Vrtanje vrtin: tehnologija in nianse dela

Eden najbolj produktivnih in ekonomičnih načinov oblikovanja rudnikov je jedrno vrtanje. Uporablja se pri raziskovanju mineralov in inženirski geologiji.Poleg tega je to najlažji in najhitrejši način za dostop do podzemne vode za organizacijo oskrbe z vodo.

Iz našega predlaganega članka boste izvedeli vse o posebnostih jedrnega vrtanja, orodjih, potrebnih za njegovo izvedbo in značilnostih uporabe.

Področje uporabe jedrnega vrtanja

Jedrno vrtanje je metoda, s katero je mogoče z največjo natančnostjo določiti globino strehe in podlage plasti tal ter globino nivoja podzemne vode.

Tehnologija jedrnega vrtanja se pogosto uporablja v naslednjih panogah:

• Oskrba z vodo v industrijskih in zasebnih sferah. Vrtanje vodnjakov za zasebno oskrbo z vodo, organiziranje zajema vode za celotne vasi ali mestne bloke se učinkovito izvaja z jedrnim vrtanjem zaradi dejstva, da vrtalnik zlahka prodre v velike globine. Orodje za jedro je sposobno dvigniti skoraj vse uničene kamnine, razen z vodo nasičenih in ohlapnih, nekohezivnih tal (pesek, gramoz, kamenčki);
• Geološka raziskovanja v rudarski industriji. Ko skala prehaja, pride do točkovnega učinka na tla vzdolž polmera vrtenja. Povedano drugače, z izstrelkom, ki strukturno spominja na cev, se izlušči trdna gmota kamnin, ne da bi se porušila njihova struktura in stanje.
• Gradnja. Izvajanje geotehničnih raziskav za preučevanje fizikalnih in mehanskih lastnosti zemljin ter stanja kamnin. Core tehnologija omogoča natančno identifikacijo podtalnice in jemanje vzorcev vode za preučevanje njihove agresivnosti do betona.

Med vrtanjem jedra se izloči jedro - steber zemlje ali sosednje plasti zemlje. Za jedro je značilna trdna naravna struktura, ki zagotavlja celovito analizo proučevane kamnine. Vrtanje z jedrno cevjo vam omogoča, da z največjo natančnostjo določite globino skale za študijske namene.

Jedrnato vrtanje zagotavlja celovitost izločenega jedra, kar pripomore k kakovostnemu študiju kamnine. Hkrati se izvede najkakovostnejše čiščenje obraza iz uničene kamnine

Uporaba kronskega svedra v gradbeništvu bistveno olajša in pospeši procese. V z vrtalnim svedrom pripravljeno luknjo enostavno zabijemo pilot ali montiramo že pripravljeno armiranobetonsko konstrukcijo. Jedrno vrtanje vam omogoča ustvarjanje cilindričnih lukenj v opečnih in betonskih konstrukcijah.

Tehnologija in oprema dela

Znani sta dve metodi uporabe kronskega svedra: delo z dovodom tekočine v dno vrtine ali delo na suho, to je brez vrtalne tekočine.

Vrtanje brez uporabe vrtalne tekočine se uporablja, če so nekohezivna zemljina nasičena z naravno vlago v zadostnih količinah za preboj in odvzem. Prav tako se voda ne dovaja v odkopni jašek pri vožnji skozi tekoče plastične, mehkoplastične in ognjevzdržne ilovice/gline, trde in plastične peščene ilovice.

Tekočino je potrebno uporabiti pri vrtanju kamnitih in polkamnitih kamnin.V odsotnosti vode v tem primeru poglabljanje poteka veliko počasneje. Poleg tega se verjetnost prezgodnje okvare svedra znatno poveča, zato se suho vrtanje šteje za dražje.

Tehnologija jedrnega vrtanja vrtine s splakovanjem omogoča ne le podaljšanje življenjske dobe delovne opreme, temveč tudi najhitrejši in najmanj delovno intenziven način za osvoboditev obraza iz uničenih kamnin

Pri vrtanju z vrtalno tekočino se hitrost poglabljanja znatno poveča. Najpogosteje se ta metoda uporablja pri vrtanju vrtin velike globine. To omogoča, da se delo opravi v najkrajšem možnem času z minimalnim tveganjem poškodbe krone.

Voda pod visokim pritiskom se dovaja tudi na dno med razvojem vrtine v rahlih, nekohezivnih tleh, če vzorčenje jedra ni problem. V tem primeru obraz preprosto speremo s curkom vode, s čimer osvobodimo rudniški jašek uničene zemlje.

Načelo osnovne tehnike

Glavni element pri jedrnem vrtanju je destruktivni rezalni del, nameščen na dnu jedrne cevi. Imenujejo ga krona. Za kopanje kamnin se uporabljajo posebne krone, opremljene z diamantnimi rezalniki.

Krone so zamenljivi rezalni elementi, ki so privijačeni na spodnji rob jedrne cevi. Med postopkom vrtanja jih je treba večkrat zamenjati.

Diamantni sveder je tisti, ki zagotavlja praktično neoviran prehod svedra v velike globine pri zabijanju vodnih naprav v apnenec. To je pri razvoju vrtin, zakopanih v kamninsko podlago, v razpokah katerih so zaradi stoletne kondenzacije nastale zaloge najčistejše podzemne vode.

Svedre zamenjamo na najpreprostejši način - odstranimo obrabljen del in privijemo nov sveder na jedrno cev.

Kamnino režemo z nastavkom, ki se vrti pri visokih hitrostih. Hitrost vrtenja vrtalnika je mogoče prilagoditi glede na gostoto zemlje, ki se razvija. Krona »reže« zemljo le ob robu nekakšnega valja, katerega osrednji del je vtisnjen v jedrno cev.

Za izvlečenje jedra se sveder dvigne na površino. Zemljo, ki jo zajame, dobesedno odpihne iz vrtalnika s tokom zraka, ki se dovaja v zgornji del cevi. Postopek pihanja pospešimo z udarcem po izstrelku s kladivom.

Med postopkom jedrnega vrtanja se navrtan stožčasti segment kamnine potisne v jedrno cev. Da bi ga odstranili, se orodje za jedro odstrani iz cevi tako, da se razstavi niz vrtalne palice. Jedro se izpiha in izbije iz cevi

Pri prehodu skozi trde kamnine imajo kronski svedri večjo produktivnost kot matrični in valjčni svedri. To je posledica visoke vrtilne hitrosti svedra, ki zmanjša količino potrebnega razvijalnega napora.

Poleg tega koščki popolnoma uničijo skalo, ki jo bo treba "izkopati" z bailerjem ali pa pod pritiskom dovajati vodo za pranje obraza. Pravzaprav boste morali skozi isti odsek dvakrat ali celo trikrat: najprej ga uničite, nato pa očistite. Osnovna tehnologija vam omogoča, da greste skozi in očistite obraz v enem zamahu.

Strojna orodja in vrtalne naprave

Izbira stroja ali vrtalne naprave je odvisna od namena vrtine in njenega premera. Priljubljenost metode jedrnega vrtanja določa proizvodnjo vrtalnih naprav in strojev po vsem svetu. Za ploščadi, namenjene raziskovalnemu vrtanju, so primerni težki traktorji, tovornjaki in terenska vozila.

Uporaba težkih traktorjev na gosenicah omogoča vrtanje vrtin na območjih z neprehodnimi cestami, površinskimi močvirji in nestabilnim terenom.

Najpogosteje je oprema za vrtanje nameščena na klasičnih avtomobilih znamk MAZ, KAMAZ in Ural. Vendar pa obstajajo možnosti namestitve lažje opreme, ki se uporablja za vrtanje vodnih vodnjakov v zasebni gradnji.

pri ročno rotacijsko vrtanje Jedrno cev zamenja njena zgodovinska predhodnica - steklo. Ta projektil je skrajšana različica jedrne cevi s koničastim robom na podplatu. Steklo ročno ali z motornim vrtalnikom privijačimo v zemljo in vse, kar je v njem zapakirano, odstranimo na površino.

Bencinski in električni motorji se uporabljajo za mehanizacijo ročnega vrtanja plitvih vrtin in oblikovanja lukenj za namestitev ograj in nosilcev daljnovodov. Posredujejo rotacijske gibe polžu ali jedrni cevi

Oprema za vrtanje in urejanje vodnjakov

Pri izvajanju jedrnega vrtanja potrebujete opremo, ki vam omogoča globinsko delo, razvijanje in pridobivanje najrazličnejših vrst kamnin. Med delom je treba zagotoviti občasno dviganje z izstrelkom uničenega materiala na površino.

Standardni komplet orodij za vrtanje

Za kakovostno delo potrebujete:

• Jedrne lupine. Uporabljajo se tako za vodoravno vrtanje kot za navpični izkop. Z uporabo standardnih jedrnih cevi je možno vrtati pod kotom do 45 stopinj. Svedri s tankimi stenami se lahko uporabljajo izključno za horizontalno vrtanje brez izkopa pri polaganju komunikacij.
• Krone. To je orodje za lomljenje kamnin, ki je nameščeno na jedrno cev za lažje izrezovanje jeder v kamnini. Medeninasti svedri se uporabljajo za vrtanje sedimentnih kohezivnih in nekohezivnih zemljin. Karbidna svedra z diamantnimi rezili se proizvajajo za vrtanje skal in oblikovanje lukenj v betonske, asfaltne in opečne zidove.
• Jeklene ohišje cevi. Potrebno za ohišje izkopa - oblikovanje vrtine, izvedeno hkrati z njegovim poglabljanjem. Njihov premer je enak premeru vodnjaka. Ohišje za dovod vode je izbrano vnaprej, pri čemer se osredotoča na premer jedrne cevi in ​​črpalko, ki je načrtovana za uporabo v vodnjaku.
• Mrene. To so ozke cevi, zvite skupaj. Uporablja se za podaljšanje vrtalne verige. Preprosto povedano, izmenično so privijačeni na vrh jedrne cevi, tako da se nanjo lahko prenaša rotacijsko gibanje v globini, večji od višine izstrelka. Višina jedrne cevi + višina vrtalne verige = globina izkopa.
• Prevajalci. Potrebno je zagotoviti spajanje navojnih povezav različnih premerov, ki so prisotni na vrtalnih palicah, rotatorji, splakovalna tesnila in druge komponente.
• Čepi in tesnila za izpiranje. Z njihovo pomočjo je mogoče dvigniti uničeno zemljo na površje, če ni treba vzeti celega jedra. V tem primeru se na obraz dovaja voda, ki pod pritiskom spira uničeno zemljo na dnevno površino.
• Dleta. Uporabljajo se za poglabljanje lukenj na najtežjih mestih, ki jih vrtalni sveder lahko prebije. Pri uporabi svedra včasih preidejo z rotacijskega vrtanja na vrtanje s kablom.

Predstavljeno orodje je standardni komplet za vrtanje s tehnologijo jedra.V nekaterih primerih bodo morda potrebna dodatna orodja in oprema, odvisno od zahtevnosti razvoja.

Pri poglabljanju izkopa se kolona vrtalnih palic zaporedno privije na vrh jedrne cevi. Za izvlečenje jedrnega projektila na površino stebra se palica za palico odvije

Značilnosti zasnove jedrne cevi

Značilnost oblikovanja projektil med vrtanjem jedra je posledica maksimalnega ohranjanja celovitosti jedra in je sestavljena iz obročaste razporeditve okoli prostega prehoda. Ena najpomembnejših značilnosti je koeficient vzorčenje jedra Definiran je kot razmerje med premerom jedra in zunanjim premerom orodja.

Orodje za središčno vrtanje je standardizirano, razlikuje se predvsem v premeru. Glede na strukturne značilnosti so jedrne cevi razvrščene v enojne in dvojne. Posamezni izstrelki, zasnovani za delovanje v normalnih geoloških pogojih, so odlični za razvoj vodnih vrtin.

Dvojno orodje z nerotirajočo cevjo se uporablja samo pri geoloških raziskavah. Potrebno je pridobiti vzorce kamnin, ki se zlahka uničijo pod vplivom različnih dejavnikov. Omogoča odvzem vzorca v naravni sestavi, z naravnim odstotkom mineralov in odpadne kamnine.

Enojedrna cev se uporablja pri vzorčenju za geotehnične raziskave, geološka raziskovanja in vrtanje lukenj za namestitev nosilcev daljnovodov.

Vse jedrne cevi so zasnovane za uporabo vpihovanja, dovajanja vrtalne tekočine na dno in čiščenja vrtine. Njihov vrh je opremljen s tehnološko luknjo, skozi katero se vbrizga voda ali tok zraka.

Posebnosti rezalnega dela izstrelka

Vsaka krona je predstavljena v obliki obroča z navojem na vrhu, potrebnim za privijanje na jedrno cev, in rezili, ki se nahajajo na spodnjem koncu. Rezila so lahko trdno ulita ali privarjena na ta rezalni kovinski del.

Za jedrno vrtanje se uporabljajo naslednji svedri:

• Karbid – drobni sekalec, rebrast.
• Diamantno – impregnirano in majhen diamant.

Rezalni elementi iz karbidne trdine so zasnovani za vrtanje "mehkih" tal. Z njihovo pomočjo se vrtajo vse vrste glinastih kamnin katere koli konsistence, pol-kamnine, nizkovlažni in mokri peski goste in srednje gostote. Za vrtanje skozi peščenjake in laporje se uporabljajo krone z rezili iz volfram-kobalta.

Fini sekalec svedri so namenjeni za vrtanje srednje trdih kamnin majhnih abrazivnost. Opremljeni so z osemkotnimi ali kvadratnimi rezalniki. Ko so rezila nameščena na različnih višinah, se doseže tudi stopničasta ploskev, katere prednosti so bile opisane zgoraj.

Z uporabo rebrastih nastavkov se izboljša kroženje izpiralne tekočine s povečanjem premera vrtine

Rebrasta svedri so zasnovani za vrtanje trdih kamnin srednje abrazivnost. Rezkarji takšnih kron so sestavljeni iz jeklenih cilindričnih ali prizmatičnih sedež s karbidnim vložkom. Hkrati, tudi če se krona obrabi, se njena zmogljivost ne zmanjša.

Krone z diamantnimi rezkarji so namenjene za vrtanje skalnatih in polkamnitih kamnin visokih višin abrazivnost.

Za povečanje trdnosti in izboljšanje abrazivnih lastnosti se med proizvodnim procesom v njegovo lito maso vtisnejo industrijski diamanti. V zadnjem času naravne kristale pogosto zamenjujejo z umetno pridelanimi.

Število reber je odvisno od oblike krone in njenega premera - lahko jih je od tri do šest. Pospešitev procesa uničenja kamnin je mogoče doseči s premikom reber navzgor glede na konec krone. To zagotavlja stopničasto spodnjo luknjo in olajša prehod pralne tekočine.

Cevi za ohišje vodnjaka

Jeklene cevi za jedro in ohišje se proizvajajo v skladu z GOST 51682-2000. V geološkem raziskovanju in inženirski geologiji se uporabljajo za preprečevanje zrušitve zemljine na površino, ki ne bi omogočila razumeti, na kateri globini je ena geološka plast zamenjana z drugo.

IN ureditev zajetja vode zaščitne cevi tvorijo stene vodnjaka. Drugi, proizvodni niz cevi je potopljen v ohišje, sestavljeno iz njih. Danes je najpogosteje sestavljen iz plastike. Proizvodna kolona je opremljena s filtrom za zadrževanje zrn peska in drobnega proda med črpanjem.

Najpogostejše so obložne cevi z nastavki. V tem primeru imajo cevi na eni strani notranji navoj, na nasprotni pa zunanji navoj. Izkopni jašek sestavi iz navojnih cevi izjemno enostavno in hitro.

Tako jedro kot obložne cevi so opremljene z navoji, zunanjimi na enem koncu in notranjimi na drugem koncu. To omogoča hitro in enostavno montažo ohišja. Velikosti navojev so poenotene - katera koli obložna cev lahko služi kot jedrna cev, samo privijte krono in vrh nanjo

Obstajajo ohišne cevi, namenjene za varjene spoje. V zasebnem sektorju se ne uporabljajo zaradi delovno intenzivnega postopka montaže stebra.

Tako ohišje kot jedro cevi sta izdelani iz jekla razreda 45 s trdnostno skupino "K".Za povečanje odpornosti proti površinski obrabi so konci cevi utrjeni. Odvisno od uporabljene vrtalne opreme in premera potopna črpalka pri gradnji zasebnih vodovodov se uporabljajo cevi s premerom od 100 do 200 mm.

Stopnje jedrnega vrtanja

Preden začnete z delom, morate preučiti katastrski načrt in pripraviti delovno površino. Zagotoviti je treba neoviran dostop do mesta vrtanja tako za samo vrtalno napravo kot za stroj s tekočino za izpiranje.

Naslednji korak je izkopati luknjo s prostornino najmanj 2 kubičnih metrov - s tem se boste izognili potrebi po uporabi dodatnega rezervoarja. Jama je namenjena odvajanju podtalnice in uporabljene izpiralne tekočine. Za namestitev glavnega dela debla je potrebno preluknjati zemljo.

Nato je izbrani sveder priključen na vrtalno cev in izbran ohišje cevi, ki se bodo povečale, ko se bodo poglobile. Namestitev mora biti varno zavarovana, nato pa se vrtalna naprava zažene.

Tehnologija jedra s spiranjem zaboja z vodo omogoča najenostavnejši in najhitrejši način osvoboditve rudniškega jaška iz uničene kamnine.

Ko se vrtalni sveder poglobi in napolni, se občasno dvigne na površino in očisti zemlje, ki jo je orodje zajelo med vrtanjem. Po tem lahko sveder, osvobojen iz jedra, ponovno potopite v luknjo vrtine, da nadaljujete z vrtanjem.

Za dviganje na vrh se niz vrtalne cevi, sestavljen iz orodja za jedro in palic, razstavi. To pomeni, da zaporedno ločujejo palico za palico, dokler jedrna cev ni odstranjena iz cevi.

Najboljša možnost za razvoj vodnjaka za zasebne lastnike je vrtanje jedra, ki ga spremlja izpiranje. V tem primeru vzorcev ni treba jemati. Glavna stvar je, da hitro oblikujemo sod in ga očistimo blata. priprava delov za prihajajočo uporabo.

Za umivanje lahko uporabite katero koli vodo, povsem primerna je voda iz bližnjega ribnika ali reke. Vrtanje se lahko izvede tudi na suho, če se razvija vrtina za pesek. Običajno je v tem primeru nekaj veder vode kot vrtalne tekočine dovolj samo za hlajenje izstrelka na dnu.

S tehnologijo jedra se izvrtajo luknje v betonske in armiranobetonske konstrukcije, temelje in opečne stene.

Pri delu z ohlapnim peskom z nizko vsebnostjo vlage je priporočljivo, da delovni raztopini dodate tekoče steklo ali glineno maso, da okrepite stene luknje. V vsakem primeru, ko vrtalnik prehaja skozi obzorje z nestabilno strukturo, bi bilo upravičeno okrepiti stene vrtine z zaščitnimi cevmi.

Tehnološke značilnosti postopka

Med postopkom poglabljanja je možno prilagajati hitrost vrtenja svedra. Treba je opozoriti, da vrtalnik zlahka premaga plasti sedimentnih kamnin pri nizkih hitrostih. Toda pri prehodu kamnine je potrebno povečanje hitrosti vrtenja. Z metodo jedrnega vrtanja je mogoče prebijati plasti različnih sestav in poljubnih trdot.

Upoštevati je treba dejstvo, da mora biti vrtalna naprava nameščena na pripravljenem, izravnanem vodoravnem mestu. Kot penetracije je mogoče prilagoditi, če premer vrtine ne presega 1 metra. Vertikalnost izkopa se nato vzdržuje s plaščem.

Obložne cevi se lahko ponovno uporabijo, če se odstranijo iz izkopa takoj po izkopu. Jedrna cev je projektil za večkratno uporabo, česar pa ne moremo reči o kronah. Za vrtanje v sedimentnem horizontu sta potrebna vsaj dva ali celo več. Pri gradnji vodnjaka na apnenec je nemogoče natančno predvideti število dotrajanih kron.

Za podaljšanje življenjske dobe diamantnega svedra po namestitvi ali zamenjavi je treba dno vodnjaka obdelati z dletom. Ta ukrep bo znatno povečal stopnjo prodora

Vrtalni stroj se lahko namesti na vozila z visoko nosilnostjo ali na vozila z gosenicami posebna oprema v primeru dela v težkih terenskih razmerah. Pri vrtanju vodnih vrtin po metodi jedra se lahko uporablja lažja mobilna oprema.

Prednosti in slabosti jedrne metode

Zahvaljujoč točkovnemu delovanju krone vzdolž njegovega polmera je zagotovljeno natančno rezanje in pripeljevanje na površino trdnega jedra. Tehnologija je uporabna za vrtanje kamnin do XII kategorije, lahko delate tako pravokotno kot pod kotom.

Eden najpomembnejših kazalcev metode jedra je visoka produktivnost in hitrost vrtanja.

Poleg tega je mogoče poudariti naslednje prednosti:

• Prostornina vrtanja v primeru uporabe tekočine za izpiranje ali tehnološke vode je 85%;
• Vnos aktivnih emulzij v delovno raztopino omogoča vzdrževanje sten vodnjaka v prvotnem stanju;
• Zaradi zmanjšanja osnih obremenitev zaradi dejstva, da se kamnina ne uničuje kontinuirano, se doseže zmanjšanje stroškov energije.
• Metoda vam omogoča delo z vsemi kamninami, vključno z bazaltom in granitom.
• Pri uporabi montažnega mobilnega stroja je možno izvajati dela na težko dostopnih mestih.

Poleg svojih prednosti ima jedrno vrtanje tudi svoje slabosti:

• Pri delu v razpokanih kamninah pogosto pride do zagozditve jedra, zaradi česar je treba cev odstraniti, da jo izbijemo.
• Pri prehodu skozi trde kamnine se brzda zaradi pregretja in zatikanja hitro topi. Da bi se temu izognili, je treba uporabiti hladilno tekočino in zmanjšati pretok. Posledično se zmanjša hitrost vrtanja.
• Majhen prečni prerez (do 200 mm) vrtanja ne omogoča uporabe močnega potopni črpalke.

Pri razvoju vodnih vrtin, če se pri odpiranju formacije uporablja glinena raztopina, obstaja velika verjetnost zamuljenja vodonosnika.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video 1. Začetna faza vrtanja vodnjaka z jedrno metodo:

Video 2. Vrtanje jedra vrtine v granitno skalo:

Pred začetkom jedrnega vrtanja vrtine je treba opraviti ekonomski izračun. Skladnost z varnostnimi standardi in predpisi za uporabo opreme zmanjšuje tveganje okvare opreme, s čimer zagotavlja visoko učinkovitost delovanja, hitrost vrtanja in nižje ekonomske stroške.

Bi radi delili zapletenost tehnologije stebrov, ki je znana samo vam? Imate koristne informacije o temi članka? Prosimo, napišite komentarje v spodnji obrazec bloka, postavite vprašanja in objavite fotografije na temo članka.