Wiercenie studni rdzeniowej: technologia i niuanse pracy

Jedną z najbardziej produktywnych i ekonomicznych metod formowania wyrobisk górniczych jest wiercenie rdzeniowe. Jest stosowany w eksploracji terenowej i geologii inżynierskiej. Ponadto jest to najłatwiejszy i najszybszy sposób na uzyskanie dostępu do wód gruntowych w celu organizacji zaopatrzenia w wodę.

Dowiesz się wszystkiego o szczegółach wiercenia rdzeniowego, narzędziu wymaganym do jego wdrożenia i funkcjach aplikacji z naszego artykułu.

Zakres wiercenia rdzeniowego

Wiercenie rdzeniowe to metoda, która pozwala z największą dokładnością określić głębokość dachu i dna warstw gleby, a także znak głębokości lustra wody gruntowej.

Technologia wiercenia rdzeniowego jest szeroko stosowana w następujących branżach:

• Zaopatrzenie w wodę w sferze przemysłowej i prywatnej. Wiercenie studni do prywatnego zaopatrzenia w wodę, organizowanie ujęcia wody w całych wioskach lub blokach miejskich jest skutecznie wykonywane przez wiercenie rdzeniowe, ponieważ wiertło łatwo penetruje duże głębokości. Rdzeniowy pocisk jest w stanie podnieść prawie każdą zniszczoną skałę, z wyjątkiem nasyconych wodą i luźnych niespójnych gleb (piasek, żwir, kamyki);
• Poszukiwanie w górnictwie. Kiedy skała przechodzi, punktowy wpływ na glebę występuje wzdłuż promienia obrotu. Innymi słowy, skorupa, strukturalnie przypominająca rurę, wierci stałą masę skalną bez naruszania jej struktury i stanu.
• Konstrukcja Prowadzenie badań inżynieryjnych i geologicznych w celu zbadania właściwości fizycznych i mechanicznych gleb, stanu skał. Technologia kolumnowa umożliwia dokładne określenie poziomu wody i pobranie próbek wody w celu zbadania ich agresywności w stosunku do betonu.

Podczas wiercenia rdzeniowego wydobywany jest rdzeń - kolumna gleby lub sąsiednie warstwy gleby. Rdzeń charakteryzuje się integralną naturalną strukturą, która zapewnia kompleksową analizę badanej skały. Wiercenie rurą rdzeniową pozwala na określenie głębokości skały z najwyższą dokładnością na potrzeby badań.

Wiercenie rdzeniowe zapewnia integralność wydobytego rdzenia, co przyczynia się do jakościowego badania skały. Jednocześnie wykonywane jest najwyższej jakości czyszczenie twarzy ze zniszczonej skały.

Zastosowanie wiertła rdzeniowego w budownictwie znacznie ułatwia i przyspiesza procesy. Stos można łatwo wbić w otwór przygotowany wiertłem rdzeniowym lub zamontować gotową konstrukcję żelbetową. Wiercenie rdzeniowe pozwala tworzyć cylindryczne otwory w konstrukcjach z cegły i betonu.

Technologia pracy i wyposażenie

Znane są dwie metody używania wiertła rdzeniowego: praca z dostarczaniem płynu do twarzy lub na sucho, to znaczy bez płuczki wiertniczej.

Wiercenie bez użycia płynu wiertniczego jest stosowane, gdy niespójne gleby są nasycone naturalną wilgocią w ilości wystarczającej do penetracji i ekstrakcji. Woda nie jest również podawana do wału roboczego podczas przechodzenia przez płynny i miękki plastik i miękki plastik i glinę twardą i glinę piaszczystą.

Płyn jest używany bez wątpienia podczas wiercenia skał skalistych i półskalistych. Przy braku wody w tym przypadku wgłębienie jest znacznie wolniejsze. Ponadto prawdopodobieństwo przedwczesnego uszkodzenia korony znacznie wzrasta, dlatego wiercenie na sucho uważa się za bardziej kosztowne.

Technologia wiercenia rdzeniowego z płukaniem pozwala nie tylko rozszerzyć obsługę sprzętu roboczego, ale także najszybszy i najmniej czasochłonny sposób na uwolnienie twarzy od zniszczonej skały

Podczas wiercenia płynem wiertniczym szybkość pogłębiania znacznie wzrasta. Najczęściej tę metodę stosuje się podczas wiercenia studni o znacznej głębokości. Umożliwia to wykonywanie pracy w możliwie najkrótszym czasie przy minimalnym ryzyku uszkodzenia korony.

Woda stojąca pod wysokim ciśnieniem jest dostarczana do dna podczas rozwoju studni w luźnych, niespójnych glebach, jeśli rdzenie nie jest zadaniem. W tym przypadku strumieniem wody po prostu myją twarz, uwalniając wał roboczy od zniszczonej gleby.

Zasada techniki kolumnowej

Element rdzeniowy podczas wiercenia rdzeniowego jest niszczącą częścią tnącą zamontowaną na dnie rury rdzeniowej. Nazywają ją koroną. Do głębienia skał stosuje się specjalne korony wyposażone w narzędzia diamentowe.

Korony tną wymienne elementy, które są przykręcane do dolnej krawędzi rdzenia. W trakcie wiercenia należy je kilkakrotnie zmieniać

Jest to diamentowa korona, która zapewnia prawie niezakłócone przejście wiertła na dużą głębokość podczas przejścia prac ujęcia wody do wapienia. Oznacza to, że przy opracowywaniu studni zakopanych w podłożu skalnym, w których szczelinach w wyniku wielowiekowej kondensacji powstały rezerwy najczystszej wody podziemnej.

Wiertła wymieniane są w najprostszy sposób - usuwają zużyte części i przykręcają nową koronę do rury rdzeniowej

Skała jest cięta koroną obracającą się z dużą prędkością. Prędkość obrotową siewnika można regulować w zależności od gęstości rozwiniętej gleby. Korona „wycina” glebę tylko wzdłuż krawędzi swoistego cylindra, którego środkowa część jest wciskana w rurkę rdzenia.

Aby wydobyć rdzeń, wiertło podnosi się na powierzchnię. Pochwycona przez niego gleba jest dosłownie wydmuchiwana z wiertła rdzeniowego strumieniem powietrza dostarczanym do górnej części rury. Proces wydmuchiwania jest przyspieszany poprzez stuknięcie w skorupę młotem.

Podczas wiercenia rdzeniowego wiercony odcinek skały w kształcie stożka jest wpychany do rury rdzeniowej. Aby go wyodrębnić, rdzeń wyciąga się z beczki przez demontaż wiertła. Rdzeń jest wydmuchiwany i wybijany z rury

Wiertarki kolumnowe podczas przejścia silnych skał mają większą wydajność niż bity matrycy i stożka. Wynika to z wysokiej prędkości obrotowej wiertła, która zmniejsza stopień wysiłku włożonego w rozwój.

Ponadto dłuta całkowicie niszczą skałę, która będzie musiała zostać „zgarnięta” przez bailera lub pompować wodę za pomocą głowy, aby przepłukać twarz. W rzeczywistości będziesz musiał przejść przez ten sam segment dwa razy, a nawet trzy razy: najpierw zniszcz, a następnie wyczyść. Technologia kolumnowa pozwala przejść i oczyścić twarz za jednym razem.

Obrabiarki i urządzenia wiertnicze

Wybór maszyny lub wiertnicy zależy od celu odwiertu i jego średnicy. Popularność metody wiercenia rdzeniowego determinuje produkcję wiertnic i obrabiarek na całym świecie. Ciężkie ciągniki, ciężarówki i pojazdy terenowe nadają się do instalacji przeznaczonych do wierceń poszukiwawczych.

Zastosowanie ciężkich ciągników gąsienicowych umożliwia wiercenie rdzeniowe w obszarach o nieprzepuszczalności, podmokłych powierzchniach i niestabilnym terenie.

Najczęściej sprzęt wiertniczy jest montowany w klasycznych samochodach MAZ, KAMAZ i Ural. Istnieją jednak opcje montażu lżejszego sprzętu, który służy do wiercenia studni wodnych w budownictwie prywatnym.

At ręczne wiercenie obrotowe rdzeń rurowy zastąpiono jego historycznym poprzednikiem - szkłem. Ta skorupa jest skróconą wersją rdzenia rdzeniowego ze spiczastą krawędzią na podeszwie. Szkło jest ręcznie lub za pomocą wiertarki, skręcone w ziemię i wszystko, co jest w nim ułożone, jest usuwane na powierzchnię.

Do mechanizacji ręcznego wiercenia płytkich studni i formowania otworów pod instalację ogrodzeń i wież transmisyjnych stosuje się silniki benzynowe i elektryczne. Zgłaszają ruchy obrotowe do świdra lub rury rdzeniowej

Sprzęt do głębienia i ustawiania studni

Przy wdrażaniu wiercenia rdzeniowego potrzebny jest sprzęt, który pozwala na głęboką pracę, opracowywanie i wydobywanie szerokiej gamy rodzajów skał. Podczas pracy należy zapewnić okresowy wzrost powierzchni materiału zniszczonego przez pocisk.

Standardowy zestaw narzędzi do wiercenia

Do wysokiej jakości wykonania pracy wymaga:

• Skorupy kolumn. Służą zarówno do wiercenia poziomego, jak i do wiercenia wyrobisk pionowych. Za pomocą standardowych rur rdzeniowych wiercenie jest możliwe pod kątem do 45 stopni. Cienkościenne skorupy rdzenia mogą być używane tylko do poziomego wiercenia bezwykopowego podczas układania komunikacji.
• Korony Jest to narzędzie niszczące skały, które jest wyposażone w rurę rdzeniową, aby ułatwić cięcie rdzenia w skale. Do wiercenia spoistych spoistych i niespójnych gleb stosuje się mosiężne korony. Do zatapiania skał, formowania otworów w betonie, asfalcie, ścianie z cegły, produkowane są korony z węglików spiekanych za pomocą frezów diamentowych.
• Stalowa obudowa Są one niezbędne do osłonięcia produkcji - powstania odwiertu, produkowanego jednocześnie z jego pogłębianiem. Ich średnica jest równa średnicy studni. Obudowa poboru wody jest wybierana z góry, koncentrując się na średnicy rury rdzeniowej i pompy, która ma być eksploatowana w studni.
• Wędki Są to wąskie rury skręcone razem. Służy do budowy ciągu wiertniczego. Mówiąc najprościej, są one naprzemiennie przykręcane do górnej części rury rdzeniowej, dzięki czemu może on przenosić ruch obrotowy na głębokości przekraczającej wysokość pocisku.Wysokość rdzenia + wysokość sznurka prętów wiertniczych = głębokość produkcji.
• Sub Niezbędne do zapewnienia połączenia połączeń gwintowych o różnych średnicach obecnych na prętach wiertniczych, rotatoryuszczelki do płukania oleju i inne akcesoria.
• Korki i uszczelki płuczące. Z ich pomocą zapewnia się wzrost powierzchni zniszczonej gleby, jeśli nie ma potrzeby wyboru całego rdzenia. W takim przypadku woda jest dostarczana do twarzy, zmywając zniszczoną glebę pod ciśnieniem na powierzchni dnia.
• Dłuta Służą do pogłębiania odwiertu w najtrudniejszych miejscach przejścia wiertła rdzeniowego. Przy odrobinie użycia czasami przełączają się z wiercenia obrotowego na wiercenie wstrząsowe.

Prezentowane narzędzie jest standardowym zestawem do wiercenia w technologii rdzeniowej. W niektórych przypadkach, w zależności od złożoności rozwoju, mogą być wymagane dodatkowe narzędzia i wyposażenie.

Podczas pogłębiania wykopu ciąg prętów wiertniczych jest kolejno przykręcany do górnej części rury rdzeniowej. Aby wyciągnąć rdzeń pocisku na powierzchnię, pręt za prętem jest odkręcony

Konstrukcja rdzenia

Cecha konstrukcyjna muszla podczas wiercenia rdzeniowego wynika to z maksymalnego zachowania integralności rdzenia i polega na pierścieniowym rozmieszczeniu wokół swobodnego przejścia. Jedną z najważniejszych cech jest współczynnik próbkowanie rdzenia. Jest definiowany jako stosunek średnicy rdzenia do zewnętrznej średnicy narzędzia.

Narzędzie do wiercenia rdzeniowego jest znormalizowane, różni się głównie tylko średnicą. Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi rury rdzeniowe są klasyfikowane jako pojedyncze i podwójne. Pojedyncze skorupy zaprojektowane do pracy w normalnych warunkach geologicznych doskonale nadają się do opracowywania studni wodnych.

Podwójne narzędzie z nieobrotową rurą wewnętrzną jest używane tylko w badaniach geologicznych. Konieczne jest wydobycie próbek skał, które łatwo ulegają zniszczeniu pod wpływem różnych czynników. Pozwala pobrać próbkę w naturalnym składzie, z naturalnym udziałem minerałów i odpadów skalnych.

W pobieraniu próbek do badań inżynieryjnych i geologicznych, w badaniach geologicznych i wierceniu otworów pod instalację podpór linii elektroenergetycznej stosuje się rurę z jednym rdzeniem

Wszystkie rury rdzeniowe są przeznaczone do oczyszczania, dostarczania płuczki wiertniczej na dno i przepłukiwania studni. Ich blat jest wyposażony w otwór technologiczny, przez który wtryskiwana jest woda lub strumień powietrza.

Specyfika tnącej części pocisku

Każda korona jest prezentowana w postaci pierścienia z gwintem umieszczonym na górze, niezbędnym do przykręcenia do rurki rdzenia, oraz nożami umieszczonymi na dolnym końcu. Frezy są odlewane lub przyspawane do tej metalowej części tnącej.

Podczas robienia użyj następujących koron:

• Węglik - małe siekaczeżebrowany.
• Diament - Impregnowane i mały diament.

Węglikowe elementy tnące są przeznaczone do wiercenia „miękkich” gleb. Za ich pomocą wiercone są wszystkie rodzaje skał ilastych o dowolnej konsystencji, półskale, o niskiej wilgotności i wilgotne piaski o gęstym składzie i średniej gęstości. Do przejeżdżania przez piaskowce i margle stosuje się korony z siekaczami wolframowo-kobaltowymi.

Małe siekacze korony przeznaczone są do wiercenia o średniej twardości małych skał ścieralność. Są wyposażone w noże ośmiokątne lub kwadratowe. Gdy siekacze są umieszczone na różnych wysokościach, osiąga się również stopniowy ubój, którego zalety opisano powyżej.

Zastosowanie żebrowanych koron poprawia krążenie płynu spłukującego poprzez zwiększenie średnicy otworu wiertniczego

Żebrowane wiertła rdzeniowe przeznaczone do wiercenia średnio twardych skał ścieralność. Noże takich koron wykonane są ze stali cylindrycznej lub pryzmatycznej personel z wkładką z węglików spiekanych. W takim przypadku, nawet w przypadku zużycia korony, nie zmniejsza to wydajności jej pracy.

Korony z narzędziami diamentowymi przeznaczone są do wiercenia skał i półskalin o wysokości ścieralność.

Aby zwiększyć wytrzymałość i właściwości ścierne, diamenty przemysłowe są wtłaczane w masę laną podczas procesu produkcyjnego. Ostatnio naturalne kryształy są często zastępowane sztucznie hodowanymi

Liczba żeber zależy od konstrukcji korony i jej średnicy - mogą one wynosić od trzech do sześciu. Przyspieszenie procesu niszczenia skał można osiągnąć, przesuwając żebra w górę względem powierzchni czołowej korony. W ten sposób zapewnione jest schodkowe dno i ułatwiony jest przepływ płynu płuczącego.

Rurki odwiertu

Zarówno rdzeń, jak i stalowe rury osłonowe są produkowane zgodnie z GOST 51682-2000. W geologii eksploracyjnej i inżynieryjnej stosuje się je, aby zapobiec zawaleniu się gleby na dnie, co nie pozwoliłoby nam zrozumieć, na jakiej głębokości jedna warstwa geologiczna jest zastępowana inną.

W rozmieszczenie otworów poboru wody rury osłonowe tworzą ściany studni. W zmontowanej z nich obudowie zanurzony jest kolejny operacyjny ciąg rur. Teraz najczęściej składa się z plastiku. Obudowa produkcyjna jest wyposażona w filtr do zatrzymywania ziaren piasku i drobnego żwiru podczas pompowania.

Najczęstsze są rury osłonowe ze złączami sutkowymi. Jednocześnie rury mają gwint wewnętrzny z jednej strony, a gwint zewnętrzny z drugiej strony. Gwintowany bagażnik jest montowany niezwykle prosto i szybko.

Rury rdzeniowe i osłonowe są gwintowane od jednego końca na zewnątrz, od drugiego do wewnątrz. Umożliwia to szybki i łatwy montaż obudowy. Wymiary gwintów są zunifikowane - każda obudowa może służyć jako rura rdzeniowa, wystarczy przykręcić koronę i górę do niej

Istnieją rury osłonowe przeznaczone do połączeń spawanych. Nie są one stosowane w sektorze prywatnym ze względu na pracochłonny proces montażu kolumn.

Zarówno obudowa, jak i rury rdzeniowe wykonane są ze stali gatunku 45 o grupie wytrzymałości „K”. Aby zwiększyć odporność na zużycie powierzchni, końce rur są hartowane. W zależności od używanego sprzętu wiertniczego i średnicy pompa głębinowa w urządzeniu prywatnych otworów poboru wody stosuje się rury o średnicy od 100 do 200 mm.

Podstawowe etapy wiercenia

Przed rozpoczęciem pracy musisz przestudiować plan katastralny i przygotować powierzchnię roboczą. Konieczne jest zapewnienie niezakłóconego dostępu do miejsca wiercenia zarówno samej wiertnicy, jak i maszyny z płynem płuczącym.

Kolejnym krokiem będzie wykopanie dołu o pojemności co najmniej 2 metrów sześciennych - pozwoli to uniknąć konieczności użycia dodatkowego zbiornika. Studzienka jest zaprojektowana do odprowadzania wody gruntowej i zużytego płynu płuczącego. Aby zainstalować główną część pnia, konieczne jest przebicie gleby.

Następnie wybrana korona jest połączona z rdzeniem wiertniczym i wyborem rura osłonowaktóre będą się pogłębiać w miarę pogłębiania. Instalacja powinna być mocno zamocowana, po czym uruchamia się wiertnicę.

Technologia kolumnowa z myciem dna wody w najprostszy i najszybszy sposób na uwolnienie pracującego szybu ze zniszczonej skały

Gdy wiertło rdzeniowe jest pogłębione i wypełnione, jest okresowo podnoszone na powierzchnię dzienną i oczyszczane z gleby wychwyconej przez narzędzie podczas wiercenia. Następnie uwolniony z rdzenia rdzeń można ponownie zanurzyć w otworze studni, aby kontynuować wiercenie.

Aby wspiąć się na wiertło, składające się z rdzenia pocisku i prętów, zdemontowane. Oznacza to, że pręt po pręcie jest kolejno oddzielany, aż rura rdzeniowa zostanie usunięta z beczki.

Najlepszą opcją opracowania studni dla prywatnych handlowców jest wiercenie rdzeniowe, a następnie płukanie. W takim przypadku nie należy pobierać próbek. Najważniejsze jest szybkie uformowanie beczki i oczyszczenie jej z szlamu prace rozwojowe na nadchodzącą operację.

Do mycia można użyć dowolnej wody, nadaje się całkiem z pobliskiego stawu lub rzeki. Wiercenie można również wykonać na sucho, jeśli powstaje studnia piasku. Zwykle w tym przypadku para wiader wody jako płynu wiertniczego wystarcza tylko do schłodzenia skorupy na dnie.

Zgodnie z podstawową technologią otwory wiercone są w konstrukcjach betonowych i żelbetowych, fundamentach i ścianach z cegły.

Podczas pracy w luźnym piasku o niskiej wilgotności, w celu wzmocnienia ścian otworu w roztworze roboczym, zaleca się dodanie płynnego szkła lub masy gliny. W każdym razie, gdy wiertło przechodzi przez horyzont o niestabilnej strukturze, uzasadnione jest wzmocnienie ścian studni rurami osłonowymi.

Cechy technologiczne procesu

W procesie pogłębiania możliwe jest dostosowanie prędkości wiertła. Należy zauważyć, że warstwy skał osadowych łatwo pokonują przy niskich prędkościach. Ale podczas przechodzenia przez rodzime formacje skalne konieczne jest zwiększenie częstotliwości rotacji. Metodą wiercenia rdzeniowego można przepuszczać formacje o różnych składach i dowolnej twardości.

Należy wziąć pod uwagę fakt, że wiertnica powinna znajdować się na przygotowanej, poziomej platformie poziomej. Kąt penetracji można regulować, jeśli średnica rozwijanego otworu nie przekracza 1 metra. Wówczas pionowość produkcji jest wspierana przez obudowę.

Rury osłonowe można ponownie wykorzystać, jeśli zaraz po zatonięciu zostaną usunięte z kopalni. Rurka rdzeniowa jest powłoką wielokrotnego użytku, której nie można powiedzieć o koronach. Wiercenie w horyzoncie osadowym wymaga co najmniej dwóch, a nawet więcej. Podczas budowy studni na wapieniu nie można dokładnie przewidzieć liczby wymazanych koron.

Aby przedłużyć żywotność diamentowego rdzenia po jego zainstalowaniu lub wymianie, dno studzienki należy potraktować dłutem. Środek ten znacznie zwiększy szybkość penetracji.

Wiertnicę można zamontować na pojazdach o dużej nośności lub na gąsienicach specjalny sprzęt w przypadku pracy w trudnym terenie. Lżejsze urządzenia mobilne można wykorzystać do wiercenia rdzeniowego studni wodnych.

Zalety i wady metody kolumnowej

Dzięki punktowemu działaniu korony zapewnione jest dokładne cięcie i usuwanie pojedynczego rdzenia na powierzchni wzdłuż jego promienia. Technologia ma zastosowanie do wiercenia do XII kategoriach, możesz pracować zarówno prostopadle, jak i pod kątem.

Jednym z najważniejszych wskaźników metody podstawowej jest wysoka wydajność i szybkość wiercenia.

Ponadto można wyróżnić następujące zalety:

• Objętość wiercenia w przypadku użycia płynu płuczącego lub wody procesowej wynosi 85%;
• Wprowadzenie aktywnych emulsji do roztworu roboczego pozwala zachować ściany studni w jej pierwotnym stanie;
• Ze względu na zmniejszenie obciążeń osiowych z uwagi na fakt, że skała nie jest niszczona w sposób ciągły, osiąga się zmniejszenie kosztów energii.
• Metoda pozwala na pracę z dowolnymi skałami, w tym bazaltem i granitem.
• Podczas korzystania z prefabrykowanej maszyny mobilnej można wykonywać prace w trudno dostępnych miejscach.

Oprócz zalet wiercenie rdzeniowe ma również swoje wady:

• Podczas pracy w pękniętych skałach często dochodzi do zakleszczenia rdzenia, co prowadzi do konieczności usunięcia rury, aby ją wybić.
• Podczas przejścia twardych skał z powodu przegrzania i chwycenia korony szybko matowieje. Aby tego uniknąć, konieczne jest użycie chłodziwa i zmniejszenie prędkości posuwu. W rezultacie prędkość wiercenia jest zmniejszona.
• Mały przekrój (do 200 mm) wiercenia nie pozwala na użycie mocnych zanurzalny pompy.

Podczas opracowywania studni na wodę w przypadku stosowania roztworu gliny podczas otwierania zbiornika istnieje wysokie prawdopodobieństwo zamulenia warstwy wodonośnej.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wideo 1. Początkowy etap wiercenia studni metodą rdzeniową:

Wideo 2. Wiercenie rdzeniowe w skale granitowej:

Rozpoczęcie wiercenia rdzeniowego powinno być poprzedzone kalkulacją ekonomiczną. Zgodność ze standardami bezpieczeństwa i zasadami działania sprzętu minimalizuje ryzyko jego awarii, zapewniając w ten sposób wysoką wydajność, szybkość wiercenia i obniżenie kosztów ekonomicznych.

Czy chcesz udostępnić Ci tylko dobrze znane subtelności technologii kolumnowej? Czy masz przydatne informacje na temat tego artykułu? Napisz komentarze w poniższym formularzu, zadawaj pytania i zamieszczaj zdjęcia na temat artykułu.