Башмак; 2 — конус; 3 — втулка; 4 -отверстие для 3 — окно для чистки; выхода воды

Ударная штанга.

 

Описанный выше снаряд Шитца без помощи кузнеца изго­товить совсем непросто. Так, даже в условиях довольно оснащенного ремонтно-механического цеха ко­нический стакан автору сделать не удалось. Поэтому пришлось изготовить этот инструмент из двух отрезков труб: в нижней вы­резали клинья кислородным резаком, нагрели до пластичного со­стояния, подогнули и заварили — получился конус (рис. 33).

Недостатком бурового снаряда Шитца является невозможность проходки скважины в породе с крупными валунами и сплошны­ми каменными пропластами. Од­нако устранить этот недостаток сравнительно легко, если исполь­зовать долота (как при ударно-вращательном бурении), а верев­ку заменить стальным тросом. Тогда ударно-канатное бурение становится универсальным, при­годным для любых пород.

Проходка твердых пород тре­бует более сильного удара инст­румента в забое. Достигается это применением тяжелой ударной штанги, которую можно сделать цельной или составной (из от­дельных стальных болванок, штанг, заполненных бетоном). Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, по­скольку цилиндрические резьбы от ударов быстро сминаются и разъединить потом болванки крайне трудно. В практике авто­ра для проходки очень тяжелых пород (каменные плиты по 60—80 см толщиной одна над дру­гой через 3—4 м) были использо­ваны штанги общей массой до 500 кг. Понятно, что в этом слу­чае уже без лебедки не обой­тись, а веревку приходится заме­нить стальным тросом. Последний необходим здесь не только из-за прочности. Дело в том, что плос­кие долота необходимо при каж­дом ударе поворачивать на неко­торый угол, чтобы они разрабаты­вали круглую скважину. Когда бурят ударно-вращательным спо­собом, штанги поворачивают при каждом ударе руками. А как быть, если вместо штанг верев­ка? Замена веревки стальным тросом и позволяет осуществлять такой поворот с помощью спе­циального устройства — канатно­го замка (рис. 34). Для крепле­ния троса в замке его протяги­вают во втулку, конец расчали­вают на отдельные проволоки, очищают до металлического блес­ка и вырезают пеньковый сердеч­ник. Затем проволоки загибают вверх, чтобы они смогли войти в коническую расточку втулки, за­тягивают туда канат и заливают каким-либо легкоплавким метал­лом или сплавом. Втулка с за­крепленным канатом должна в замке свободно вращаться, пере­мещаться вдоль оси и проскаль­зывать при закручивании-раскру­чивании каната. В этом как раз и заключается конструктивная идея канатного замка. Таким об­разом, при поднятии долота трос натягивается и раскручивается, поворачивая свободно висящее долото вместе со втулкой на не­который угол. Когда же брошенное долото ударяет в породу, трос в результате снятия нагрузки сно­ва закручивается, проворачиваясь в замке.

Рис. 34. Канатный замок:

1 — кор­пус; 2 — шайба;

3 — втулка;

Отверстие для выхода воды.

 

 

Рис. 35. Схема установки для ударно-канатного буре­ния: 1 — долото; 2 — удар­ная штанга; 3 — блок; 4— подвижный захват; 5 — ка­натный барабан; 6 — бара­бан для веревки; 7 — элек­тродвигатель; 8 — редук­тор; 9 — канат; 10 — ве­ревка.

 

Назначение опорной шайбы замка — предохранить его кор­пус от расклепывания при уда­рах, отверстия служат для выте­кания воды, попавшей в замок. Конусная гребенка в верхней части замка позволяет захватить за­мок с помощью ловильного при­способления при аварии, если трос вырвется из замка, и выта­щить ударную штангу с инстру­ментом на поверхность.

Чтобы осуществить удар в за­бое, то есть сбросить ударную штангу, с буровым инструментом с высоты тех же 1—1,5 м, надо оттягивать канат. Для этого удоб­но и просто использовать вторую лебедку. Например, с этой целью на выходной вал какого-либо ре­дуктора, можно установить не­большой барабан 220 мм диамет­ром, а на него несколькими витками набросить капроновую ве­ревку (рис. 35). Один конец этой веревки с помощью захвата сле­дует укрепить на тросе. При на­тягивании второго конца веревки руками она (в результате трения на барабане) оттягивает трос. Ес­ли отпустить конец, веревка про­скальзывает по барабану и штан­га с инструментом падает в за­бой. Разумеется, по мере углуб­ления инструмента в грунт трос необходимо протравливать, а при подъеме из забоя на поверхность веревку с захватом отсоединять. Промышленные установки удар­но-канатного бурения для оттяги­вания каната снабжаются спе­циальными устройствами с до­вольно сложной кинематикой, воспроизвести которые самодея­тельному бурильщику сложно, да и не нужно.

Барабан для оттягивания кана­та можно сделать и с ручным приводом по типу старинного «до­нецкого» ворота. Такой ворот диа­метром до 2 м делали из толстых досок, чтобы он выполнял роль маховика (для этого основную массу колеса надо по возможно­сти разместить на ободе) и облег­чал оттягивание каната благода­ря инерции.

Надо сначала поработать штан­гами, чтобы прочувствовать всю прелесть ударно-канатного буре­ния. Скважина в этом случае идет совершенно отвесно, прямо­линейно, глубина ее не лимити­руется, лишь бы хватило троса, о быстроте подъема и спуска инструмента в забой не приходится и говорить, особенно если исполь­зовать лебедку с механическим приводом. Не требует сколько-ни­будь значительных усилий и на подъем ударной штанги второй лебедкой.

Здесь не будут рассматривать­ся особенности бурения различ­ных пород, слишком их много. Строитель колодца сам приспосо­бится к «своим» породам, подби­рая тот или иной инструмент. В ряде случаев дело облегчается, если в забой подливать воду. Тог­да и процесс бурения идет легче, и разбуренные породы, особенно твердые, легче забрать желон­кой.

При каждом подъеме из забоя бурового инструмента его надо тщательно осматривать. И все же, несмотря на все предосторож­ности, случаются аварии. Наибо­лее слабым местом при ударно-канатном бурении является креп­ление стального троса в канат­ном замке. При заклинивании инструмента в забое трос иногда можно вырвать из замка. В этом случае для извлечения инстру­мента придется изготовить лови­тель (рис. 36). Перед спуском ло­вителя в скважину зубья его надо отвести в крайнее положение, сжав пружины и закрепив зубья штифтами. Когда ловитель наде­нется на верхнюю часть канатного замка — на конусную гре­бенку, торец замка приподнимет траверсу, штифты освободят зубья, и последние под воздейст­вием пружин захватят замок за конические выступы.

Рис. 36. Ловитель для канатного замка: Рис. 37. Расширитель скважины:

1 — корпус; 2 — траверса; 3 — штифт; 1 — верхний фланец; 2 — корпус; 3 — ось;

4 — зуб; 5 — скоба; 6 — канатный замок. 4 — резец; 5 — подкладка; 6 — пружина;

7 — нижний фла­нец.

 

Когда проходка скважины ве­дется с обсадной трубой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10—15мм на сторону. Остающийся на стен­ках скважины лишний грунт бу­дет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять весьма полезной окажется тяже­лая штанга, которой трубу можно основательно пристукнуть и осадить вниз. Стальная труба в этом случае будет наилучшей.

Если скважина проходит через твердые пропласты камня, сре­зать стенки с помощью обсадной трубы уже не удастся. Можно по­пытаться расширить скважину эксцентричным долотом, но более эффективным инструментом явля­ется специальный расширитель. Этот расширитель имеет два рез­ца, которые могут поворачиваться на оси и, выступая наружу, за края обсадной трубы, разрабаты­вать соответственно скважину большего диаметра. Расширитель работает вместе с долотом. Что­бы спустить расширитель в об­садную трубу, надо его резцы отогнуть вниз, сжав пружину.

Пройдя нижний обрез обсадной трубы, резцы под воздействием сжатой пружины (через подклад­ку) расходятся и устанавливают­ся в рабочее положение (рис.37). При падениях ударной штанги резцы срезают породу со стенок скважины за пределами обсадной трубы. Когда инструмент подни­мают на поверхность, резцы упи­раются в края обсадной трубы, поворачиваются вниз, преодоле­вая сопротивление пружины, и проходят в обсадную трубу.

 

ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ.

 

Обсадные трубы для самодель­ного трубчатого колодца лучше взять стальные, особенно для глубоких колодцев. Они прочнее других, и их легче соединить. Впрочем, обсадные трубы могут быть асбестоцементными, пласт­массовыми, чугунными и деревян­ными. Обсадную трубу набирают из отдельных звеньев, длина которых для удобства в рабо­те составляет 2—4 м. Стальные звенья соединяют между собой резьбовыми муфтами или сваркой. В значительной степени способ соединения зависит от диаметра. Так, трубы внутренним диамет­ром 50 мм (2 дюйма) проще сое­динять муфтами, а трубы диамет­ром 100 мм и более — сваркой. В частности, на концах труб диа­метром 50 мм резьбу (14 ниток на 1 дюйм) нарезают на длине 50мм. Вся длина муфты - 112 мм (100 мм резьбы плюс две конце­вые проточки длиной 6 мм для захода трубы). Форма муфты та­кая же, как и для соединения штанг.

Для свинчивания отдельных звеньев обсадной трубы лучше применять деревянные хомуты, так как эти трубы сравнительно тонкостенные и могут быть смя­ты. Подвешивание обсадной тру­бы в скважине, конечно, надеж­нее на стальных хомутах.

При соединении звеньев обсад­ной трубы сваркой сначала тру­бу нарезают кислородным реза­ком на отдельные звенья по 2—3 м длиной. Линию разреза де­лают с мысиком, чтобы при свар­ке облегчить центрирование и стык бы не имел больших зазо­ров. Каждый разрез надо не забыть пометить краской. Центрирование звеньев перед сваркой можно осуществить с помощью простейшего кондуктора из двух уголков (швеллеров) или трех стальных накладок. Последние нужно приварить к штангам, что позволит дополнительно укре­пить соединительный шов. Во время спуска обсадной тру­бы в скважину нижний конец ее встречает в породах твердые включения в виде галек и пропластов камня. Чтобы предохра­нить торец трубы от смятия эти­ми твердыми включениями, а также, чтобы обрезать трубой вы­сунувшийся в скважину край твердой породы, на нижний ко­нец трубы устанавливают на резьбе или сварке трубный баш­мак или фрезер (рис. 38). Режу­щие кромки фрезера должны быть обращены в сторону прово­рачивания обсадной трубы, то есть по часовой стрелке. Концы зубьев фрезера закаливают, «чугунят» или производят на них на­плавку твердого металла.

 

 

Р и с. 38. Трубный башмак: а — глад­кий;

Фрезер.

 

 

Еще одной необходимой при­надлежностью обсадной трубы при ручном ударно-вращательном бурении является предохрани­тельный патрубок. Он представ­ляет собой отрезок той же самой
обсадной трубы длиной 150— 200 мм с резьбой на одном конце. Назначение патрубка предохранить резьбу верхней муфты обсадной трубы от изна­шивания о штанги. Если звенья соединяют сваркой, надобность в таком патрубке отпадает.

Когда сварка отсутствует или обсадная труба не стальная, сое­динение отдельных звеньев мож­но произвести стальными наклад­ками на болтах. Ширина таких накладок – 15 -30 мм, длина –100 - 200 мм, толщина 6 – 9 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30 °, что­бы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наруж­ные не мешали проходить трубе через грунт. На внутренних на­кладках нарезают резьбу для кре­пежа. Звенья стальной или чугун­ной обсадной трубы можно при достаточной толщине стенок сое­динить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенке. Чтобы стык стал непрони­цаем для воды, его следует за­крыть «мокрой» муфтой. Делают эту муфту из нескольких полосок стеклоткани, наклеивая каждую полоску вокруг стыка эпоксидным или другим надежным синтетиче­ским клеем. Стык перед приклей­кой стеклоткани необходимо очи­стить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэма­ли. В этих же растворителях надо промыть и стеклоткань, чтобы удалить замасливатель, попадающий на нее в процессе изготовле­ния. Промытую ткань необходимо просушить в течение 2—4 ч. (Для того чтобы очистить стеклоткань от замасливателя, можно «про­жечь» ее паяльной лампой.) Об­матывать стык нужно полосками разной ширины: каждая верхняя должна быть на 20—30 мм шире нижней и прикрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после отвержде­ния клея приобретает высокую прочность, и ее можно рассматри­вать как силовой элемент. Тем не менее, наружные накладки из ста­ли все равно надо будет поста­вить и прижать ими стеклоткань. Это предохранит муфту от воз­можного сдвига при трении о грунт. В плотных грунтах обсад­ная труба обычно входит в сква­жину с зазором и сдвиг уплотне­ния маловероятен, тогда уплотняющие бандажи можно вырезать в виде колец из камеры автомо­бильной шины подходящего диа­метра. Если все же произойдет сдвиг резинового кольца и оно проникнет в неровный стык меж­ду трубами, перекрывая проход в трубе, от резины легко избавить­ся. Для этого ее надо поджечь ка­кой-либо горелкой, опущенной в обсадную трубу на проволоке. На­тянутое резиновое кольцо, когда оно сухое, сразу загорается и тут же разрывается, освобождая про­ход.

 

ВОДОПРИЕМНАЯ ЧАСТЬ ТРУБЧАТОГО КОЛОДЦА.

 

Конструкция водоприемной ча­сти трубчатого колодца зависит от строения водоносного слоя. Ес­ли у нижнего обреза обсадной трубы желонкой удается вырабо­тать полость, которая заполняет­ся притекающей водой и со вре­менем не затягивается, то лучше­го не следует и желать: можно обойтись без фильтра. Когда же водоносный слой представляет со­бой песок-плывун и скважина за­тягивается песком, несмотря на чистку желонкой, фильтр нужен.

Существует довольно много кон­струкций различных фильтров, но в самодельных трубчатых колод­цах обычно применяют наиболее простые сетчатые фильтры, (рис. 39).

 

Рис. 39. Сетчатый фильтр:

1 — штыковая муфта; 2 — сальник; 3 — отверстия; 4 — проволока; 5 — сет­ка; 6 — отстойник;

Пробка.

В настоящее время промышлен­ность выпускает большой ассор­тимент проволочных тканых фильтровых сеток (ГОСТ 2765— 75). По форме ячеек в свету раз­личают сетки с квадратными, пря­моугольными и пулевыми ячей­ками. По размерам ячеек для на­шей цели наиболее пригодны мельчайшие — с площадью ячеек в свету 0,025—0,25 мм² и мел­кие — с площадью ячеек в свету 0,25—1 мм². Переплетение про­волок сетки может быть полотня­ным и саржевым. У сеток с нуле­выми ячейками проволоки осно­вы (проходящие вдоль полотна сетки) находятся на определен­ном расстоянии друг от друга, а более тонкие проволока утка (проходящие поперек полотна сетки) расположены вплотную друг к другу. Благодаря такому переплетению ячейки в свету от­сутствуют. Для трубчатого колод­ца годятся сетки из меди, латуни, фосфористой бронзы, молиб­дена, никеля и др. Сетку из нер­жавеющей стали можно снять со старой стиральной машины.

Какая сетка наиболее пригодна в определенных местных усло­виях, можно сказать, только вы­яснив зернистость водоносного слоя. Во многих случаях предпо­чтение отдают сетке с нулевыми ячейками, поскольку вода здесь проходит через зазоры в виде ще­лей и такие фильтры меньше засоряются. Если для фильтра не удастся найти подходящую трубу из нержавеющего материала, ее можно свернуть из листа. У такой трубы появляются даже некото­рые преимущества, так как от­верстия, выполненные в листе, легко очистить с обратной сторо­ны (внутренней) от заусенцев, образующихся при сверлении.

На перфорированную часть тру­бы наматывают проволоку с зазо­ром между витками 1,5—2 мм. Проволока нужна для того, что­бы приподнять сетку над трубой и увеличить этим так называемую скважность фильтра, то есть его пропускную способность для во­ды. Проволоку приваривают или припаивают (лучше твердым при­поем) к трубе по концам и в не­скольких местах посредине.

Сетку закрепляют на трубе по­верх проволоки сваркой, пайкой или сшивкой. Если сетку закреп­ляют сваркой или пайкой, то сначала прикрепляют один край сетки, затем натягивают ее на трубу и закрепляют второй край. Сшивку производят следующим образом. Перед обтяжкой изме­ряют окружность трубы, и сетку отрезают с припуском для за­правки концов. Концы сетки за­гибают внутрь, а в места изги­ба вставляют проволочные стерж­ни диаметром 2,5 – 3 мм. Эти стержни предохраняют сетку от разрыва при стягивании ее краев. Сетку сшивают проволокой. Верхнюю и нижнюю кромки сет­ки приваривают или припаивают к трубе.

Ниже фильтра водоприемная часть должна иметь глухой ре­зервуар, который будет служить сборником песка и ила, прошед­ших через фильтр. Не нужно стремиться, чтобы фильтр задер­живал мельчайшие фракции пес­ка. Пусть они проходят через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность при откачке, либо осядут в отстойнике. В этом случае в водоносной породе образуется вокруг фильт­ра слой из более крупных частиц песка или гравия, которые сами будут играть роль естественного фильтра.

В обсадную трубу фильтр вста­вляют с помощью штанги, кото­рую нижним концом с попереч­ными выступами заводят в шты­ковую муфту фильтра. Затем, удерживая штангой фильтр, при­поднимают обсадную трубу ле­бедкой или домкратами. Эта опе­рация называется «обнажение фильтра». Для напорной, артези­анской, воды между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины или пенько­вого просмоленного шнура. После обнажения фильтра штангу по­воротом выводят из штыковой муфты и вытаскивают на поверх­ность.

 

 

Рис. 40. Фильтр из крупнопористо­го бетона Рис. 41. Фильтр из крупнопористого бетона на