Perforació de pous amb barrena: característiques de la tecnologia i una eina per perforar manualment i utilitzant una instal·lació
La perforació de pous per a aigua potable és el mètode de perforació més popular avui en dia al territori de les llars privades. Podeu fer un aqüífer poc profund amb un trepant de terra de mà. Per facilitar el treball, sovint s'utilitzen equips de perforació de mida petita amb accionament.
Us explicarem per què aquest mètode és tan popular. Vegem com es diferencia d'altres mètodes de perforació i en quines situacions és eficaç utilitzar-lo. L'article descriu en detall la tecnologia de la barrena i el disseny dels equips de perforació, així com les eines de perforació utilitzades en la perforació manual i mecànica.
El contingut de l'article:
Especificitats de la perforació de la barrena
Un forat és una excavació cilíndrica a l'escorça terrestre que, malgrat la seva gran extensió, té una petita secció transversal. El seu inici s'anomena boca, la superfície lateral s'anomena parets i el fons de l'excavació s'anomena cara.
El mètode de perforació òptim es tria tenint en compte la finalitat funcional del pou, el diàmetre i la profunditat requerits. És important tenir en compte les propietats físiques i mecàniques de les roques que s'han de passar en el procés de formació d'una excavació de captació d'aigua.
També influeix la viabilitat tècnica i econòmica de la perforació en condicions específiques. Aquesta és una etapa important en el disseny del pou, durant la qual es determinen solucions tecnològiques bàsiques: el tipus d'equip utilitzat i els modes de perforació.
A l'hora de dissenyar i, posteriorment, perforar pous de captació d'aigua, cal centrar-se específicament en l'ús a llarg termini. És important la capacitat de mantenir un cabal estable i una permeabilitat a l'aigua constant de la zona del fons del forat durant un llarg període de temps.
El procés de perforació del pou inclou diversos passos de treball:
- La destrucció de la roca a la cara, és a dir, la separació de partícules del massís.
- Transport de residus de terra a la superfície.
- Preparar un pou per a l'explotació netejant i equipant el pou, així com rentar l'eix d'entrada d'aigua.
L'eficiència de la perforació depèn directament de les propietats físiques i mecàniques inherents a la naturalesa, a saber: la densitat aparent, la porositat, la permeabilitat a l'aigua de sòls no cohesius i la consistència de les roques cohesives argiloses.
Aquest mètode no és adequat per perforar roques caracteritzades per la solidesa i el tipus de connexions cristal·lines entre partícules. Com més fermament es consoliden els grans minerals a la roca, més treball es dedica a la seva destrucció.
Avantatges i inconvenients del mètode
L'opció de perforació de barrena s'utilitza a la indústria, enginyeria civil i perforació manual de pous. La seva característica distintiva és l'eliminació de la roca destruïda no amb líquid de rentat o mescles especials de gas-líquid, sinó directament amb les parts del projectil de barrena.
Hi ha perforacions de barrena dirigides verticalment i horitzontalment. El primer mètode s'utilitza quan es construeixen pous d'aigua, així com per formar forats per a piles. El segon s'utilitza quan es col·loquen utilitats mitjançant un mètode sense rases.
Aquest mètode proporciona simultàniament una alta velocitat de penetració en sòls no rocosos a una profunditat de 50-80 metres, cosa que us permet formar immediatament les parets de l'excavació mitjançant la instal·lació d'una corda de tub.
Un altre avantatge és l'extracció de residus de terra a la superfície sense aixecar l'eina. I una cosa més: com que la perforació de la barrena no requereix fluid de rentat, s'utilitza amb èxit en regions sense aigua, i també s'utilitza durant els períodes en què predominen les baixes temperatures.
Avui en dia s'utilitza la perforació amb unitats de barrena:
- Per a la instal·lació de pous d'aigua individuals;
- Quan es construeixen fonaments a partir de piles cargolades/forades;
- Per a la instal·lació de tanques i suports de formigó armat;
- Quan es realitza la instal·lació de comunicacions sense rases;
- Per a la construcció de pous i pous poc profunds.
Tanmateix, també hi ha desavantatges. És impossible perforar un pou amb barrens en roques d'alta duresa. En perforar margues dures i semisòlides, argiles amb capes de pedra calcària, poden sorgir complicacions, i en perforar roques abrasives, hi ha un alt consum d'equips de perforació.
A més, hi ha una limitació a la profunditat d'excavació.És molt difícil construir un pou de més de 80 metres de profunditat d'aquesta manera.
Tecnologia de túnel vertical
Una barrena és una canonada de perforació d'alta resistència amb una espiral enrotllada, que serveix com a transportador de cargol vertical. Sota la influència d'una càrrega axial, la part de treball de la broca penetra la roca i la destrueix tallant i afluixant. Al mateix temps, el trepant de barrena alimenta el sòl residual a l'espiral de la barrena.
Sota la influència de les forces centrífugues, el sòl afluixat puja cap amunt al llarg de les fulles de la sarda de perforació. L'aixecament es produeix per lliscament en espiral, ja que la fricció del sòl a la barrena és menor que a les parets del pou.
Així, la roca destruïda es lliura en estat triturat des de la cara fins a la superfície i es llança a través del cap del pou. Amb un fàcil transport, el sòl omple el 30-40% del volum total de l'espai entre girs.
Els paràmetres de la columna de barrena han d'assegurar l'elevació ràpida de tota la massa de terra destruïda per la barrena. Tanmateix, durant la perforació, part del sòl afluixat torna a caure al fons. Per tant, quan es realitza la perforació de la barrena, es requereix una neteja més intensa del canó i, un cop finalitzada, es requereix un rentat obligatori.
Perforació de barrena direccional horitzontal
Quan s'instal·len línies de serveis públics per a diversos propòsits funcionals sota obstacles (carreteres, vies de ferrocarril, boscos), s'utilitza la perforació de barrena dirigida horitzontalment.
En l'etapa inicial del treball, s'excaven dues fosses: una fossa inicial (de treball) i una fossa receptora.Han d'estar al mateix nivell que el pou dissenyat. Després d'això, l'equip necessari es baixa a la fossa de treball i s'instal·la.
Aquest equip té una gran carrera d'alimentació i està equipat amb un capçal de trepant resistent al desgast fet d'acer d'alt aliatge. També té instal·lada una sonda de seguiment de perforació. En rebre senyals al monitor, l'operador controla el progrés del procés i pot ajustar la direcció del moviment, així com l'angle d'inclinació del capçal del trepant.
Quan la barrena entra a la fossa receptora, és a dir, al punt final segons el projecte, el trepant s'elimina. En canvi, l'expansor i la canonada estan fixos. Després d'això, les fulles es giren en sentit contrari per tirar la canonada al pou acabat. Al final del treball de perforació, la instal·lació de la barrena es retira de la fossa d'inici.
El mètode sense rases permet col·locar canonades per a comunicacions per sota del nivell de les aigües subterrànies de fins a 80 m de llarg.A més, tots els treballs complexos es duen a terme sense rases intensives en mà d'obra, la qual cosa permet minimitzar el temps d'execució i reduir els costos financers.
La perforació de barrena horitzontal s'utilitza quan es col·loquen canonades a pressió i s'instal·len sistemes de comunicació en zones on la instal·lació per altres mitjans és impossible. Avantatge principal instal·lació sense rases - rendibilitat. A més, no cal utilitzar bentonita ni altres polímers per mantenir l'estabilitat de l'excavació acabada.
Característiques de la perforació en diferents roques
Els paràmetres tecnològics bàsics de la perforació d'un pou són la càrrega axial i la velocitat de rotació del transportador de cargol. A mesura que augmenta la càrrega, la velocitat de penetració augmenta sens dubte, cosa que pot provocar diverses situacions d'emergència.
Per tant, és imprescindible assegurar-se que el volum de roca separada per unitat de temps per la barrena no superi la productivitat del transportador. En cas contrari, es formaran taps als girs.
Per regla general, les roques d'argila plàstica, les sorres soltes i de densitat mitjana es foren sense càrrega axial forçada. L'eina de barrena s'insereix a terra pel seu propi pes, així com a causa de la força reactiva que es produeix en alimentar les roques residuals a la boca d'una obertura cilíndrica.
Les càrregues axials de fins a 5 kN es generen generalment durant la perforació inicial d'un pou, quan es perfora en margues sorrenques dures, margues, argiles, fangs i limols. La freqüència de rotació de la columna no ha de superar els 1,7-3,3 s-1.
A freqüències més altes, les vibracions es produeixen a l'interior, cosa que pot provocar que els enllaços de la cadena de perforació es soltin. Com a resultat, el trepant romandrà a la part inferior, és gairebé impossible treure'l, el que significa que hauràs de perforar un nou treball. I a baixes freqüències, transportar els residus de terra al cim es fa molt difícil.
A mesura que augmenta la duresa de la roca, augmenten les càrregues axials.La perforació en sòls de grava i grus triturat, margues congelades, sorres saturades d'aigua, limols amb inclusions de quars es realitza amb una càrrega axial de 8-10 kN per bit i una velocitat de rotació de la columna d'1,3-2,2 s.-1.
Els còdols i les roques que contenen blocs no es foren amb el mètode de la barrena. Aquests fragments de roca arrodonits es destrueixen amb un cisell i s'eleven a la superfície amb una espoliadora.
La perforació en sorres de diferent densitat i grau de saturació amb aigua, grava i dipòsits de pedra triturada es realitza a gran velocitat i, al mateix temps, es reforcen els murs de l'excavació amb estructures de carcassa.
Per evitar-ho, reduir la velocitat de perforació al mínim possible, caminar per la columna i afegir aigua al pou. També en aquesta situació, aixecar periòdicament l'eina de perforació a la superfície i netejar-la de la marga adherida ajuda.
Eina de perforació de barrena
Les eines per a la perforació de pous segons el tipus de disseny es distingeixen pel nombre de voltes i la geometria de la part de tall. Per a la penetració en margues i margues sorrenques dures i semisòlides, sovint s'utilitzen eines de perforació, les vores de les quals estan equipades amb talladors addicionals.
Molt sovint, per conduir una excavació de presa d'aigua per a propietaris privats, només s'utilitza una barrena d'arrencada sense cap addició, perquè S'hauran de perforar roques sedimentàries cohesives i no cohesives. Quan s'aprofundeix, l'eina s'estén simplement amb barres de trepant.
En aquest cas, el projectil s'elimina del pou cada 0,5 - 0,7 m per tal de netejar el trepant i el fons de la roca destruïda. Aquesta és una opció de perforació més econòmica, però també més intensiva en mà d'obra.
Per perforar pedres i còdols que es poden trobar en sòls sedimentaris, canvien al mètode de la corda de xoc. Per regla general, s'utilitza un cisell d'acer per a eines. Aquest trepant, apuntat a l'extrem inferior, es "llança" amb força a la cara fins que es destrueix la "barrera sòlida".
Després de la destrucció d'un còdol o una roca, els fragments s'eliminen a la superfície amb un vidre (tuba central) o caudor. A continuació, tornen al mètode de cargol. Molt sovint, per excavar una mina, cal combinar diversos mètodes de perforació.
En perforar sorra solta i margues suaus, s'utilitzen broques de barrena amb fulles girades cap a la part inferior amb un angle de 30-60º, i per perforar en roques argiloses cohesionades - 90º.
Aquesta espiral s'obté enrotllant una cinta d'acer d'alta resistència amb un diàmetre de 5-7 mm sobre un mandril de cargol. S'estira sobre una canonada/vareta i després es solda.
Com més gran sigui el diàmetre de la canonada base, menor serà la capacitat de transport de la barrena. Tanmateix, el diàmetre d'un producte llarg està limitat per la resistència mecànica del cargol, així com per la seva tecnologia de producció.
Actualment, es fabriquen dos tipus de cargols:
- Amb un forat central, és a dir, buit;
- Ponderat - sense forat.
Per minimitzar el desgast del transportador de cargol quan es perfora en roques abrasives, es cargola una tira d'acer a la vora exterior o es fon una capa de metall a la superfície.
A altes velocitats de perforació de la barrena, es fixa un adaptador especial amb bobinatge bidireccional d'acer en cinta per sobre del projectil. En aquest cas, el gruix de la roca cau sobre el transportador de cargol sense mòlta.
A l'extrem de la canonada amb una espiral enrotllada, els elements de connexió s'han de soldar. Hi ha dos tipus de connexions de rosca: sense rosca i roscada. En el primer cas, els cargols estan connectats mitjançant panys d'acoblament i subjectes per passadors metàl·lics amb pinces; en el segon cas, mitjançant cargols.
La connexió roscada de les barrens a una sarda de perforació permet mecanitzar-ne la connexió i desconnexió quan es realitzen operacions d'engegada i quan es subministra fluid a la cara. Però també hi ha un desavantatge important: en aquest cas, no hi ha possibilitat de rotació inversa dels cargols. Per tant, les connexions sense fil s'han generalitzat.
Les plataformes de perforació especials solen incloure un conjunt de barrens de diferents diàmetres.
Les barrens buides amb un tipus de connexió roscada s'utilitzen per perforar amb bufat, per bombejar aigua quan s'obren obertures cilíndriques a l'escorça terrestre, per instal·lar una càrrega en pous geofísics, per bombejar formigó en forats per a piles. També es poden utilitzar com a carcassa.
Quan es perfora amb una cara contínua, el canal central es bloqueja amb una eina de perforació sobre una corda.
Visió general de les plataformes de perforació
Per a la perforació de barrena utilitzen tots dos eines de mà, i instal·lacions mecanitzades. El disseny més senzill és un trepant de terra de mà.Consisteix en una vareta/tub amb una fulla en forma de cargol i un mànec en forma de T de fixació rígida.
Aquest tipus d'eina de perforació es cargola al terra com un llevataps. Durant el procés d'excavació, s'expandeix amb varetes. Els trepants de terra de mà es fan plegables per fer-los el més còmodes possible per transportar-los en vehicles de passatgers. Això també us permet canviar la longitud de la corda de perforació de la barrena.
Amb eines manuals, podeu fer forats de fins a 2 metres de profunditat amb un diàmetre de no més de 20 centímetres. També hi ha trepants de motor amb accionament de gasolina o elèctric. El seu disseny inclou un transportador de cargol, és a dir, una barrena, i un motor amb caixa de canvis. La rotació de l'eix del motor assegura el moviment de la barrena.
Amb l'ús d'una eina accionada i la presència de barres de perforació per a l'extensió, és possible perforar pous de fins a 25 metres de profunditat. Amb un diàmetre de fins a 30 centímetres, s'utilitza per instal·lar pals d'il·luminació al carrer, per instal·lar pals de tanca, fosses per inspeccionar fonaments i fonaments del sòl.
Les unitats mòbils són petites màquines amb un motor elèctric o de gasolina. Amb la seva ajuda podeu perforar ràpidament bé per a una residència d'estiu preparar un gran nombre de forats per a suports amb diferents finalitats funcionals.
Sovint, aquestes plataformes de perforació es fabriquen en forma de remolc per a cotxes de passatgers per facilitar el transport al lloc de treball.
En la construcció civil i industrial, per formar treballs de gran profunditat i diàmetre, s'utilitzen equips especials de barrena, fixats en equips mòbils: camions, tractors.
S'utilitza quan s'instal·len suports per a línies elèctriques d'alta tensió i pals d'enllumenat públic, quan s'instal·len suports per a tanques per a estadis, complexos esportius, instal·lacions industrials i aeròdroms. A més, utilitzant equips de perforació de barrena en equips mòbils, construeixen tanques de palplanques per a fosses i instal·len piles de cargol.
Vídeo útil sobre el tema
Perforació amb barrena d'un pou d'aigua de 20 m de profunditat en el territori d'una llar privada:
Aquest vídeo mostra la tecnologia de perforació de barrena horitzontal d'un pou per col·locar comunicacions sota una carretera:
Instal·lació de piles mitjançant una barrena contínua de gran diàmetre amb canal central. Per dur a terme el treball, s'utilitza una plataforma de perforació Bauer BG-30 i una bomba de formigó estacionària Liebherr d'alt rendiment:
El mètode de barrena proporciona altes taxes de perforació de pous. El desenvolupament del pou i el subministrament de terres residuals des de la cara fins a la boca de l'obra es produeix de manera simultània i continuada, la qual cosa estalvia tant el temps i l'esforç dels perforadors, com els fons invertits en el projecte. Per tant, el mètode de perforació de barrena és popular.
Si us plau, deixeu comentaris al formulari de bloc a continuació. Digueu-nos si alguna vegada heu utilitzat una barrena manual o si heu perforat una petita plataforma de perforació amb una barrena. Comparteix subtileses tecnològiques que poden ser útils per als visitants del lloc.
La perforació de barrena amb tecnologia és la millor opció per als pous poc profunds.No és estrany que aquest mètode sigui popular. Pel que fa a la perforació manual amb una barrena, això és per a masoquistes, o quan no hi ha diners, però el pou és realment necessari.
M'agradaria rebre assessorament: vaig tenir un forat per perforar sota els suports de la línia elèctrica, basat en un cotxe GAZ-66, tinc una idea per adaptar aquesta unitat per perforar pous per a particulars. Tot el problema rau en la curta longitud de les barres de barrena, perquè... la distància des de la unitat fins al terra és d'uns 1,2 m. L'atractiu de la idea és que. que la unitat sigui mòbil, totes les operacions siguin factibles - gir, baixar i pujar, també inversa... On puc demanar barres de barrena, si us plau aviseu. Gràcies.