Нина Лапшина - Колодцы. Устройство и обслуживание

В процессе свинчивания и развинчивания штанги повисают в забое на подкладной вилке . Опорой им служит муфта.

Из принадлежностей штанги надо назвать фарштуль , с помощью которого тоже осуществляют подъем и спуск штанг. Его составными частями являются серьга, ушки которой надеты на цапфы траверсы. В середине последней есть вырез, предназначенный для пропуска штанг. Для фиксации выреза установлена щеколда. Когда штангу заводят в фарштуль, муфта опирается на край выреза траверсы.

При ударно-вращательном бурении могут возникать нештатные ситуации (причины – отсутствие опыта у самодеятельного бурильщика, применение материалов по принципу «что есть под рукой» и пр.), при которых из скважины требуется достать какой-либо предмет (обычно это оторвавшаяся штанга). Для таких случаев необходимо иметь специальный инструмент:

• ловильный винт (метчик), выполненный из закаленной стали в виде конуса. Его нижний конец сделан так, что он входит в отверстие штанг. На винте выбраны продольные канавки. В них помещается стружка, которая образуется, когда винт прорезает стенки штанги;

• ловильный колокол, который применяют, если отверстие оторвавшейся штанги деформировано (замято);

• ловильный штопор для подъема мелких предметов.

Чтобы поднять из глубокой шахты колонну штанг, необходимы ворот или лебедка и опора для верхнего блока. Для этого устанавливают буровую вышку (копер), которая имеет вид треноги с канатным блоком наверху, через который пропускают прочный канат или стальной трос. Ее высоту определяют глубина бурения, длина обсадных труд и др.

При ударном бурении требуется поднять инструмент со штангами примерно на 1–1,5 м и бросить его в шахту. Эту тяжелую работу облегчает балансир , изготовленный из стальной балки или деревянного бруса (подойдет и доска толщиной 60 мм), хотя более современным является фрикционная лебедка, с помощью которой удар осуществляют, оттянув канат.

Для подъема труб, зажатых породой, используют рычаги , подставив под них козелки . К трубе крепят хомут , в который упираются рычаги и который передвигают, чтобы поднять трубу.

Для того чтобы разрабатываемая скважина имела круглую форму, штанги с укрепленным долотом при каждом ударе поворачивают (отсюда и название способа бурения – «ударно-вращательный»). Для подвешивания штанг к балансиру используют штанговый вертлюг .

При ударно-вращательном бурении необходимо правильно (строго вертикально) заложить скважину, поскольку есть риск скручивания штанг, и он тем выше, чем глубже скважина. Если скважина заложена под углом, то не избежать нескольких серьезных и опасных моментов:

• помимо возникающего напряжения скручивания, наблюдается напряжение от изгиба буровой колонны;

• по мере увеличения глубины скважины тенденция отклоняться от вертикали все более усиливается, что создает проблемы как непосредственно для бурения, так и для подъема и опускания обсадных труб.

Если есть тренога, то скважину закладывают, подвесив на нее оборудование, благодаря чему обеспечивается ее вертикальность. В отсутствие треноги приходится удерживать штаги руками, поэтому в работе должны участвовать 3 человека – двое устанавливают и ввинчивают ложковый бур, третий контролирует вертикальность штанги. Как только бур погрузится на половину своей длины, его извлекают, счищают прилипший грунт, влив в скважину воду (она предотвращает осыпание стенок шахты, склеивает сухую породу, чем облегчает ее удержание, выполняет функции смазки), опускают, проверяют вертикальность и т. д.

В процессе бурения устье скважины разрабатывается, поэтому через 3–4 м проходки ее укрепляют обсадной трубой (1–2 звеньями), которая заканчивается режущим башмаком, а вверху имеет патрубок.

Необходимость применения обсадных труб диктуется несколькими причинами:

• пластичные породы, прорезанные буром, от наличия воды в скважине разбухают или вспучиваются под воздействием давления, которое создают верхние пласты. В итоге просвет скважины может настолько сузиться, что спускание бурового оборудования станет невозможным;

• неустойчивые породы, такие как пески, гравий и другие, в отсутствие обсадной трубы осыпаются, что приводит к результату, указанному в пункте 1;

• при долблении твердых пород долотом образуется так называемая бурильная грязь (раздробленная порода), для удаления которой долото поднимают, опускают желонку и таким образом выбирают ее. Обсадные трубы облегчают эту процедуру.

Если водоносные пласты залегают на глубине более 10 м, ударно-вращательное бурение становится очень трудным (особенно, если бур упирается в камни), так как:

• штанги настолько удлиняются, что начинают гнуться;

• искривление скважины практически неизбежно;

• монтаж штанг (свинчивание-развинчивание) требует все больше времени;

• опасность разрыва штанг все более усиливается.

Однако есть возможность значительно облегчить бурение. Для этого штанги следует заменить тросом и вести проходку ударно-канатным способом . Надо заметить, что ударно-канатное бурение знали и практиковали еще в Древнем Китае. Естественно, что оборудование было деревянным, использовался ручной труд, темпы бурения были медленными, однако в течение нескольких лет (или десятилетий) таким способом сооружали колодцы глубиной до 1,5 км.

Самодеятельные бурильщики соединяют штанги фланцами, штифтами с соединительными втулками. Их главный недостаток – невозможность достижения соосного соединения штанг из-за возникающих погрешностей при сварке и люфта во втулках.

В нашей стране ударно-канатное бурение было описано и освоено еще в начале прошлого века. При этом применялся буровой снаряд Шитца. Его конструкция проста:

• берут столб диаметром 140–200 мм. На одном из концов выполняют поперечину с подкосом и блоком;

• буравом проделывают скважину глубиной 1 м. В нее поперечиной вверх вертикально ставят столб. Для устойчивости его фиксируют оттяжкой за якорь;

• на блок подвешивают бурав, чтобы определить центр будущей скважины;

• пробуривают скважину глубиной 1 м;

• далее применяют конический стакан, подвешенный на веревку. Подтягивая последнюю, стакан поднимают на высоту 1–1,5 м и бросают. При врезании в дно скважины стакан заполняется грунтом, уплотняется и удерживается, пока не будет поднят на поверхность, где он освобождается от породы.

Буровой снаряд Шитца бесполезен, если на пути проходки встречаются крупные камни или сплошной каменистый грунт. Поэтому он требует усовершенствования, которое заключается в замене стакана долотом и веревки – тросом.