Eden od najbolj produktivnih in ekonomičnih metod oblikovanja rudnin je vrtanje jedra. Uporablja se pri terenskem raziskovanju in inženirski geologiji. Poleg tega je to najlažji in najhitrejši način za dostop do podzemne vode za organizacijo oskrbe z vodo.
V posebnem članku boste izvedeli vse o posebnostih vrtanja jeder, orodjih, potrebnih za njegovo izvedbo in funkcijah uporabe.
Obseg vrtanja jedra
Osnovno vrtanje je metoda, ki omogoča z največjo natančnostjo določiti globino strehe in dna plasti tal ter oznako globine ogledala podzemne vode.
Osnovna tehnologija vrtanja se pogosto uporablja v naslednjih panogah:
- Oskrba z vodo v industrijskem in zasebnem sektorju. Vrtanje vrtin za zasebno oskrbo z vodo, organiziranje dovajanja vode celotnih vasi ali mestnih blokov učinkovito izvajajo s pomočjo vrtanja jedra zaradi dejstva, da vrtalnik zlahka prodre do velikih globin. Jedro projektil lahko dvigne skoraj katero koli uničeno kamnino, razen nasičenih z vodo in ohlapnih neskladnih tal (pesek, gramoz, prodniki);
- Raziskovanje v rudarski industriji. Ko skala preide, se ob polmeru vrtenja zgodi točkovni udar na tla. Z drugimi besedami, lupina, ki strukturno spominja na cev, izvrta trdno kamnito maso, ne da bi motila njeno strukturo in stanje.
- Gradnja. Izvedba geotehničnih študij za proučevanje fizikalnih in mehanskih lastnosti tal, stanja kamnin. Tehnologija stolpcev omogoča priložnost za natančno določitev vodostaja in odvzem vzorcev vode za proučevanje njihove agresivnosti glede na beton.
Med vrtanjem jedra se pridobiva jedro - stolpec tal ali sosednjih talnih slojev. Za jedro je značilna celovita naravna struktura, ki zagotavlja celovito analizo preučene pasme. Vrtanje z jedrno cevjo omogoča natančno določitev globine kamnine z največjo natančnostjo.
Jedro vrtanja zagotavlja celovitost pridobljenega jedra, kar prispeva k kvalitativni preučitvi kamnine. Hkrati je narejeno najkvalitetnejše čiščenje obraza iz uničene kamnine.
Uporaba svedra v gradbeništvu močno olajša in pospeši procese. V luknjo, ki jo pripravi jedrni sveder, se zlahka zatakne kup ali je nameščena že pripravljena armiranobetonska konstrukcija. Jedro vrtanje vam omogoča, da ustvarite valjaste luknje v opečnih in betonskih konstrukcijah.
Delovna tehnologija in oprema
Znani sta dve metodi svedra: delo z dovajanjem tekočine na dno ali na suho, torej brez vrtanja blata.
Vrtanje brez uporabe vrtalnega blata se uporablja, če so nekoherentna tla nasičena z naravno vlago v količini, zadostni za prodor in ekstrakcijo. Voda se tudi ne dovaja v delovni jašek pri prehodu skozi tekoče-plastične, mehko-plastične in trdne-ilovice / gline, trde in plastične peščene ilovice.
Tekočina je obvezna za vrtanje kamnin in polkalibrskih tvorb. Če v tem primeru ni vode, je poglabljanje veliko počasnejše.Poleg tega se verjetnost prezgodnjega odpovedi krošnje znatno poveča, zato se suho vrtanje šteje za dražje.
Tehnologija jedrnega vrtanja s splakovanjem omogoča ne samo podaljšanje uporabe delovne opreme, temveč tudi najhitrejši in najmanj zamuden način za osvoboditev obraza iz uničene kamnine
Pri vrtanju z vrtalno tekočino se hitrost poglabljanja znatno poveča. Najpogosteje se ta metoda uporablja pri vrtanju vrtin velike globine. To vam omogoča, da delo opravite v najkrajšem možnem času z minimalnim tveganjem poškodb krone.
Še vedno se voda pod visokim pritiskom dovaja na dno med razvojem vodnjaka v ohlapnih, nekoherentnih tleh, če to ni dovoljeno. V tem primeru s tokom vode preprosto umijejo obraz in osvobodijo delovno gred iz uničene zemlje.
Načelo tehnike stolpcev
Glavni element pri vrtanju jedra je uničevalni rezalni del, nameščen na dnu cevi za jedro. Pravijo ji krona. Za potopitev kamnin se uporabljajo posebne krone, opremljene z diamantnim orodjem.
Kronice so rezanje zamenljivih elementov, ki so priviti na spodnji rob jedrne cevi. V procesu vrtanja jih je treba večkrat spremeniti
Prav diamantna krona zagotavlja skoraj neoviran prehod svedra na veliko globino med prehodom vod za dovod vode v apnenec. To pomeni, da so se med razvojem vodnjakov, zakopanih v steni, v razpokah katerih se je zaradi več stoletij kondenzirala, oblikovale rezerve najčistejše podzemne vode.
Svedri se spremenijo na najpreprostejši način - odstranijo dotrajani del in privijejo novo krono na jedro cevi
Kamnina je razrezana s krono, ki se vrti pri velikih hitrostih. Hitrost vrtenja svedra se lahko prilagodi glede na gostoto razvite zemlje. Krošnja "odreže" tla le ob robu posebnega valja, katerega osrednji del je potisnjen v jedro cevi.
Če želite izvleči jedro, se vrtalnik dvigne na površino. Tla, ki jo je zajel, dobesedno izpihnejo iz vrtanja jedra s tokom zraka, ki se dovaja v zgornji del cevi. Postopek pihanja pospešimo s tapkanjem lupine s klopom.
Med vrtanjem jedra se v osrednjo cev potisne izvrtani stožec v obliki stožca. Če ga želite izvleči, se jedro izvleče iz sode z demontažo vrtalne vrvice. Jedro je pihano in izluščeno iz cevi
Kolonaste vrtalnice med prehodom močnih kamnin imajo večjo produktivnost kot matrični in stožčasti svedri. To je posledica visoke hitrosti vrtenja svedra, kar zmanjšuje stopnjo uporabljenih naporov pri razvoju.
Poleg tega dleta popolnoma uničijo kamnino, ki jo bo treba s hladilnikom "iztrebiti" ali dovajati vodo s pritiskom, da splahne obraz. Pravzaprav boste morali skozi isti segment dvakrat ali celo trikrat: najprej uničite, nato počistite. Tehnologija stolpcev vam omogoča, da z enim potezom skozi in očistite obraz.
Orodni stroji in vrtalne naprave
Izbira stroja ali vrtalne naprave je določena z namenom vrtine in njenim premerom. Priljubljenost jedrnega načina vrtanja določa proizvodnjo vrtalnih plošč in obdelovalnih strojev po vsem svetu. Težki traktorji, tovornjaki in terenska vozila so primerni za instalacije, namenjene raziskovalnemu vrtanju.
Uporaba težkih goseničnih traktorjev omogoča vrtanje jedra na območjih z neprehodnimi, površinskimi zamiki in nestabilnim terenom.
Najpogosteje je oprema za vrtanje montirana na klasične avtomobile MAZ, KAMAZ in Ural. Vendar obstajajo možnosti pritrditve lažje opreme, ki se uporablja za vrtanje vodnjakov v zasebni gradnji.
Pri ročnem vrtalnem vrtanju jedro cev nadomešča njegov predhodnik, steklo. Ta lupina je skrajšana različica jedrne cevi s poudarjenim robom na podplatu. Kozarec ročno ali s pomočjo motornega vrtalnika zasukate v tla in vse, kar je zloženo vanj, odstranite na površino.
Za mehanizacijo ročnega vrtanja plitvih vrtin in oblikovanje lukenj za postavitev ograj in stolpov za prenos moči se uporabljajo bencinski in elektromotorji. Poročajo o rotacijskih gibih v cevi cevi vijaka
Oprema za potopitev in ureditev vrtin
Pri izvajanju jedrenja v jedru je potrebna oprema, ki omogoča poglobljeno delo, razvoj in črpanje najrazličnejših vrst kamnin. Med delom je treba zagotoviti periodičen dvig na površino materiala, ki ga uniči projektil.
Standardni set orodij za vrtanje
Za kakovostno izvajanje dela je potrebno:
- Stolpne lupine. Uporabljajo se tako za vodoravno vrtanje kot za vrtanje vertikalnih obdelav. S standardnimi jedrnimi cevmi je možno vrtanje pod kotom do 45 stopinj. Tankostenske lupine se lahko pri polaganju komunikacij uporabljajo samo za vodoravno vrtanje brez rovov.
- Krošnje. Je orodje za uničevanje kamnin, ki je opremljeno z jedrno cevjo za lažje rezanje jedra v kamnu. Za vrtanje sedimentnih kohezivnih in nekoherentnih tal se uporabljajo medeninaste krone. Za potopljeno kamnino tvorijo luknje v betonu, asfaltu, opečni steni, karbidnih kronah z diamantnimi rezalniki.
- Jekleno ohišje Potrebni so za zaustavitev proizvodnje - oblikovanje vrtine vrtine, ki nastane hkrati z njeno poglabljanjem. Njihov premer je enak premeru vodnjaka. Ohišje za dovod vode je izbrano vnaprej, pri čemer se osredotoča na premer jedrne cevi in črpalke, ki naj bi se uporabljal v vrtini.
- Palice. To so ozke cevi, zvite skupaj. Uporablja se za izdelavo vrtalne vrvice. Preprosto povedano, izmenično so priviti na vrh jedrne cevi, tako da lahko prenaša vrtenje gibanja na globini, ki presega višino izstrelka. Višina jedrne cevi + višina vrvice vrtalnih palic = globina izdelave.
- Pod Potrebni so za zagotovitev povezave navojnih spojev različnega premera, ki so prisotni na vrtalnih palicah, rotatorjih, splakovalnih tesnilih in drugih sestavnih delih.
- Izplakovalni čepi in tesnila. Z njihovo pomočjo se zagotovi dvig na površino uničene zemlje, če ni potrebe po izbiri celotnega jedra. V tem primeru se dovaja voda v obraz, ki uniči tla pod pritiskom na dnevno površino.
- Dleta. Uporabljajo se za poglabljanje vrtine na najtežjih mestih za prehod jedra. Ko malo uporabljate, včasih preidejo z rotacijskega vrtanja na udarno vrv.
Predstavljeno orodje je standardni set za vrtanje z uporabo osnovne tehnologije. V nekaterih primerih bodo morda potrebna dodatna orodja in oprema, odvisno od zahtevnosti razvoja.
Pri poglabljanju izkopa se niz vrtalnih palic zaporedno privije na vrh jedrne cevi. Če želite jedro izstreliti na površino, palico po palici odvijete
Značilnosti oblikovanja temeljnih cevi
Projektna značilnost lupine med vrtanjem jedra je posledica maksimalnega ohranjanja celovitosti jedra in je sestavljena iz obročasto razporeditve okoli prostega prehoda. Ena najpomembnejših značilnosti je koeficient vzorčenja jedra. Opredeljena je kot razmerje med premerom jedra in zunanjim premerom orodja.
Jedro vrtalno orodje je standardizirano, razlikuje se predvsem le v premeru. Po strukturnih značilnostih so jedrne cevi razvrščene v enojne in dvojne. Posamezne lupine, zasnovane za delovanje v normalnih geoloških pogojih, so odlične za razvoj vodnih vodnjakov.
Dvojno orodje z ne vrtečo se notranjo cevjo se uporablja samo pri geoloških raziskavah. Potrebno je izvleči vzorce kamnin, ki se pod vplivom različnih dejavnikov zlahka uničijo. Omogoča vam odvzem vzorca v naravni sestavi, z naravnim odstotkom mineralov in odpadne kamnine.
Pri vzorčenju za inženirske in geološke raziskave, pri geološkem raziskovanju in vrtanju lukenj za vgradnjo nosilcev daljnovoda se uporablja enojna cev
Vse jedrne cevi so zasnovane za čiščenje, dovajanje vrtalnega blata na dno in izpiranje vodnjaka. Njihov vrh je opremljen s tehnološko luknjo, skozi katero se vbrizga voda ali tok zraka.
Specifičnost rezalnega dela projektila
Vsaka krona je predstavljena v obliki obroča z navojem, nameščenim na vrhu, potrebnim za privijanje na jedro cevi, in rezalniki, nameščenimi na spodnjem koncu. Na ta rezilni kovinski del so rezkarji vlivani ali varjeni
Pri rezanju uporabite naslednje krone:
- Karbid - fino rezan, rebrast.
- Diamant - impregniran in majhen diamant.
Karbidni rezalni elementi so zasnovani za vrtanje "mehkih" tal. Z njihovo pomočjo se izvrtajo vse vrste glinenih kamnin kakršne koli konsistence, pol kamnin, nizko vlažnih in vlažnih peskov z gosto sestavo in srednje gostote. Za vrtanje skozi peščenjake in laporje se uporabljajo krone z sekalci iz volframovega kobalta.
Krona z majhnimi rezili je zasnovana za vrtanje srednje trdote nizko abrazivnih kamnin. Opremljeni so z osmerokotnimi ali kvadratnimi rezalniki. Ko so sekalci nameščeni na različnih višinah, se doseže tudi stopničen zakol, katerega prednosti so bile opisane zgoraj.
Uporaba rebrastih krošenj izboljša kroženje izplakovalne tekočine s povečanjem premera vrtine
Rebraste krone so zasnovane za vrtanje trdih kamnin srednje abrazivnosti. Rezalniki takšnih kron so sestavljeni iz jeklene valjaste ali prizmatične glave s karbidnim vložkom. V tem primeru tudi v primeru obrabe krošnje ne zmanjša učinkovitosti svojega dela.
Kronice z diamantnim orodjem so zasnovane za vrtanje kamnin in polkalibrov z visoko abrazivnostjo.
Za povečanje trdnosti in povečanje abrazivnih lastnosti se industrijski diamanti med proizvodnim procesom stisnejo v njegovo litinsko maso. V zadnjem času naravne kristale pogosto nadomeščajo z umetno pridelanimi
Število reber je določeno z zasnovo krošnje in njenim premerom - lahko so od tri do šest. Pospešek procesa uničenja kamnine je mogoče doseči s premikanjem reber glede na končno stran krošnje. Tako je zagotovljeno stopničko dno in omogočen prehod izpiralne tekočine.
Dobro ohišje cevi
Jeklene cevi z jedrom in ohišjem so izdelane v skladu z GOST 51682-2000. V raziskovalni in inženirski geologiji se uporabljajo za preprečevanje propada tal na dnu, kar nam ne bi omogočilo razumevanja, na kateri globini se ena geološka plast nadomesti z drugo.
Pri razporeditvi odprtin za dovod vode tvorijo stene vodnjaka. V ohišje, sestavljeno iz njih, je potopljen še en delovni cevni niz. Zdaj je najpogosteje sestavljen iz plastike. Proizvodno ohišje je opremljeno s filtrom za zadrževanje peščenih zrn in drobnega gramoza med črpanjem.
Najpogostejše so ohišne cevi z bradavičnimi spoji.V tem primeru imajo cevi na eni strani notranji navoj, na nasprotni strani pa zunanji navoj. Navojni sod je sestavljen izredno preprosto in hitro.
Tako jedrne kot ohišne cevi so navojne, od enega konca navzven, od drugega proti notranjosti. To vam omogoča hitro in enostavno sestavljanje ohišja. Dimenzije niti so poenotene - vsako ohišje lahko služi kot jedrna cev, dovolj je, da vijak zavijete in nanj
Obstajajo ohišja cevi, zasnovane za varjene spoje. V zasebnem sektorju se ne uporabljajo zaradi napornega postopka sestavljanja stolpcev.
Ohišje in jedrne cevi so izdelane iz jekla razreda 45 s trdnostno skupino "K". Za povečanje odpornosti proti površinski obrabi so konce cevi utrjene. Glede na uporabljeno opremo za vrtanje in premer potopne črpalke se cevi s premerom od 100 do 200 mm uporabljajo v napravah za zasebne dovode vode.
Osnovne faze vrtanja
Pred začetkom dela morate preučiti katastrski načrt in pripraviti delovno površino. Zagotoviti je treba neoviran dostop do mesta vrtanja tako same vrtalne naprave kot stroja s tekočino za splakovanje.
Naslednji korak bo kopanje jame s prostornino najmanj 2 kubičnih metrov - s tem se boste izognili potrebi po uporabi dodatnega rezervoarja. Jama je zasnovana za odvajanje podzemne vode in iztrošene tekočine. Za namestitev glavnega dela prtljažnika je potrebno prebiti tla.
Nato je izbrana krona povezana z vrtalno cevjo za jedro in izborom ohišij, ki se bodo s poglabljanjem povečale. Namestitev je treba trdno pritrditi, po kateri se sproži vrtalna ploščad.
Tehnologija stolpcev z izpiranjem dna vode omogoča najpreprostejši in hitrejši način za osvoboditev delovne gredi iz uničene kamnine
Ko se sveder poglobi in napolni, ga občasno dvignemo na dnevno površino in očistimo iz zemlje, ki jo orodje med vrtanjem zajame. Po tem lahko jedro, osvobojeno iz jedra, ponovno potopimo v luknjo vodnjaka za nadaljevanje vrtanja.
Če se želite povzpeti po vrtalni vrvici, sestavljeni iz jedrskega izstrelka in palic, razstaviti. To pomeni, da je palica po drogu zaporedno ločena, dokler se jedro cevi ne odstrani iz sode.
Najboljša možnost za razvoj vrtine za zasebne trgovce je vrtanje jedra, ki mu sledi splakovanje. V tem primeru ne sme biti odvzetih vzorcev. Glavna stvar je, da hitro oblikujemo sod in ga očistimo blata, hkrati pa potekajo priprave za razvoj prihajajoče operacije.
Za pranje lahko uporabite katero koli vodo, precej je primerna iz bližnjega ribnika ali reke. Vrtanje se lahko izvede tudi suho, če se razvija peščeni vodnjak. Običajno je v tem primeru par vedra vode kot vrtalne tekočine dovolj le za ohladitev lupine na dnu.
Po jedrski tehnologiji so luknje izvrtane v betonskih in armiranobetonskih konstrukcijah, temeljih in opečnih stenah.
Pri delu v ohlapnem pesku z nizko vsebnostjo vlage za krepitev sten luknje v delovni raztopini priporočamo dodajanje tekoče steklene ali glinene mase. V vsakem primeru, ko vrtalnik prehaja skozi obzorje z nestabilno strukturo, je upravičeno okrepiti stene vodnjaka z ohišnimi cevmi.
Tehnološke značilnosti postopka
V procesu poglabljanja je mogoče prilagoditi hitrost vrtanja. Treba je opozoriti, da sveder zlahka premaga sedimentne kamnite plasti z majhnimi hitrostmi. Toda pri prehodu skozi avtohtone skale je potrebno povečanje hitrosti vrtenja. Z jedrskim načinom vrtanja je mogoče prenesti formacije različnih sestavkov in kakršne koli trdote.
Upoštevati je treba dejstvo, da mora biti vrtalna ploščad nameščena na pripravljeni, izravnani vodoravni ploščadi. Kot prodiranja se lahko prilagodi, če premer luknje, ki se razvija, ne presega 1 metra. Nato navpičnost proizvodnje podpira ohišje.
Cevne ohišje je mogoče ponovno uporabiti, če jih takoj po potopu odstranimo iz rudnika. Jedrna cev je lupina za večkratno uporabo, ki je ne moremo reči o kronah. Vrtanje v sedimentnem horizontu zahteva vsaj dva ali celo več. Pri gradnji vodnjaka na apnencu je nemogoče natančno predvideti število izbrisanih kron.
Da bi podaljšali življenjsko dobo diamantnega jedra, potem ko je bila nameščena ali zamenjana, je treba dno vrtine izrezati. Ta ukrep bo znatno povečal hitrost penetracije.
Vrtalna ploščad se lahko namesti na vozila z veliko nosilnostjo ali na gosenična posebna vozila v primeru dela na težavnih terenih. Za osnovno vrtanje vodnjakov se lahko uporablja lažja mobilna oprema.
Prednosti in slabosti metode stolpcev
Zaradi točkovnega delovanja krošnje v njegovem polmeru je zagotovljeno natančno rezanje in odstranjevanje celotnega jedra na površino. Tehnologija je uporabna za vrtanje kamnin do kategorije XII, lahko delate tako pravokotno kot pod kotom.
Eden najpomembnejših kazalcev glavne metode je visoka produktivnost in hitrost vrtanja.
Poleg tega lahko razlikujemo naslednje prednosti:
- Količina vrtanja v primeru uporabe tekočine za izpiranje ali procesne vode je 85%;
- Vnos aktivnih emulzij v delovno raztopino omogoča, da se stene vodnjaka ohranijo v prvotnem stanju;
- Zaradi zmanjšanja osnih obremenitev zaradi dejstva, da kamnina nenehno ne uničuje, dosežemo znižanje stroškov energije.
- Metoda vam omogoča delo s poljubnimi kamninami, vključno z bazaltom in granitom.
- Pri uporabi montažnega mobilnega stroja je mogoče delo opraviti na težko dostopnih mestih.
Poleg prednosti ima vrtanje jedra tudi svoje pomanjkljivosti:
- Pri delu v lomljenih kamninah se pogosto pojavlja zagozditev jedra, kar vodi v potrebo po odstranitvi cevi, da se ta izbije.
- Med prehodom trdih kamnin zaradi pregrevanja in oprijema krošnje hitro zaduši. Da bi se temu izognili, je treba uporabiti hladilno tekočino in zmanjšati dovod. Zaradi tega se hitrost vrtanja zmanjša.
- Majhen presek (do 200 mm) vrtanja ne omogoča uporabe močnih potopnih črpalk.
Pri razvoju vodnjakov za vodo v primeru uporabe glinene raztopine med odprtjem rezervoarja obstaja velika verjetnost siljenja vodonosnika.
Video 1. Začetna faza vrtanja vrtine po jedrski metodi:
Video 2. Temeljno vrtanje vrtine v granitni skali:
Pred začetkom temeljnih vrtalnih postopkov mora biti opravljen ekonomski izračun. Skladnost z varnostnimi standardi in pravili delovanja opreme zmanjšuje tveganje za okvaro, kar zagotavlja visoko učinkovitost, hitrost vrtanja in nižje ekonomske stroške.
Ali želite z vami deliti samo znane subtilnosti tehnologije stolpcev? Imate koristne informacije o temi članka? Prosimo, napišite komentarje v blok obrazec spodaj, postavite vprašanja in objavite fotografije na temo članka.