, kun taas tämä menetelmä yhdistetään muihin: pyörivä, iskuköysi, ydin.

Mukana olevat laitteet ja työkalut

Kairaporaus suoritetaan porakoneella, jonka pääelementti on lujasta metallista valmistettu ruuvityyppinen poraustyökalu. Poranauhaa laajennetaan samankokoisilla kairalla, kun se menee syvemmälle.

Sarja sisältää joskus teräkärkiä, joita tarvitaan irtonaisten kivien läpikulkuun, sekä pyöreitä tai kartiomaisia ​​päitä, joita käytetään kovien kivien kehittämiseen.

Tehokkaalla moottorilla varustettuun ajoneuvoon perustuva porakone on paras vaihtoehto poraamiseen vaikeapääsyisissä ja syrjäisissä paikoissa

Useimmat nykyaikaiset porauslaitteet on varustettu ontoilla kokoonpanoilla, jotka on varustettu käännettävillä lukoilla, jotka estävät työkalua liikkumasta vastakkaiseen suuntaan.

Kairauksen aikana kehittynyt maaperä jäähtyy kairan leikkausosat ja kehittynyt kivi nousee spiraaleina ylös. Tämä mahdollistaa porauksen suorittamisen pysähtymättä, mikä vähentää merkittävästi vettä kantavan kaivon rakentamisen aika- ja energiakustannuksia.

Kairaporaustekniikka

Kun läpivienti, jonka syvyys on 1,5 - 2,0 m, on suoritettu, kaira poistetaan ja kotelo. Ruualla poratun vedenottokaivon halkaisija on 50 - 200 mm ja riippuu käytetyn työkalun koosta.

Kaivon seinien romahtaminen estetään kotelointiputkilla. Tämä on erityisen tärkeää löysälle, ei-kiinteälle maaperälle, joten poraajilla on sääntö: porattaessa hiekka- ja savea, käytä kairaa, jonka terät ovat 30 - 60º kulmassa, ja kun poraat tiheää hiekkaa, työkaluja, joiden terät ovat vinossa. 90º.

Kun ruuvikierteen kierrosten kaltevuus on pienempi, ruuvi kuljettaa pintaan enemmän irronnutta kaatopaikkaa.

Kairaporaus ei vaadi porausnesteen käyttöä, vaan terällä kehitetty kallio kuljetetaan työkalun terien pinnalle

Kairan käytön plussat ja miinukset

Kierukkaporausmenetelmällä kaivon rakentaminen onnistuu mahdollisimman nopeasti, mikäli ruuvin koko ja terän kaltevuuskulma on valittu oikein.

Kairaporauksen etuja ovat:

• maa nousee pintaan välittömästi porauksen aikana;
• suuri nopeus syventyä maahan ilman teknisiä pysähdyksiä;
• porausreikää ei tarvitse huuhdella;
• kompaktilla kairayksiköllä tai manuaalisella kairalla voidaan porata talon sisällä (kellarissa);
• ei tarvitse nostaa ensimmäistä lenkkiä pintaan ja purkaa/kokoaa poranauhaa kuten ydinmenetelmässä.

Kairaporauksen pääasiallisena haittana voidaan pitää kyvyttömyyttä työskennellä löysällä ja erittäin kovalla maaperällä, mutta samaan aikaan kaira on ihanteellinen työkalu savi-, seka- (savi ja hiekkasavi) ja pehmeiden savimaiden poraukseen.

Toinen haitta, joka rajoittaa kairan käyttöä vettä kantavien kaivojen rakentamiseen, on tarve käyttää iskuköysimenetelmää akselin puhdistamiseen upotetusta kivestä.

Samankaltaisuus kaira - kela Käytetään laajasti manuaalisessa porauksessa. Se tuhoaa kiven samalla tavalla ja tarttuu siihen teriillään saadakseen sen ylös.

Pyörivän porauksen ominaisuudet

Pyörivä poraus on pyörivä-värähtelyporaus, jossa maaperän tuhoaminen suoritetaan porauslaitteen roottorin kaivon pohjassa olevalla terällä. Roottori pyörii auton moottorista tai erikseen asennetusta sähkömoottorista vetoakselin kautta.

Kehittynyt maa-aines pestään pois kaivon kuilusta suoralla tai käänteisellä huuhtelulla. Pesuliuos voidaan toimittaa joko painovoimalla tai pumppuasemalla.

Suurin osa arteesisista kaivoista porataan pyörivällä porausmenetelmällä: roottorin pyörittämän poranterällä, jonka jälkeen kaivo huuhdellaan ja vaippaputket kiinnitetään.

Kiertoporausta käytetään kivisten ja puolikiveisten maaperän kehittämiseen, kun rakennetaan syviä kaivoja enintään 150 m. Pyörivä porauslaite, jossa on oikein valitut terät ja painotetut poraputket, selviytyy hyvin kalliomuodostelmista.

Porausasiantuntijat suosittelevat tämän porausmenetelmän käyttöä seuraavin ehdoin:

1. Alueen hydrogeologinen osa on tutkittu melko hyvin. Tiedetään, että kiviä on porattava. Akviferivyöhykkeen esiintymisaste kallioperässä tunnetaan.
2. Pohjavedellä on arteesisille kaivoille tyypillinen paine
3. Kaivon huuhtelua varten on mahdollista toimittaa keskeytymätön tekninen vesi.

Eteläisillä alueilla pyörivä poraus voidaan suorittaa ympäri vuoden, mutta pohjoisessa ilmastossa tämän menetelmän käyttö on rajoitettua porausnesteen jäätymismahdollisuuden vuoksi.

Käytetyt laitteet ja työkalut

Vettä kantavien kaivojen pyörivä poraus suoritetaan runko- tai ristikkotornilla, johon on sijoitettu nostolaitteet ja muut porauslaitteen elementit. Nostalla on mahdollista nostaa ja laskea porasarjoja kaivoon.

Pyörivä porauslaite sisältää:

• kehys tai ristikkotorni;
• käyttömoottori;
• roottori ja porakone;
• pumppauslaitteet ja huuhtelunesteen puhdistusjärjestelmä;
• nostolaitteet, painejohto, kääntö, tiivisteet jne.

Itseliikkuvat lautat käyttävät moottorina ajoneuvon polttomoottoria, jonka pohjalta porauskompleksi sijaitsee. Tässä tapauksessa moottorin teho säätelee poraustyökalun nopeutta.

Pyörivän porauslaitteen energianlähde voi olla kiinteä tai liikkuva sähkömoottori, auton polttomoottori tai generaattorit.

Roottori hammaspyörälaitteen avulla välittää pyörimisen käyttöputkeen, joka puolestaan ​​välittää sen pääporatyökaluun - terään.Taltta voi olla erimuotoinen ja se on valmistettu erittäin lujista materiaaleista: komposiiteista, timanttipinnoitetusta teräksestä jne.

Jokaiselle maaperätyypille valitaan erityinen terän koko ja muoto, mikä varmistaa korkean tehokkuuden ja tunkeutumisnopeuden.

Roottoritekniikan ainutlaatuisuus

Vesikaivojen pyörivä poraus suoritetaan kolmessa vaiheessa:

1. Kiven tuhoaminen taltalla.
2. Tuhoutuneen kiven poistaminen pintaan ruiskutetulla vesivirralla.
3. Kaivon seinien vahvistaminen koteloputkilla.

Tuhonneen lian poisto suoritetaan käänteisellä tai suoralla pesulla. Huuhtelumenetelmän valinta riippuu erityisolosuhteista: kaivon syvyys, maaperätyyppi, tarvittavan huuhteluveden määrän saatavuus.

Pääsääntöisesti yksityiset maatilat käyttävät suorakiertoinen poraustekniikkaa, joka sisältää seuraavat vaiheet:

• halkaisijaltaan suuren terän työntäminen maahan;
• terän pyöriminen roottorin vaikutuksesta;
• poraputkien asennus ja painoputkien asennus niiden ja terän väliin;
• jätemaan poisto nestepaineella pumpun avulla;
• koteloputken asennus estääkseen maaperän putoamisen kaivon sisään;
• poraamalla hieman pienemmällä halkaisijalla ja toistamalla koko syklin.

Takaisinhuuhtelun aikana kaivosta poistetaan maata poranauhan putkien kautta ja huuhteluneste kaadetaan kaivon seinämien ja putkien väliin.

Vesi virtaa painovoiman vaikutuksesta valmiiksi valmistettuun säiliöön, jossa se puhdistetaan maaperästä ja lietteestä ja palaa porausjonoon uutta osuutta jätekiveä varten.

Joissakin tapauksissa pyörivää porausta suoritettaessa ei käytetä suoraa tai käänteistä huuhtelua, vaan puhaltaa paineilmalla, joka on muodostettu kompressorin avulla

Pyörivän porauksen edut ja haitat

Pyörivän menetelmän tärkein etu on kyky porata syviä kaivoja, joissa on vedenotto murtuneeseen kalkkikiveen.

Lisäksi tällä porausmenetelmällä on seuraavat edut:

• korkealaatuinen pohjaveden avaaminen kallioperässä;
• mahdollisuus rakentaa suuri halkaisijaltaan 200 cm asti;
• suuri porausnopeus, alhainen energiankulutus.

Pyörivän porauksen merkittävä haittapuoli on tarve järjestää kaivon huuhtelu.

Mikä porausmenetelmä minun pitäisi valita?

Kaikkia harkittuja mekaanisen porauksen menetelmiä käytetään laajalti vettä kantavien kaivojen rakentamiseen.

Yhteenvetona voimme sanoa, että:

1. Muovisiin savimaihin tunkeutumiseen on suositeltavaa käyttää timanttiporausta.Sydänmenetelmä soveltuu useimpien vedenottolaitteiden rakentamiseen, tarvittaessa sitä käytetään yhdessä iskunvaijerimenetelmän kanssa.
2. Kairaporaus on laajuudeltaan samanlainen kuin ydinmenetelmä. Se eroaa siitä porareiän puhdistuksen huonolla laadulla ja vaatii pakollisen kaivon käytön tai kaivon pitkäaikaisen huuhtelun ennen käyttöä.
3. Pyörivä poraus on paras vaihtoehto kaivojen poraamiseen kivisessä maaperässä.

Kaivon kehittämisen kustannukset tietyllä porausmenetelmällä riippuvat suurelta osin käytetystä laitteesta sekä porattujen kivien porattavuusluokista.

Oikein valittu kaivon porausmenetelmä auttaa paitsi vähentämään poraukseen käytettyä aikaa, myös mahdollistaa vesilähteen käytön ilman ongelmia tulevaisuudessa

Voit lukea porauslaitteen tekemisestä omilla käsillä toisessa suosittu artikkeli sivustomme.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video #1. Klassisen timanttiporauksen periaatteen esittely hylsynpoistolla vedenpaineella:

Video #2. Kaivon porauksen ominaisuudet kairan kanssa:

Video #3. Kaivon ydinporaus pohjan huuhtelulla ja kaksoisvaipan asennus, jonka ulkoosa on teräsputkia, sisäosa polymeeriä:

Vettä kantavan kaivon poraus on työvoimavaltainen prosessi. Ei vain autonomisen vesilähteen perustamisen nopeus, vaan myös taloudelliset kustannukset riippuvat valitun porausmenetelmän oikeellisuudesta.

Ensimmäinen asia, johon sinun tulee kiinnittää huomiota porausmenetelmää valittaessa, on maaperän tyyppi ja pohjavesikerroksen syvyys. Näiden parametrien perusteella voit valita parhaan vaihtoehdon, jonka avulla voit porata kaivon nopeasti ja edullisesti.

Haluatko jakaa kaivon porauksen historian omalla sivustollasi tai hyödyllistä tietoa artikkelin aiheesta? Jätä kommentit alla olevaan lohkoon. Täällä voit esittää kysymyksen tai korostaa kiistanalaisia ​​kohtia tekstissä.