Ручное бурение скважин на воду: обзор 4-х методов + бурение ледобуром в подробностях

Роторная технология бурения

Обычно эта технология используется при поиске залежей нефти. Из-за роста популярности буровых скважин на воду ее стали применять для бытовых нужд. Для ее реализации необходимы мощные энергозатратные механизмы, позволяющие успешно преодолевать тяжелые и особо тяжелые грунты со скальными включениями. Также это касается сплошных известняков.

Вращающийся ротор разрушает породу на мелкие фрагменты. Далее промывочная жидкость выносит их на поверхность. Учитывая наличие в этой жидкости цемента, есть реальная угроза засорения плодородных почв на участке. Кроме того, готовую скважину необходимо долго промывать чистой водой, чтобы очистить ее от цементных частиц. Перед тем, как прочистить скважину, определяют наиболее эффективный способ очистки. Как правило, на небольших загородных участках роторный способ бурения скважин не применяют.

Монтаж обсадки

Завершающим этапом технологии при бурении скважины на воду является сборка колонны. Саму буровую колонну монтируют из стальных труб с толщиной стенок в 4 мм при общем диаметре изделий от 80 мм. Они соединяются между собой штыковыми муфтами.

Установку обсадки можно выполнить, применив один из двух способов:

• В первом случае задействуют конструкцию, в которой сам бур меньшего диаметра, расположенная ниже его обсадная труба – большего. Эта труба оснащена режущей коронкой с разветвленными заточенными зубьями. По мере прохождения 1 цикла бур извлекают на поверхность, а трубу осаживают, позволяя коронке срезать лишний грунт. Способ эффективен, поскольку облегчает гравийную засыпку, но трудоемок.
• Второй вариант монтажа предполагает бурение «голого» стержня без обсадки. Для его реализации выбирают бур большего диаметра, нежели обсадные трубы с тем, чтобы они с легкостью поместились в проделанные отверстия. Способ эффективен на плотных как несыпучих, так и прилипчивых грунтах при бурении на глубину в пределах 10 метров.

В качестве обсадных труб удобнее всего использовать пластиковые изделия. Они долговечны, легко выдерживают нажим при осаживании и давление грунта в случае подвижек.

По мере заглубления обсадочных труб затрубное пространство заполняют отсыпкой из мелкого гравия. Такая прослойка ускорит раскачку скважины и продлит ее срок эксплуатации.

Раскачка скважины

О моменте достижения водоносного слоя укажет состояние извлекаемого грунта. Чтобы определить, нужно ли заглубляться дальше, с помощью погружного центробежного насоса оттачивают 20-30 литров жидкости.

Если после откачки нескольких ведер вода продолжает оставаться мутной, нужно заглубиться еще хотя бы на 1-2 цикла бурения, что составляет порядка 50-100 см.

Процедуру с раскачкой вновь повторяют. Если действия не принесли желаемого результата, а вода все так же мутная, придется смириться с более долгой раскачкой, на которую может уйти до нескольких дней. Для облегчения раскачки первым делом удаляют желонкой ил и лишь после этого запускают погружной центробежный насос.

Раскачка считается завершенной, когда прозрачность воды достигнет отметки в 70 см. Определяют это опытным путем. В непрозрачную емкость набирают откачанную воду и погружают в нее эмалированную крышку от кастрюли или керамическое блюдце D15 см. Отметка, ниже которой края диска начинают расплываться, считается отправной точной непрозрачности. Для получения более точных результатов, следить за диском следует строго под прямым углом.

Раскачав скважину до приобретения водой необходимого параметра прозрачности, образцы проб следует отправить для лабораторных исследований. Если они соответствуют нормам, затрубное пространство замыкают глиной или бетонируют.

Как сделать пробивку ударным способом

Это самая недорогая технология, но довольно трудоемкая. Для работы вам потребуются такие приспособления:

• тренога из металлопроката с крюком и блоком на вершине;
• лебедка с тросом, снабженная ручкой;
• забивной инструмент – стакан и желонка;
• сварочный аппарат;
• ручной бур.

Стакан для пробивки грунта

Перед тем как пробурить грунт на требуемую глубину, заготовьте обсадные трубы. Их диаметр должен быть таким, чтобы рабочий инструмент свободно проходил внутри, но с минимальным зазором, а длина соответствовать высоте треноги. Одно условие: ударная технология неприменима на скальных породах или в грунтах с каменными включениями. Для проходки таких горизонтов понадобится бур с твердосплавными напайками.

Самостоятельное бурение скважины на воду выполняется в таком порядке:

Из первой секции обсады изготовьте фильтр, просверлив в шахматном порядке отверстия Ø8—10 мм с шагом 7—8 см на участке трубы длиной в 1 метр. Сверху отверстия закройте нержавеющей сеткой, фиксируемой заклепками.
Сделайте лидерную лунку ручным буром на глубину 0,5—1 м

Здесь важно правильно выставить инструмент под углом 90° к поверхности, чтобы канал получился строго вертикальным.
Вставьте первую секцию обсадной трубы в лунку, откорректируйте вертикаль и заложите внутрь ударный инструмент.
Оставив помощника поддерживать обсаду, поднимайте и отпускайте стакан с помощью катушки. При наполнении вынимайте его и вычищайте породу. По мере удаления грунта труба станет занимать его место и постепенно погружаться в землю

Чтобы ускорить процесс, прикрепите к ней парочку тяжелых грузов.
Когда край первого участка опустится до поверхности земли, приварите к нему вторую секцию, строго контролируя вертикаль уровнем. Таким же образом продолжайте работы, пока не достигнете водного слоя.

По мере удаления грунта труба станет занимать его место и постепенно погружаться в землю. Чтобы ускорить процесс, прикрепите к ней парочку тяжелых грузов.
Когда край первого участка опустится до поверхности земли, приварите к нему вторую секцию, строго контролируя вертикаль уровнем. Таким же образом продолжайте работы, пока не достигнете водного слоя.

Приварка следующей секции по уровню

Когда конец трубы опустится на 40—50 см ниже уровня грунтовых вод, пробивку канала прекращайте и переходите к «раскачиванию» источника. Для этого опустите до дна ПНД трубу, подключенную к поверхностному насосу, и залейте в шахту 2—3 ведра воды. Затем включите агрегат и дайте ему поработать в течение 2 часов, контролируя чистоту и напор воды. Последний шаг – обустройство скважины и подключение ее к водоснабжению дома, о чем сказано в другой инструкции. Подробнее процесс бурения смотрите на видео:

Конструкции скважин — виды

Добыча воды производится с применением целого ряда различных технологий и способов. Среди основных видов скважин для извлечения воды можно выделить такие конструкции, как колодцы, которые считаются хорошими водными накопителями. Вода отлично собирается, если по-близости существует родник для быстрого наполнения колодца. Хорошо обустроенный колодец может вмещать воды до двух кубометров.

Другой способ добычи живительной влаги — это проделанная скважина в песке с трубой, на конце которой стоит специальная сетка для фильтрации. Такая скважина состоит из трубы с d=100 мм, которая погружается в песок на глубину от 20 метров и даже может погрузиться до 30 метров при помощи специального шнека. Как уже было сказано, на заглубленном конце такой трубы установлена сетка из нержавеющей стали для фильтрования воды. Глубиной такие скважины обычно бывают от 20 до 100 метров и служат в пределах 50 лет. Перед ручным бурением точно установить глубину скважины довольно сложно. Поэтому за ориентир берется вблизи колодца пробуренная аналогичная скважина. Отклонения все же возможны, и при приобретении обсадных труб следует учитывать небольшие корректировки из-за неравномерного залегания почвенных слоев.

Виды бурения на воду

Для разного типа почвы и глубины залегания воды применяют свой способ разработки. Для частных нужд обычно используют два основных вида:

1. Ударное – подойдет для глиняной или песчано-глиняной почвы. Для сыпучего грунта и каменистых пород потребуется дополнительное оборудование. Глубина готового колодца достигает 50 метров.
2. Шнековое – применяют на мягких, глинистых и песчаных почвах. Не подходит для скальных пород. Максимальная глубина выработки – 80 метров. Особо актуально в Московском регионе, где преобладают глинистые почвы.

Как производится ударное бурение

Основа ударной конструкции – это тренога, в центре которой расположен ударный снаряд на тросе. Снаряд по форме напоминает гильзу или стакан с острой кромкой для разреза грунта. Трос резко опускается вниз, и груз наносит удар по почве, затем затягивается лебедкой в изначальное положение.

Поскольку удар приходится в одно и то же место, почва постепенно разрушается. Когда снаряд углубится на полметра, землю вокруг вынимают и продолжают разработку.

Если работы происходят в районе с сыпучей почвой, то на конце снаряда монтируется желонка – это отрезок трубы с клапаном. Земля попадает внутрь снаряда, а желонка удерживает ее внутри с помощью закрытого клапана. Грунт извлекается после поднятия груза наверх. По завершении работ в готовый колодец устанавливаются обсадные трубы.

Эта технология имеет свои преимущества:

• ударную установку можно смонтировать из подручных материалов, что делает этот способ разработки недорогим;
• работы проходят даже при низких температурах;
• исключено засорение водоносного горизонта;
• можно организовать колодец большого диаметра.

Однако есть и недостатки: работы продвигаются достаточно медленно, особенно если вода находится на большой глубине.

Как производится шнековое бурение

Рабочим органом такой установки является шнек – это бурильная труба, обмотанная стальной лентой. Шнек закреплен на регулируемую штангу, которую можно двигать ручным или механизированным способом.

Под действием осевой нагрузки, шнек вкручивается в землю и разрезает ее. При поднятии шнека на поверхность, одновременно вынимается почва, застрявшая на спирали. Когда первая штанга со шнеком ушла на полную длину, установку выключают, штангу поднимают наверх, отсоединяют и наращивают следующей.

Высокой эффективностью отличаются шнеки с пустым центральным каналом. По каналу гидравлическим насосом запускается жидкость или воздух, тем самым снижается трение о грунт во время работы.

К достоинствам шнекового метода относят:

• простоту эксплуатации;
• высокую производительность;
• возможность работать в ограниченном пространстве;
• маневренность установки.

Бурение скважины в помещении

Основная сложность с организацией колодца внутри дома – это то, что размеры помещения, где будут проходить работы, должны быть не меньше, чем 2*2*2 м (д*ш*в). В связи с этим для разработки используется шнек или спиральный бур. Ударная технология требует больших размеров. Поэтому внутри помещений актуально бурение на воду малогабаритной буровой установкой

Особое внимание уделяют герметичности приямка, поскольку уровень жидкости в верхней трубе может подняться. Само помещение с колодцем также нужно пропитать гидроизолирующими составами, чтобы защитить от появления плесени

Срок службы скважины всегда ограничен, а ремонт внутри жилого дома всегда сопровождается шумом и мусором. Иногда может потребоваться новая конструкция.

Однако скважина внутри дома имеет и плюсы:

• низкая вероятность промерзания труб;
• буровые работы можно проводить в любое время года;
• постоянный доступ к коммуникациям для обслуживания.

Сооружение буровой установки

Возможность приобрести в аренду мобильную установку есть далеко не у всех. Поэтому самый простой способ добиться желаемой цели – соорудить самодельный копер.

Сборка копера

Копер представляет собой конструкцию в виде треноги, имеющей форму тетраэдра.

Основой для изготовления равносторонней трехгранной пирамиды выступают стальные трубы или бревна длиной в 6 м. При заглублении опор копера на 1,5 м высота надземной части треноги составляет 4,5 м. Этой высоты достаточно для применения колена длиной в 3 м.

Чтобы предупредить «разъезжание» опор, ноги копра дополнительно скрепляют поперечинами. Центральная точка копра оборудуется:

• подъемником в виде рычага-качалки,
• блока с прочно зафиксированным крюком;
• буром, оснащенным кольцом для крепления каната;
• длинномерным грузом.

Для фиксации каната на крюке блока и кольце бура применяют якорный либо же грузовой узел. Схема его создания приведена ниже.

Забивание шурфа

После того, как установлен копер, крюк с грузом в виде той же кувалды опускают к уровню земли. Точка соприкосновения и будет выступать отправной при бурении ствола. Вокруг намеченной точки забивают шурф. Он представляет собой конструкцию размером 150х150х150 см. В заглубленной конструкции отмечают точку старта и приступают к бурению.

Первые 3-4 метра проходят с помощью шнека, не забывая вымерять каждые 50 см вертикальность. Последующие 5-7 метров производят посредством бурения с применением кондуктора. Он представляет собой конструкцию в виде трубы большего диаметра, нежели размер затрубного пространства скважинного ствола. Вмонтированный кондуктор тщательно выверяют относительно вертикальной плоскости и лишь после этого бетонируют.

Бурение проходки

Бурение скважин на воду своими руками выполняют, применяя одну из трех технологий:

• Роторная (вращательная) – предполагает «вгрызание» в породу снаряда, совершающего вращательные движения.
• Канатно-ударная – осуществляется с помощью тяжеловесного пустотелого снаряда, который последовательно опускают/поднимают, забирая породу по мере продвижения.
• Ударно-вращательная – реализуется с использованием штанги и бурового снаряда. Его сначала приподнимают над землей и с силой опускают, а затем вращают, забирая разрыхленную породу по мере продвижения в полость стержня.

Выбор инструмента зависит от типа грунтов, с которыми приходится работать. Для однородных почв обычной плотности подойдет шнековый двухзаходный бур.

Некоторые умельцы стараются обойтись простым садовым буром. Но это далеко не лучший вариант, поскольку при использовании такого инструмента велика вероятность, что асимметрия усилия сопротивления почвы спровоцирует смещение бура в сторону.

Для вязких и сильно облипающих типов почв удобно использовать буровой снаряд Шпиц. Стержень, имеющий вид стакана, задействуют при канатно-ударном бурении.

Если приходится работать с рыхлыми и сыпучими грунтами, которые просто не держатся ни в стакане, ни на витках шнека, задействуют ложковый бур. Этот инструмент эффективен при выполнении ударно-вращательного бурения.

Независимо от типа используемого инструмента, режущие кромки должны быть выполнены из прочной стали.

Какие скважины можно пробурить вручную

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности. Путем бурения и обустройства скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

Выбор способа бурения и объем работ по обустройству скважины зависит от типа гидротехнического сооружения.

Колодец абиссинского типа

Если вода на участке расположена предположительно на глубинах 10-15 метров, то выгоднее и проще устроить абиссинский колодец. Гидротехническое сооружение этого типа использует водоносный слой, расположенный над водонепроницаемым глинистым пластом. Питается водонос за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод близлежащих водоемов.

Простую в исполнении скважину-иглу может пробурить даже начинающий умелец, который только осваивает базовые навыки буровых работ

Трубы выполняют функцию ствола, дополнительной обсадки абиссинская скважина-игла не требует. Ее не бурят, а погружают в грунт посредством забивки.

Компактные размеры водозабора абиссинского типа позволяют размещать его практически на любом свободном месте придомовой территории. Самым распространенным способом пробивания этого типа гидротехнического сооружения является ударное бурение.

Абиссинский колодец, или скважина игла, относится к немногочисленным выработкам, которые можно оперативно и без проблем пробурить вручную

Для ее устройства необходим специфический инструмент, который не извлекается из выработки до завершения ее эксплуатации

Первое звено буровой колонны оснащается наконечником, облегчающим проходку, и фильтром, предотвращающим проникновение минеральных включений из откачиваемой воды

Сначала в трубе высверливаются отверстия, потом ее оборачивают проволокой, к которой прикрепляют фильтрующую сетку

Суть устройства скважины иглы заключается в забивании колонный узких буровых труб в землю до вскрытия водоносного пласта. Облегчить процесс малогабаритная шнековая установка

Буровой станок со шнековым буром проходит грунты до необходимой глубины. В сформированное отверстие намного легче устанавливается колонна труб с фильтром в первом звене

Так как абиссинские скважины бурят в основном до 10 – 12 м, то для откачки из них воды используют ручные механические или поверхностные электрические насосы

По объему добываемой воды абиссинская скважина не уступает традиционным водозаборным выработкам. Единственный недостаток – техническое назначение воды

Особенности скважин на песок

При глубине залегания водоносного горизонта до 30 – 40 метров, распространенного в рыхлых, несвязных отложениях, сооружают песчаную водоносную скважину. Ее называют так, поскольку она добывает воду из насыщенных водой песков.

Водоносный слой скважины на песок располагается всего в трех-четырех десятках метров от поверхности. И чтобы достичь его не приходится проходить твердые – скальные и полускальные породы. А потому провести бурение песчаной скважины вручную не составит труда, если применить один из описанных ниже способов.

Разновидности скважин

Мелко трубчатый колодец или (Абиссинская)

Простейшая скважина

Такая скважина имеет глубину от 8 до 13 м. Главное отличие её от колодца состоит в том, что в воду не попадают верхние слои грунтовых вод, посторонние загрязняющие примеси.

Скважина на песок

Схематическое изображение

• Эта скважина имеет конструкцию в виде трубы, заглубленной шнековым способом на 20 – 30 метров в почву.
• Конец трубы имеет множество отверстий, окутан нержавеющей сеткой. Конечный участок трубы с отверстиями (фильтрационная зона) погружают в песок, состоящий из крупной фракции и галечный примеси.
• Дебит такой скважины с легкостью покрывает расход воды на дачном участке или небольшой усадьбе с двумя – тремя местами забора воды.
• Такие конструкции могут служить до 5 лет, если их использовать периодически, при регулярной эксплуатации до 10 – 15 лет.
• Заиленную скважину промывают, пробуривают рядом новую шахту.

Артезианская

Схематическое изображение

Если на соседних делянках есть скважины такого типа, значит, в вашей местности водоносный горизонт может быть расположен в известняковом слое. С целью обнаружения глубины залегания воды заказывают экспериментальную скважину. Зачастую делают это в складчину, так как бурение артезианских скважин требует значительных финансовых затрат.

С помощью такой скважины можно добыть воду, которая залегает на глубине до 200 м. Она способна обеспечить не один загородный или дачный дом. Прослужит артезианская скважина как минимум 50 лет.

Как залить свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Виды скважин и их особенности

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности. Путем бурения и обустройства скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

Выбор способа бурения и объем работ по обустройству скважины зависит от типа гидротехнического сооружения.

Колодец абиссинского типа

Если вода на участке расположена предположительно на глубинах 10-15 метров, то выгоднее и проще устроить абиссинский колодец. Гидротехническое сооружение этого типа использует водоносный слой, расположенный над водонепроницаемой глинистой прослойкой. Питается водонос за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод близлежащих водоемов.

Сравнительно неглубокая узкая скважина представляет собой колонну толстостенных труб ВГП диаметром 50 — 80 см.  В нижнем, самом первом звене колонны устроен специальный фильтр путем сверления с стенках трубы отверстий. Трубы выполняют функцию ствола, дополнительной обсадки абиссинская скважина-игла не требует. Ее не бурят, а погружают в грунт посредством забивки.

Компактные размеры гидротехнического сооружения абиссинского типа позволяют размещать его практически на любом свободном месте придомовой территории. Самым распространенным способом пробивания этого типа гидротехнического сооружения является ударное бурение.

Особенности скважин на песок

При глубине залегания водоносного горизонта до 30 — 40 метров, распространенного в рыхлых, несвязных отложениях, сооружают песчаную скважину. Ее называют так, поскольку она добывает воду из насыщенных водой песков.

Водоносный слой скважины на песок располагается всего в трех-четырех десятках метров от поверхности. И чтобы достичь его редко приходится проходить твердые — скальные и полускальные породы. А потому провести бурение песчаной скважины вручную не составит труда, если применить один из описанных ниже способов.

Глубинная артезианская скважина

А вот планируя пробурить артезианскую скважину, собственными силами не обойтись. Артезианская вода распространена по трещинам в непроницаемых скальных и полускальных породах на глубине порядка 40 -200 метров.

Чтобы определить глубину залегания воды им следует ориентироваться на данные гидротехнических сооружений подобного рода, пробуренных невдалеке от предстоящего места проведения работ.

Поскольку артезианская скважина способна обеспечить водой сразу несколько участков, буровые услуги удобно заказывать в складчину. Это позволит существенно сэкономить на бурении и обустройстве источника водоснабжения.

Какой способ бурения выбрать?

Все рассмотренные способы механического бурения широко применяются для устройства водоносных скважин. Подводя итоги, можно сказать, что:

1. Колонковое бурение целесообразно использовать для проходки в пластичных глинистых грунтах. Колонковый способ подходит для устройства большинства водозаборных выработок, при необходимости используется в паре с ударно-канатным.
2. Шнековое бурение по сфере применения схоже с колонковым методом. От него отличается некачественной очисткой ствола, требует обязательного использования желонки или долгосрочной промывки скважины перед эксплуатацией.
3. Роторное бурение — оптимальный вариант для пробивки стволов скважин в скальных грунтах.

Стоимость обустройства скважины с использованием того или иного метода бурения во многом зависит от того, какое оборудование применяется, а также от категорий пройденных пород по буримости.

Правильно выбранный способ бурения скважины поможет не только снизить временные затраты на бурение, но и позволит в будущем эксплуатировать водоисточник без проблем

Пошаговая технология бурения шнековым способом

Эффективность шнекового метода подтверждается при бурении скважин в рыхлых и глинистых породах. Технология основана на разрушении грунта винтообразным снарядом.

Подготовка необходимых инструментов

Для выполнения работ потребуются такие компоненты:

Ручное бурение шнеком.

• лебедка с тросом, закрепленная на треноге;
• трубы для обсадки;
• набор из 3-4 штанг;
• шнековое устройство.

Самодельная буровая вышка изготавливается из 3 брусьев, установленных в форме треугольной пирамиды. По центру располагается несущая колонна.

Необходимость обсадных колонн объясняется вероятностью обрушения стенок скважины.

Изготовление шнека из подручных материалов

В качестве основы рабочего инструмента рекомендуется использовать стальную толстостенную трубу сечением 100 мм. Для соединения со штангой на верхнем участке создается зона с резьбой. Шнек закрепляется на нижнем конце.

1,5-метровая рукоятка, приваренная к основанию, облегчает проворачивание снаряда. Переход между держателем и штангами обеспечивается тройником.

Режущие лопасти выполняются из листа 2-2,5 мм. Сваркой полосы на равном расстоянии закрепляют на стержне.

Проведение буровых работ

Для устойчивости трубы выкапывается углубление 150х150 см. Отрезки доски или листов ДСП защищают стены шахты от осыпания.

По часовой стрелке инструмент ввинчивают в породу, периодически извлекая для очистки. Ствол скважины формируется обсадными колоннами начиная со второго метра. Сечение обсады должно немного превышать размеры лопастей снаряда. Дальнейшая забивка труб выполняется по ходу заглубления шахты.

https://youtube.com/watch?v=0N_KOvdK2xU

О потребности наращивания бура свидетельствует полное погружение в грунт. Штанги добавляются по мере необходимости.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с демонстрацией принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:

Особенности бурения скважины шнеком:

Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:

Бурение водоносной скважины — трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя

Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого.