Бурение скважины своими руками
Никакой загородный дом не может существовать без нормального водоснабжения. Возить воду с собой при посещении дачи в выходные дни? Этот вариант даже не рассматривается, так как ее вряд ли хватит даже на бытовые нужды. Постоянно надоедать соседям с просьбами пополнить свой водяной запас? Это возможно лишь до поры, до времени - всякому людскому терпению есть предел… Источник воды будет тем более необходим, если в загородном доме планируется длительное или даже постоянное проживание, а на прилегающем участке есть желание разводить какие-то цветы или сельскохозяйственные культуры. Выходы – подключаться к системе централизованного водопровода (в большинстве случает это попросту невозможно или же сопряжено со слишком большими финансовыми затратами), или оборудовать на своей территории источник автономного водоснабжения.
Бурение скважины своими руками
Про выкапывание колодца подробно рассказывалось в соответствующей публикации нашего портала. Однако, очень часто устраивать такое сложное гидротехническое сооружение просто не имеет смысла – можно ограничится водяной скважиной. Дело это тоже, отнюдь, не такое простое, требующее специального оборудования и определенных навыков работы. Целью данной публикации ставится рассмотрение вопроса, возможно ли бурение скважины своими руками. Будут рассмотрены виды скважин, даны понятия о технологии их «проходки» и «обвязки». В итоге заинтересованный читатель должен сам сделать вывод – стоит ли браться за это дело самому, или же все же пригласить бригаду опытных специалистов.
Виды водоносных скважин
Содержание статьи
- 1 Виды водоносных скважин
- 2 Технологии бурения скважин
- 2.1 Шнековое бурение
- 2.2 Колонковое бурение
- 2.3 Гидравлическое роторное бурение
- 2.4 Видео: работа малогабаритной гидравлической буровой установки
- 2.5 Ударно-канатная технология бурения скважин
- 2.6 Видео: интересное решение по организации ударно-канатного бурения скважины
- 2.7 Видео: бурение скважины ударно-канатным методом
- 3 Бурение скважин на загородном участке
- 3.1 Как пробурить абиссинскую скважину
- 3.2 Видео: наглядный пример бурения абиссинской скважины
- 3.3 Скважина «на песок»
- 3.4 Видео: наземное обустройство скважины
Прежде всего, нужно разобраться, какие скважины могут использоваться для обеспечения жилья водой. Существует три основных их типа, зависяших от глубины и условий залегания водоносного слоя.
вода под землей залегает в нескольких горизонтах.
Обычное расположение водоносных слоев в толще грунта
- Ближе всего к поверхности расположена так называемая верховодка, относящаяся, скорее, к почвенным водам, имеющая нестабильный характер, не отличающаяся чистотой и для питьевых и бытовых целей практически не используемая. Обычно она располагается не глубже 4 – 5 метров.
- Ниже, начиная с 7 – 10 метров, должны находиться песчаные водяные горизонты. Они могут располагаться на нескольких уровнях, разделяясь между собой водонепроницаемыми глиняными слоями. Вода здесь прошла достаточно хорошую фильтрацию, и в большинстве случаев вполне пригодна для применения. Именно на эти слои ориентируются при выкапывании колодцев и бурении скважин – абиссинских или же «на песок». Залегают такие пласты водоносного песчаника на глубинах до 50 метров.
- Еще ниже, под толстыми слоями водоупорной глины, в толще пористого известняка, расположен самый мощный водоносный горизонт – артезианский. Вода здесь находится под давлением, достаточным для самостоятельного подъема на поверхность земли. Артезианская скважина – самый оптимальный вариант для водоснабжения – она одна может покрыть все потребности сразу нескольких домов. Обладает она и самым длительным периодом активной эксплуатации – обычно он доходит до 50 лет.
Однако, из-за большой глубины залегания и необходимости проходки через плотные породы, пробурить артезианскую скважину по силам только специалистам, использующим особую тяжелую технику. Поскольку данная публикация посвящена возможности самостоятельного бурения скважин, то будут рассмотрены только абиссинская и «на песок».
При всей сложности бурения, организация водоснабжения именно из скважины часто является более приемлемым решением, нежели выкапывание колодца. Так, объемы земляных работ просто несопоставимы. Вода в колодце в большей степени подвержена загрязнению, зацветанию, появлению в ней болезнетворных бактерий. Кроме того, при удачно складывающихся обстоятельствах, скважину можно пробурить прямо в подвале дома, а это существенно сократит дальнейшие расходы на прокладку и утепление водоводов, на насосное оборудование и на разводку домашней водопроводной сети.
Технологии бурения скважин
Итак, скважина – это узкое вертикальное отверстие от поверхности земли до водоносного слоя. Каким образом его проделывают?
Шнековое бурениеШнековое бурение – один из самых простых способов. Бур с заточенными режущими лопастями, расположенными под определенным углом к оси, вворачивается в толщу грунта.
Шнеки различного вида для буровых работ
После прохождения определенного участка бур поднимается на поверхность для очищения от выбранного грунта (шлама). По мере углубления в землю, штанга с буром наращивается дополнительными звеньями.
Подобная технология считается одной из самых производительных, позволяет проводить работы даже вручную, с помощью несложных самодельных приспособлений, например, бурильной «мини-вышки» - треноги с закрепленной через вертлюг на тросе буровой колонной. Обязательно предусматривается подъемный механизм – ручной, с использованием обычного ворота или лебедки, либо механизированный. Самостоятельно извлечь бур с захваченным шламом при углублении даже на несколько метров будет практически невозможно.
Схема простейшей шнековой буровой установки
Нередко в сети встречаются публикации о возможности ручного бурения скважин подобным методом, без использования какого-либо дополнительного оснащения.
Бурение вручную - малопроизводительное и с большими трудностями по соблюдению вертикальности проходки
Сказать по правде, это вызывает сомнения в достоверности, или, по меньшей мере, в качественности проведения подобного бурения. Дело даже не в приложении силы – мускульных усилий двух здоровых мужчин, да еще с хорошо подобранными рычагами для вращения колонны, должно бы и хватить. Загвоздка кроется в соблюдении вертикальности проходки – вот ее без точной фиксации бура достичь чрезвычайно сложно. А отклонение от вертикали – это деформирование усадочных труб и невозможность нормальной обвязки скважины.
Малогабаритная буровая установка
Часто прибегают к использованию малогабаритных буровых установок, представляющих собой металлическую станину с установленным на подвижной раме механическим приводом, передающим вращение на буровую колонну. Конструкция позволяет проводить плавное опускание и подъем привода, обеспечивая и необходимое поступательное усилия для прохождения грунта, и выемку шнека для регулярной очистки.
Этот способ бурения обычно используется на небольших глубинах, на мягких грунтах – именно здесь он покажет наибольшую эффективность и производительность. Однако, есть у него и немало недостатков:
- Подобной технологией бурения бывает непросто справиться с попавшими на пути твёрдыми породами, плотными слоями глины, каменистым слоем. Существуют специальные буры с твердосплавными напайками, которые могут иногда помочь в этом случае, но порой приходится либо менять место, либо переходить к иной технологии бурения.
Шнек с твердосплавными напайками
Могут возникнуть проблемы при попадании на «верховодку» или слой «плывуна» - даже неглубокая скважина будет постоянно заполняться грязной водой, смешанной с песком, что предельно затруднит работу. Поэтому, при таком методе бурения чаще всего проводят постоянное параллельное обсаживание скважины, по мере углубления в грунт.
Возникают сложности и при прохождении, разжиженных участков грунта, в преддверии водоносного слоя. Лопасти шнека уже не могут удержать на себе шлам, и поэтому придется «перевооружать» колонну буром – ложкой, который обеспечивает захват и подъем даже полужидкой консистенции.
Бур-ложка для сыпучих и водонасыщенных грунтов
Изготавливать или приобретать подобное буровое оборудование самому для того, чтобы пробурить одну — две скважины на своем участке – крайне нерентабельно. Лучше воспользоваться услугами организация сдающих подобные комплекты в аренду – уточнить наличие таких фирм будет несложно у местных жителей или соседей по дачному поселку.
В интернете нет-нет, да и встречаются рекомендации применять в подобных целях мотобур. Будет большой ошибкой использовать для проделки водоносной скважины такой агрегат, если он не относится к профессиональному оборудованию с большим запасом мощности и прочности, и если в его технической документации прямо не оговорены такие возможности. Стоят подобные модели очень дорого, а дать их в аренду вряд ли кто согласится.
Справится ли мотобур с большими глубинами - большой вопрос
Мотобуры же бытового или полупрофессионального класса очень полезны для проделывания лунок и относительно неглубоких скважин для свай, столбов, посадки деревьев и т.п. Применять подобный инструмент на значительных глубинах – верный способ «угробить» технику. Тем более, что без стационарной установки удержать мотобур при работе на значительных глубинах даже двум человекам – весьма проблематично и даже небезопасно.
Колонковое бурениеТехнологи, в принципе, схода со шнековым бурением, однако режущая часть бура имеет совершенно другое устройство. Сам бур – это пустотелый цилиндр, на нижней грани которого размещены напайки из высокопрочных материалов, способные справиться с грунтами любой плотности. Шлам в этом случае скапливается внутри этого «стакана» и периодически вычищается при подъёме бура на поверхность.
Бур-стакан для колонкового бурения
Такая технология позволяет получить скважины очень точного диаметра. Однако, в условиях самостоятельной проходки подобный метод практически не применяется, так как он требует специального стационарного оборудования, обеспечивающего равномерное одновременное распределение усилий - на вращение бура и на его поступательное движение вниз.
Гидравлическое роторное бурениеКак видно из самого названия, бурение обеспечивается непрерывной подачей в забой воды (бурильного раствора) под большим давлением. Напор жидкости и вымывает на поверхность шлам, и в некоторых случаях, кроме того, приводит во вращательное движение сам бур – долото.
- Вода под давлением может подаваться в тело бурильной колонны и затем самотеков, вместе со шламом, выходить через затрубное пространство (между стенкой трубы и породой) – этот способ Cенуют прямой промывкой.
- Применяют и обратную промывку, когда бурильный раствор подается в скважину через затрубное пространство, а затем выкачивается их полости трубы. Такая технология считается более эффективной, но оа и более дорогостоящая, требующая очень сложного и мощного оборудования для выкачивания полужидкой породы.
Гидравлическое роторное бурение наиболее широко используется для промышленных и геологоразведочных работ на практически любую глубину. Применяют ее и бурильщики, выполняющие заказы по обустройству артезианских скважин, используя при этом специальное оборудование, установленное на автомобильное шасси.
Малогабаритные установки для гидравлического бурения. Помпа установлена прямо над буровой колонной
Выпускаются и малогабаритные установки для гидравлического бурения с прямой промывкой.
Такие установки нередко можно арендовать, но вот только для бурения неглубоких скважин под воду использовать его будет достаточно проблематично. Сложность в том, что песчаные водоносные горизонты весьма неоднородны по глубине залегания и своей толщине, а проконтролировать попадание на него при постоянной подаче воды в скважину – практически невозможно.
Видео: работа малогабаритной гидравлической буровой установкиПодобная технология скорее подойдёт для бурения скважин на заранее определённую глубину, когда предварительная геологоразведка точно определила место залегания водоносных слоев.
Ударно-канатная технология бурения скважинЭтот метод бурения скважин нередко «поругивают» за его трудоемкость, но он, тем не менее, остается одним из самых простых и надежных. Это обуславливает его широкое применение именно в рассматриваемых в данной статье условиях.
Суть технологии состоит в том, что проходка осуществляется последовательными ударами пустотелого бурильного «стакана» - цилиндра с отточенными определенным образом нижними гранями. Он поднимается на определенную высоту, а затем свободно сбрасывается вниз. Порода, уплотняясь, забивается в стакан, и периодически вычищается при подъеме его на поверхность.
Бурильные «стаканы» для ударно-канатной технологии
Достоинства подобного метода – возможность работы практически на любых грунтах, отсутствие необходимости наращивания длинных штанг при уходе на значительную глубину, простота применяемого оборудования, которое, по сути, можно изготовить даже самостоятельно.
Схема простейшей ударной буровой установки
Безусловно, подобный метод требует значительных усилий, и если использовать только мускульную силу (а ролики с ручной технологией бурения встречаются в сети), то сама установка превратиться в своеобразный «силовой тренажер», а производительность будет при этом невысока. Однако, народные умельцы находят и интересные решения дооборудования своих установок.
Народные умельцы часто дорабатывают установки для облегчения работы
Они применяют электрический привод для подъема бурового стакана и устанавливают механизм, схожий по конструкции с системой автомобильного сцепления, для обеспечения свободного падения бура вниз с нужной высоты.
Видео: интересное решение по организации ударно-канатного бурения скважиныПодобное бурение позволяет четко контролировать структуру проходимого слоя грунта, то есть водоносный песок сразу даст о себе знать. При этом бурильный стакан заменяется на желонку – специальный инструмент, оснащенный клапанной системой, позволяющий вычерпывать на поверхность разжиженный грунт.
Различные типы желонок
Желонки требуемого диаметра можно приобрести или же изготовить самостоятельно. Клапанная система у них может быть разной:
- в виде плоской створки, открывающейся вовнутрь;
Схема желонки с плоским клапаном
- или же с шариковым клапаном;
Так устроена желонка с шариковым клапаном
Желонки применяются и при прохождении несвязных грунтов, плывунов -, в тех случаях, когда удаляемый шлам не фиксируется в полости обычного бурильного стакана.
Применяя технологию ударно-канатного бурения, при грамотной и своевременной обсадке, можно пробурить ровные скважины с прочными стенками на значительную глубину, достигая глубоко расположенных песчаных водоносов.
Видео: бурение скважины ударно-канатным методомБурение скважин на загородном участке
Итак, если принято решение по самостоятельному обустройству скважины на своем участке, необходимо определиться с ее типом (абиссинская или «на песок») и найти оптимальное место для проведения буровых работ.
Про поиск наиболее перспективных участков в плане близкого расположения водоносных горизонтов подробно было рассказано в статье про рытье колодцев. Однако следует четко понимать, что гарантировать точное попадание на водоносный слой никто не может. Песчаные водоносы могут достаточно сильно «гулять» по высоте, и чаще всего все определяется опытным путем. Нередки случаи, когда у соседей на глубине 8 – 10 метров отлично работает абиссинская скважина, но при бурении аналогичных в непосредственной, казалось бы, близости, глубины оказываются несколько иными, а порой водоносный слой вообще не обнаруживается. Приходится делать несколько «проколов», чтобы найти наиболее приемлемый вариант.
Как пробурить абиссинскую скважинуДля небольшого дома с невысоким водопотреблением вполне может хватить абиссинской скважины, которая полностью удовлетворит и бытовые потребности, и агротехнические.
Подобная технология начала применяться еще в начале XIX века, а свое название получила оттого, что именно таким способом обеспечивалось водоснабжение английских военных экспедиций в Восточной Африке. Даже в жарких полупустынных условиях Абиссинии (Эфиопии) подобный метод доказывал свою эффективность.
Суть технологии заключается в бурении узкой (диаметром около двух дюймов) скважины на незначительную глубину – порядка 7 ?15 метров с последующим забиванием в нее трубы со специальным наконечником и фильтром на конце. Такое устройство часто называют иглой.
«Игла» для абиссинской скважины
Бурение ствола скважины проводится шнековым методом, с диаметром бура обычно 50 мм (реже – до 80 мм). По мере погружения в грунт шнек наращивается дополнительными звеньями.
Обычно при хорошем раскладе на водоносный слой попадают на глубинах от 5 до 7 метров. Это обязательно проявится выходом полужидкого песчаного шлама. Может потребоваться и более глубокое бурение, но ниже 10-12 метров обычно не опускаются – подъем воды с больших глубин в абиссинской скважине будет крайне затруднен – самовсасывающий насос попросту с этим не справится, а качать воду вручную – очень утомительное и непроизводительное занятие.
Как только водоносный слой достигнут, бурение прекращают, установку демонтируют. Следующим этапом следует «забивание иглы».
В продаже в настоящее время можно приобрести комплекты для абиссинских скважин, которые включают саму «иглу» и требуемое количество отрезков труб (обычно длиной 1 м) с системой их сопряжения (резьбовыми муфтами), диаметрами 1, 1? или 1? дюйма.
Можно приобрести готовый комплект для абиссинской скважины
Вначале в проделанную скважину вставляют саму иглу и забивает ее так, чтобы на поверхности осталось участок порядка 200 мм, чтобы можно было «запаковать» следующее колено. Далее, продолжают вбивание всего столба, повторяя процесс наращивания по мере углубления. Следует очень тщательно соединять трубы и муфты, чтобы была обеспечена полная герметизация стыков.
Чем забивать трубы в скважину? Существует два подхода.
- В первом случае используют специальную бабку – тяжеловесный цилиндр, надеваемый на трубу. Он может быть заглушенным – тогда удары будут приходиться по верху трубы с установленной на него муфтой. Здесь есть опасность повредить резьбовую часть.
Бабка для забивания абиссинской скважины
Бабка может, быть и сквозной. Тогда на стенки трубы в нужном месте с помощью цангового или винтового соединения устанавливается подбабок – удар приходится на него.
- Второй способ – установка внутрь трубы штанги – прочного металлического прута, который упрется в самом низу иглы, и через который будет передаваться ударное усилие. По мере наращивания труб идет и наращивание этой штанги. После того как будет достигнута требуемая глубина, прут извлекается их полости трубы.
После того как весь столб «иглы» полностью вбит, переходят к прокачке скважины. Это можно сделать с помощью ручной колонки либо с использованием помпы – самовсасывающего насоса.
- Для начала необходимо заполнить скважину водой извне – залив ее через воронку или принудительно из какой-то емкости с помощью электрического насоса.
Прокачка абиссинской скважины
- Затем насос или колонка переключаются на подъем воды. Создаваемого ими разряжения на глубинах до 10-метров должно быть достаточно для того, чтобы через некоторое время из скважины начала поступать вода. Вначале она, понятно будет замутненной, но затем должен пойти чистый напор, который уже будет пригоден для дальнейшего использования.
Скважину «обвязывают», устанавливая водопроводные трубы, подключенные к насосной станции.
Если скважина предназначена для садовых надобностей, можно установить и просто ручную колонку, но все же удобнее предусмотреть тройниковую разводку, которая позволит пользоваться и насосом, и колонкой.
Самое простое решение - установка садовой колонки
При удачном стечении обстоятельств хорошо сделанная абиссинская скважина может прослужить даже несколько десятков лет, выдавая при этом от 10 до 40 литров воды в минуту – вполне достаточно для нормального обеспечения среднего по величине дома.
Видео: наглядный пример бурения абиссинской скважины Скважина «на песок»Если дебета абиссинской скважины явно недостаточно, или же водоносные песчаники залегают на значительной глубине, придется бурить более широкую скважину «на песок». Ее глубина может достигать от 10?15 и даже до нескольких десятков метров.
Самостоятельное бурение осуществляют с помощью шнековой или ударно-тросовой технологии. Главная особенность подробных скважин – необходимость их обсадки в процессе выборки грунта. Если на первых метрах почвенные слои достаточно устойчивые и хорошо «держат форму», то ниже могут встречаться различные «сюрпризы» в виде «верховодок», плавунов, зыбучих грунтов, которые будут постоянно затягивать шахту скважины, чрезвычайно усложняя процесс проходки.
Оптимальное решение - использование легких полимерных обсадных труб
- Вначале в выбранном месте тщательно очищают площадку от всех посторонних предметов, способных создать помехи при работе. Выкапывается примерно на 0,5 – 1 м направляющее углубление (шурф) – это позволит убрать слишком рыхлый верхний слой почвы, который имеет обыкновение осыпаться внутрь скважины. Над ним располагают вышку-треногу или буровую рамную установку.
- Самое главное – при бурении шнеком задать сразу правильное, строго вертикальное направление проходки. После углубления на 1,5 – 2 метра, можно вставить временную металлическую обсадную трубу, которая будет поддерживать требуемое направление бурения.
- Требуется регулярно поднимать бур на поверхность для его очистки от шлама. Если «переусердствовать» с разовой проходкой, то может сработать эффект затягивания бура, и вытащить его будет очень сложно, а в ряде случаев – даже невозможно.
- По мере погружения в глубину штанги бура наращиваются (резьбовым или шпоночным соединением). Для облегчения работы в отверстие скважины можно периодически подливать воду.
- Если избран способ канатно-ударного бурения, то тоже необходимо следить за глубиной проходки и степенью наполнения бурового стакана или желонки шламом. Их переполнение может вызвать заклинивание инструмента между стенками скважины или обсадной трубы. Бывает, что это заканчивается полной невозможность продолжить работу на данной скважине и потерей инструмента.
- Обсадку скважины трубами рекомендуют вести параллельно с буровыми работами. Во всяком случае, этот процесс обязательно начинают, если попался плавун или появились признаки неустойчивости структуры грунта. Трубы наращивают и опускают по мере проходки.
В качестве обсадных в настоящее время чаще всего используют полимерные трубы, имеющие специальное муфтовое или коническое резьбовое соединение. Самый нижний сегмент обсадной трубы должен иметь отверстия или щелевые прорези для беспрепятственного пропуска воды. Подобные отверстия должны располагаться не ниже, чем 500 мм от нижнего ее обреза.
- Когда достигнут водоносный горизонт, проходку не прекращают – необходимо углубиться в глиняный водонепроницаемый слой еще на 300 – 400 мм. В идеале для нормальной работы скважины требуется водоносный слой из крупнозернистого песка или мелкой гальки. Если песок мелкий, пылевидного типа, то такая скважина очень быстро зарастет.
Пространство между обсадными трубами и грунтом заполняется мелким гравием
- После того, как бурение завершено, пространство между обсадной трубой и грунтом следует заполнить мелким гравием.
Чтобы скважина работала как можно дольше, то, если позволяют средства, можно использовать, помимо обсадного ствола, еще и рабочий, на конце которого крепится сетчатый фильтр. Главное, чтобы диаметр этого ствола позволял опустить в скважину погружной насос, способный справиться с имеющейся высотой подъема воды.
Для подъема воды из скважины потребуется погружной насос
Подобное обустройство скажины упростит регулярную ее очистку.
Трубы с установленным сетчатым фильтром
Такой фильтр можно применять и в обсадной трубе, в качестве самого нижнего сегмента, но только если диаметр проходки позволит опустить его на нужную глубину без повреждения сетчатой конструкции.
После того как скважина полностью готова, ее необходимо обвязать, «раскачать» и привести в эксплуатационную готовность с подключением к системе домашнего водопровода.
Видео: наземное обустройство скважиныВсе эти вопросы обязательно будут рассмотрены в отдельной публикации нашего строительного портала.
