Вы задумали создать скважину на своем земельном участке, чтобы обеспечить семью и дом необходимым запасом пресной воды? Однако вас огорчила цена, которая потребуется для ее бурения? Согласитесь, это мероприятие, хотя и требует значительных финансовых вложений, является весьма важным.
Высокий уровень затрат, естественно, побуждает искать другие варианты, помимо услуг профессионалов. Мы расскажем, как самостоятельно выполнить бурение скважины. Мы поможем вам разобраться с нюансами процесса бурения и обустройства водного источника — это может выполнить даже тот, кто не боится трудной работы.
В данной статье будут рассмотрены различные методы сооружения скважины. Ознакомившись с информацией, вы сможете понять, справитесь ли с необходимыми этапами. Для упрощения восприятия представленные материалы содержат пошаговые фотографии и видео, зафиксировавшие процесс бурения и создание бурового оборудования в домашних условиях.
Краткое содержание статьи
Типы водозаборных выработок и грунтов
Перед тем как приступить к работам по бурению, важно изучить состав почвы на участке, чтобы иметь представление о будущей скважине.
В зависимости от расположения водоносного слоя выделяют три категории скважин:
- абиссинский колодец;
- фильтровая скважина;
- артезианская скважина.
Абиссинский колодец (или скважина-игла) может быть пробурен практически везде. Его создают в тех местах, где водоносный слой залегает на небольшой глубине и находится в песчаных отложениях.
Метод бурения этого типа — забивка, которая не подходит для других типов скважин. Обычно все работы можно завершить за один рабочий день.
Эта схема иллюстрирует разнообразие строения скважин, что поможет вам лучше понять технологии их бурения и выбрать подходящий метод (нажмите для увеличения).
Тем не менее, дебит у таких скважин незначительный. Для обеспечения своего участка и дома достаточным количеством воды может иметь смысл построить две таких скважины. Компактность оборудования позволяет без особых трудностей осуществить бурение, даже располагая им в подвале.
Фильтровые скважины, так называемые “на песок”, сооружаются на тех участках, где водоносный слой находится на глубине до 35 метров.
Чаще всего это песчаные грунты, которые легко поддаются бурению. Глубина фильтровой скважины, как правило, составляет 20-30 метров.
В этой схеме наглядно представлено устройство фильтровой скважины. В её нижней части необходимо установить фильтр, чтобы избежать попадания песка и ила в воду.
Работы при оптимальных условиях займут два-три дня. Фильтровая скважина требует внимательного ухода, так как постоянное присутствие частиц песка и ила в воде может привести к заиливанию или запесочиванию.
Срок службы такой скважины может составлять от 10 до 20 лет. Это значение может изменяться в зависимости от качества бурения и последующего обслуживания.
Артезианские скважины, или «на известняк», характеризуются максимальной надежностью, поскольку водоносный слой связан с коренными горными породами. Вода содержится в многочисленных трещинах в скальном материале.
Эти скважины не подвержены заиливанию, а дебит может достигать около 100 кубометров в час. Однако бурить их нужно на достаточно глубоком уровне — от 20 до 120 метров.
Галерея изображений
Скважину глубиной 10-15 м можно пробурить собственноручно без привлечения буровиков и специальной техники, используя простой буровой инструмент.
Ручное бурение проходит без проблем в осадочных несвязных и пластичных породах. К первым относятся различные пески, гравий, щебень, ко вторым — суглинки и супеси.
Механизация ручного бурения помогает значительно ускорить выполнение работ. Процесс станет быстрее с помощью двигателей и подъемных механизмов.
Для бурения различных грунтов, имеющих отличия в их физических и механических свойствах, потребуется применять различные аппараты и технологии. Чаще всего для создания одной скважины комбинируют несколько методов бурения.
Но стоит помнить, что бурение таких скважин требует большего времени и материалов. Профессиональная команда может справиться за 5-10 дней, тогда как самостоятельное бурение может занять недели, а иногда и месяцы.
Тем не менее, вложенные усилия оправданы, ведь артезианские скважины могут служить более 50 лет, и действительно, их дебит обеспечивает водой не только один дом, но и небольшое поселение. Однако для создания подобной скважины ручные методы бурения не подойдут.
Физико-механические характеристики грунтов также играют важную роль в выборе метода бурения.
В процессе работ может потребоваться пройти через различные слои, такие как:
- влажный песок, бурить который нелегко, однако возможными методами;
- водонасыщенный песок, который можно извлечь только при помощи желонки;
- крупнообломочные породы (гравий и галечник с песчаными и глинистыми заполнителями), которые бурят желонкой или стаканом в зависимости от наполнителя;
- плывун, мелкодисперсный песок, переполненный водой, также можно вычерпать только желонкой;
- суглинок, т.е. песок с обилием глин, пластичный и легко проходимый шнеком или колонковым стаканом;
- глина, пластичная порода, с бурением которой справится шнек или стакан.
Как определить, какие слои находятся под поверхностью и на какой глубине располагается водоносный слой? Можно провести геологическое исследование, но это не бесплатная услуга.
Многие выбирают более экономичный и простой вариант — спрашивают соседей, у которых уже есть скважина или колодец. Уровень воды в вашем будущем источнике будет находиться примерно на такой же глубине.
Новое бурение на небольшом расстоянии от уже существующей скважины может не пройти точно по тому же пути, но скорее всего будет схожим.
Простые методы бурения скважин
Профессиональные бурильщики обладают необходимым оборудованием и инструментами, позволяющими пробурить глубокую скважину всего за пару дней. Однако у домашнего мастера, как правило, отсутствуют и средства, и опыт работы с таким оборудованием. Тем не менее, есть и такие методы бурения, которые не требуют специальных условий. Чаще всего используются шнековое бурение и ударно-канатный метод.
Метод #1 — бурение шнеком
Как следует из названия, в этом способе бурения применяется шнек или бур. Это устройство представляет собой штангу с рабочим инструментом на конце. Также для этого метода может понадобиться долото для разрушения крупных валунов. Конструкция шнека напоминает винт, диаметр которого может варьироваться.
Он буквально ввинчивается в грунт, а лопасти винта помогают извлекать разрушенные материалы из шахты.
На схеме иллюстрируется процесс шнекового бурения. Бур устанавливают на треноге и вращают вручную, периодически поднимая его, чтобы очистить шахту от рыхлого грунта.
Процесс бурения осуществляется следующим образом:
- Вращая штангу бура, в грунте формируют вертикальное углубление.
- По мере углубления бур с разрыхленными материалами периодически поднимается на поверхность.
- С увеличением глубины шахты присоединяют новые части к штанге.
- Для соединения частей штанги используют надежные резьбовые соединения или хомуты.
- Стенки шахты сразу же защищаются обсадными трубами.
- Бур очищается и продолжаются работы.
- Бурят до достижения водоносного слоя.
- Рекомендуется просверлить водоносный слой полностью и углубиться в нижний слой грунта на 0,5 м.
- Извлекают бур из шахты.
- С помощью буровой штанги устанавливают фильтр внутрь обсадной трубы.
- Обсадная труба выставляется так, чтобы её нижний край находился примерно по центру водоносного слоя, а не упирался в грунт.
После прошедшего бурения его можно считать завершенным. Скважину следует прокачать, установить насос, обустроить оголовок и другие части.
Считается, что с помощью шнека невозможно пробурить слишком глубокую скважину — около 20-30 метров. Однако многое зависит от состояния грунта. При бурении рыхлых песков и крупнообломочных отложений рекомендуется использовать желонку.
При шнековом бурении возможно использование буровой установки, которая удерживает оборудование в правильном положении. Для подъема буры можно использовать мотор. Если вы осуществляете “мокрое” бурение, необходимо предусмотреть место для вывода влажного грунта из скважины и хранения воды.
Чтобы облегчить процесс установки обсадной трубы, её положение фиксируют хомутами, которые можно изготовить самостоятельно.
При выборе бурения шнеком следует учитывать, что наличие жидкости в шахте скважины негативно сказывается на её стенках.
Иногда можно увидеть советы сначала произвести бурение, а после устанавливать обсадную трубу. Однако надежнее использовать обсадную колонну сразу во время углубления.
Метод #2 — роторное бурение
Говоря о вращательных методах бурения (именно к ним относится шнековый метод), стоит упомянуть бурение с помощью ротора. Этот метод чаще всего используется буровиками для проходки скальных пород. Для его выполнения используется специальная буровая установка с ротором.
Бурение производится с использованием бура, однако вместо ручного вращения применяется мотор. Ротор передает вращающий момент на буровую штангу и погруженный в грунт инструмент.
В процессе работы происходит разрушение породы, и буру удается углубиться в нее. Для извлечения грунта в скважину под давлением подают воду, которая уносит мелкие частицы, или же используют желонку для вычерпывания.
Роторное бурение производят с использованием специализированной буровой установки. Создать такое оборудование самостоятельно достаточно сложно, но есть возможность его аренды.
Метод роторного бурения не подходит для выполнения самостоятельной работы, так как необходимое оборудование нельзя изготовить быстро и самостоятельно. Придется либо приобрести, либо взять в аренду специальную буровую установку с двигателем. Следует отметить, что такие установки могут работать как на электричестве, так и на газогенераторах.
К тому же, помимо самой установки, требуется еще оборудование для качественной промывки скважины и мощный компрессор для ее продувки. И не обойтись без соответствующих навыков работы с такой техникой.
Бур должен вращаться почти без остановки, и возникающие проблемы, например, его застревание в породе, следует решать быстро и грамотно. Начинающим часто проще работать с самодельным буром или желонкой.
При практике так называемого «мокрого» бурения стены скважины увлажняются, что приводит к снижению их прочности, поэтому нужно сразу же установить обсадную трубу.
Несмотря на это, роторное бурение обладает рядом явных преимуществ — это самый быстрый способ создания скважины, который подходит для большинства типов грунта. Однако, учитывая, что в шахте зачастую присутствует вода, нужно сразу начинать монтаж обсадной колонны, чтобы избежать обрушения стен.
Метод #3 — бурение с помощью желонки (ударно-канатный метод)
Метод ударно-канатного бурения или бурение желонкой отличается от шнекового и роторного тем, что вращение не требуется.
Желонка представляет собой длинную и узкую трубу, оборудованную клапаном и острым концом. Процесс бурения с ее помощью происходит по следующему алгоритму:
- В земле при помощи садового бура создают отверстие (это упрощает начало работы).
- Над отверстием устанавливают треногу с блоком.
- Трос пропускают через блок, к которому прикреплена желонка.
- Желонку опускают в скважину с высоты примерно 1,5-2 метра.
- При ударе о грунт острый край желонки рыхлит породу, которая затем захватывается клапаном устройства.
- Клапан не позволяет грунту высыпаться обратно в шахту.
- Процесс ударов повторяют несколько раз, для того чтобы заполнить желонку землей.
- Далее желонку извлекают из скважины и очищают от грунта.
- Действия повторяются, пока не будет обнаружен водоносный слой; в этом случае рекомендуют продолжать бурение для углубления в следующий слой.
- С каждым новым уровнем в скважину опускают обсадную колонну, постепенно ее наращивая.
Для облегчения извлечения желонки, наполненной тяжелым грунтом, трос соединяют с электромотором лебедки. Промывание водой при использовании ударно-канатного метода обычно не требуется.
Промыка применяется только в некоторых случаях, например, для упрощения прохождения плывунов, что обеспечивает высокое качество стенок скважины.
Для более эффективного бурения желонку подвешивают на треноге, а вынимают из шахты с помощью лебедки и мотора.
Отсутствие воды на дне также позволяет точнее определить, когда достигнут водоносный слой. При «мокром» бурении новичкам иногда не удается остановиться и углубляют скважину без необходимости.
Метод ударно-канатного бурения позволяет создавать бесфильтровые скважины. Для этого под обсадной трубой в песке образуется полость, служащая резервуаром для воды. Затем колонну немного приподнимают.
При таком способе также применяют забивной стакан — узкую трубу с острым нижним концом, предназначенную для рыхления и выемки грунта.
В отличие от желонки, забивной стакан не имеет клапана, так как этот инструмент наиболее эффективен при работе с вязкими, пластичными породами, такими как суглинок.
Забивающийся стакан заполняется связным материалом (суглинком, супесью), который удерживается внутри благодаря своим естественным свойствам. В стенках стакана делают длинные узкие прорези, чтобы очищать его от грунта, например, с помощью куска арматуры.
В процессе ударно-канатного бурения успешно используются как желонка, так и стакан, в зависимости от типа слоев грунта. Этот способ крайне простой, древний и вполне надежный, хотя он и требует значительных временных затрат.
Самостоятельное бурение желонкой глубоких скважин может занять несколько недель или даже месяцев. Однако этот метод позволяет создавать скважины большой глубины — более 40 метров. Некоторые источники утверждают, что можно достичь и 100 метров.
При наличии возможности можно объединять разные методы бурения для повышения нагрузки и уменьшения временных затрат. Например, для прохождения слоя суглинка применить шнековый бур, а для плывуна удобнее использовать желонку.
Затем можно снова вернуться к бурению. Хотя комбинированный подход требует большего количества инструментов, что не всегда возможно.
Метод #4 — бурение абиссинского колодца
На участках с водоносным слоем, расположенным близко к поверхности, воду можно добыть всего через пару часов после начала работ.
Для создания абиссинского колодца нужно выполнить следующие шаги:
- Пробурить в земле длинное отверстие диаметром 5-8 см, дойдя до плывуна.
- Установить в отверстие узкую обсадную трубу с острым концом и фильтром.
- Вбивать трубу в грунт пока не достигнете водоносного слоя.
- Наращивать трубу по мере необходимости.
Первоначальное бурение выполняется специальным длинным узким шнеком, длину которого постепенно увеличивают. Как только вода начинается поступать в трубу, бурение можно считать завершенным. Поскольку глубина у абиссинских колодцев невелика, для них обычно используют поверхностные, а не погружные насосы.
В процессе бурения абиссинского колодца сперва применяется узкий шнековый бур для преодоления твердого грунта и достижения плывуна.
В такую скважину не опускают шланг — его функцию выполняет сама узкая трубка. Насос располагается прямо на верхней части абиссинского колодца.
Обсадную трубу, которая также функционирует как ствол выработки, наращивают отрезками по 1-3 метра, а резьбовые соединения герметизируют при помощи подмотки и силиконового герметика. Компактные размеры позволяют установить такой колодец даже в подвале частного дома, не занимая место на участках.
Абиссинский колодец также известен как скважина-игла, так как конструкция обсадной трубы с наконечником-фильтром действительно напоминает иглу. Резьбовые соединения такой трубы требуют тщательной герметизации.
Для создания фильтров в скважине-игле в нижней части трубы выполняются отверстия диаметром около 10 мм. Перфорированная секция снаружи закрывается слоем металлической сетки специального плетения, что надежно предотвращает попадание мелкого песка в скважину.
При изучении способа самостоятельного бурения абиссинского колодца или иглы, особое внимание следует уделить методу забивания узких обсадных труб. Эту операцию можно выполнить с помощью штанги или бабки. Штанга представляет собой длинный металлический прут, который постепенно удлиняют, когда он опускается вместе с обсадной трубой.
Удары прута касаются наконечника. При этом дополнительная нагрузка также ложится на соединения трубы, что может привести к их деформации. В результате сильных ударов муфтовое соединение может разорваться, что недопустимо. Бабка представляет собой груз с отверстием.
На верхнюю часть обсадной трубы устанавливается специальный оголовок, по которому и наносятся удары для забивания трубы на необходимую глубину. Этот метод позволяет более равномерно распределить нагрузку, но все же существует риск повреждения соединений. Поэтому для бурения абиссинского колодца следует использовать только качественные материалы.
В данном сценарии целесообразней всего использовать резьбовое соединение, которое совпадает с центром трубы. Правильно выполнить резьбу можно исключительно на токарном станке. Разорванная труба принесет массу неудобств, поскольку извлечь застрявший в грунте кусок колонны будет практически невозможно.
Работы придется начинать заново, что обременит дополнительные материальные расходы. Однако если по каким-то причинам абиссинский колодец не удалось пробурить, большинство материалов можно использовать повторно.
Изготовление бурового инструмента
Как упоминалось ранее, оборудование для бурения можно изготовить самостоятельно, взять у знакомых или купить готовые изделия.
Иногда буровую установку можно арендовать. Тем не менее, цель самостоятельного бурения обычно заключается в снижении затрат. Один из самых простых способов сделать бурение недорогим — изготовить инструменты из подручных материалов.
На схеме представлены разные инструменты для бурения. С помощью долота можно рыхлить особенно плотный грунт, а последующую его извлечение осуществлять с помощью бура, желонки или другого оборудования.
Вариант #1 — спиральный и ложковый бур
Ручное бурение возможно осуществлять с использованием спирального или ложкового бура. Для создания спирального инструмента берётся прочный заострённый прут, к которому присоединяются ножи. Эти ножи можно изготовить из разделённого на две половины металлического диска. Края диска затачиваются, после чего ножи привариваются к пруту на расстоянии примерно 200 мм от его конца.
Самодельный бур для шнекового бурения может быть выполнен в различных вариантах. При этом его обязательными компонентами являются ножи с острыми краями и установленное на дне долото.
Ножи должны быть наклонены под углом к горизонту. Самым оптимальным считается угол в пределах 20 градусов. Оба ножа размещаются напротив друг друга. Естественно, диаметр бура не должен превышать размер обсадной трубы. Обычно для этих целей используется диск диаметром около 100 мм. Ножи готового устройства должны быть хорошо заточены, что значительно упростит и ускорит процесс бурения.
Альтернативный вариант спирального бура можно реализовать, используя стержень и полоску инструментальной стали. Ширина этой полосы может варьироваться от 100 до 150 мм.
Сталь необходимо нагреть и закрутить в спираль, закалить, а затем приварить к основанию. При этом шаг спирали должен соответствовать ширине используемой полосы. Концы спирали следует тщательно заточить. Стоит отметить, что создание такого бура в домашних условиях может быть весьма сложным.
Спиралевидный шнек для бурения также может быть сделан из трубы и стальной полосы, хотя качественно закрутить ленту в спираль, приварить и закалить её в домашних условиях может оказаться затруднительно.
Для производства ложкового бура вам понадобится металлический цилиндр. В условиях самодельного изготовления оптимально использовать трубу подходящего диаметра, к примеру, стальную трубу диаметром 108 мм.
Длина всего изделия должна составлять около 70 см, так как с более длинным инструментом будет довольно сложно работать. На корпусе необходимо сделать длинное узкое отверстие, которое может быть вертикальным или спиралевидным.
Ложковый бур проще всего сварить из кусочка трубы подходящего диаметра. Нижняя часть приваривается и затачивается, а вдоль корпуса необходимо просверлить отверстие для очистки инструмента.
В нижней части корпуса монтируются два ножа в форме ложки, режущие кромки которых также подлежат заточке. Это позволяет грунту разрушаться как благодаря вертикальным, так и горизонтальным краям buра.
Разрыхлённая порода попадает в полость инструмента. После этого его извлекают и очищают через сделанное отверстие. Кроме ножей в нижней части бура, по оси устройства приварено сверло. Диаметр отверстия, созданного таким буром, будет несколько больше, чем сам инструмент.
Вариант #2 — желонка и стакан
Для создания желонки удобно использовать металлическую трубу подходящего диаметра. Толщина стенок этой трубы может достигать 10 мм, а длина обычно колеблется между 2 и 3 метрами. Это обеспечивает инструменту необходимую массу для эффективного рыхления грунта при ударах.
