Naprava vodnega vodnjaka je povezana z uporabo različnih načinov vrtanja. Lahka in nasičena tla so ekstrahirana s pomočjo bailerja. Za vrtanje skozi gline in kamnine se uporabljajo metode vrtanja vrtin, ki temeljijo na principu vrtenja in vibracij.
Delo je vključevalo mehanizme, ki omogočajo razvoj tal različnih vrst in na različnih globinah. Povedali vam bomo, kako izbrati optimalno tehnologijo vrtanja, ki vam omogoča hitro in brezhibno pot skozi razvoj naprave za dovod vode.
Za vizualno predstavitev informacij, ki smo jih predlagali, besedilo dopolnjujejo uporabne sheme, zbirke fotografij, video vodiči.
Vrste načinov vrtanja
Zgodnje vrtanje vodonosnikov za osebno uporabo je potekalo predvsem z ročnimi sredstvi. To je bil dolgotrajen in dolgotrajen postopek, tako da se ni vsak lastnik mesta ali koče lahko pohvalil, da ima svojo oskrbo z vodo.
Postopoma je mehansko vrtanje izpodrivalo ročne metode zaradi velikega olajšanja in pospeševanja postopka.
Danes se skoraj vsi vodonosniki vrtajo na mehaniziran način, ki temelji na uničenju zemlje, dovajanju na površino na enega od dveh načinov: suhem, ko odpadno zemljo odstranjujemo iz vrtine s pomočjo mehanizmov in hidravličnem, ko jo izpere voda, ki se dovaja pod pritiskom ali s težo.
Obstajajo tri glavne metode mehanskega vrtanja:
- Rotacijski (tla se razvijejo z zasukom).
- Šok (bursnaryad z udarci uniči tla).
- Vibriranje (tla se razvijejo z visokofrekvenčnimi nihanji).
Rotacijska metoda velja za najbolj zmogljivo, 3-5-krat večjo učinkovitost kot udarna in 5-10 vibracijska. Poleg tega je rotacijska metoda najbolj poceni in cenovno dostopna, pogosto se uporablja kot glavna metoda ročnega vrtanja.
Mehanske rotacijske metode vrtanja vodne vrtine so nadomestile neučinkovite ročne metode
Rotacijski način vrtanja, ki se pogosto uporablja za gradnjo vodnih vodnjakov, je razdeljen na štiri glavne vrste vrtanja:
- jedro;
- polž;
- udarna vrv;
- rotacijski.
Vsaka vrsta vrtljivega vrtanja ima svoje značilnosti in se izvaja s posebej zasnovano opremo. Podrobneje razmislite o teh vrstah vrtanja, ugotovite, kakšne so njihove razlike in kakšno metodo je treba uporabiti za vsak primer.
Posebnosti jedrnega vrtanja
Vrtanje jedra je mehanska rotacijska metoda, pri kateri se glinena ali gosta peščena tla izvlečejo v obliki valjastega jedra. Jedro svedra je kovinska cev z debelimi stenami.
Na vrhu jedrnega vrtalnika je naprava za pritrditev palic, potrebnih za izdelavo vrtalne vrvice. Spodaj je krona, katere vrsta je izbrana glede na kategorijo zemlje, ki jo je treba izvrtati.
Galerija slik
Fotografija s
Bistvo osnovne tehnologije
Zajem uničene zemlje
Sprostitev vrtalnika
Temeljna vrtalna tla
Pri vožnji po kolonski metodi tla uniči obročata krošnja. Hkrati jedro jedro ostane nedotaknjeno. Za lažji postopek vrtanja na trde in poltrdne ilovice se na obraz dovajajo gline, kamnine, tekočina za splakovanje.
Med vrtanjem jedra se zemlja ne uniči, ampak jo "vrta" krošnja in jo zajame jedrna cev. Izvrtana kamnina se izvleče na površino v obliki jedra - monolitnega valjastega stebra kamnine
Blato z dna se včasih odstrani s spiranjem - črpanje velike količine vode v sod. Najpogosteje splakovanje nadomestimo s čiščenjem s stisnjenim zrakom, ki ga kompresor dovaja v cev. Ta vrsta vrtanja omogoča vrtanje vrtin do 1000 metrov globoko in s premerom od 8 do 20 cm.
Mehansko vrtanje jedra poteka z vrtalnimi ploščami tipa ZIF, UGB, UKB, nameščenimi na avtomobilih tipa KAMAZ, KRAZ, drsalcih itd. V izvedbi za ročno vrtanje je jedrna cev skrajšana, imenovana zvonec ali steklo. Ko je zadnji gospodinjski predmet obrnjen na glavo, je jedrna cev strukturno podobna.
Jedro vrtanje se uporablja v naslednjih primerih:
- raziskovanje mineralov;
- raziskovalno vrtanje vrtine;
- razporeditev vodonosnikov katere koli globine, vključno z vodnjaki brez filtra v skalnih formacijah.
Za postavitev zasebnih vrtin za vodo se v nekaterih primerih uporablja jedrna metoda pred začetkom vrtalnega ali rotacijskega vrtanja, ki opravlja tako raziskovalno kot pripravljalno vlogo.
Pri načrtovanju zasebnih vrtin se uporablja jedro vrtanje v kombinaciji z udarno vrvjo. Glineni sloji prehajajo skozi jedro cevi. Ohlapni peski, gramoz in prodniki s peščenim agregatom, ki ne ostanejo v jedru, se odstranijo iz soda z želoniranjem.
Po učinkovitosti je jedrna metoda nekoliko slabša od vijačne metode vrtanja vodnih vodnjakov. Vrtalnik vrtajo hitreje, vendar ne omogoča popolnega osvoboditve prtljažnika iz izvrtane skale. Redko se uporabljajo v parih. In če je dana, potem prvih nekaj metrov preide z vijakom.
Krošnje ne uničijo zemlje, ampak jo previdno razrežejo po obodu in tvorijo "stebre" - jedra, pri katerih preučujete hidrološki odsek najdišča
Rabljena oprema in orodje
Za vrtanje jedra se uporabljajo naslednja orodja:
- svedri iz diamanta ali drugega karbidnega materiala (jeklo, volfram, win);
- jedrna cev;
- cev za odstranjevanje blata;
- palice, potrebne za izdelavo vrtalne vrvice;
- spojne spoje, adapterje med cevmi, splakovalno tesnilo.
Pri vrtanju v skale se sveder hitro obrabi in ga je treba zamenjati. Material krošnje je drag, vzdrži ogromne obremenitve, najpogosteje se uporabljajo možnosti diamantnega vrtanja.
Vsa orodja, ki se uporabljajo v postopku vrtanja, morajo biti poravnana, tj. ki se nahaja točno glede na os vrtanja.
Osnovna tehnologija vrtanja
Glavna značilnost jedrnega vrtanja je prehod kamnine z njeno popolno ohranitvijo v jedru cevi. Tiste. med delovanjem opreme za vrtanje krono na obroču uniči tla, ki se, ko gre globlje, zaradi lastne gostote potisne v jedro cevi in zadrži v njej.
Ko odstranite napolnjeno cev z delovne gredi, jo osvobodite iz jedra s tapkanjem s klopom.
Postopni postopek vrtanja jedra je naslednji:
- sveder je povezan z jedro cevi;
- jedrna cev je povezana s palicami, ki rastejo, ko se poglabljajo;
- zgornja palica je pritrjena v vrtalni ploščici;
- vrtalnik vrti vrtalno vrvico in jo postopoma “vijači” v tla;
- jedrna cev se v svoji votlini postopoma napolni z jedrom - zataknjeno zemljo;
- po vožnji 50 - 70 cm se vrtalna vrvica odstrani na površino, palice se odklopijo po vrsti, dokler se ne odstrani jedrovodna cev;
- cev je osvobojena potaknjencev;
- prazna lupina se spet spusti na obraz, povečuje vrvico s palicami.
Dejanja izvajamo po opisanem zaporedju, dokler vodnjak ne odkrije vodonosnika in se potopi 50 cm v spodnjo vodoodporno skalo.
Če pritrditev zgornjega vodonosnika ni cilj potopitve, potem lahko zgornje plasti vrtate s splakovanjem. V tem primeru črpalka splakovalno raztopino proda skozi cev v cevi. Nato raztopina odnese izkopano zemljo na površino.
Če namen ureditve vodnjaka ni vodonosnik v pesku, je mogoče vrtanje izprazniti, preden dosežete skalo
Dobre prednosti in slabosti
V primerjavi z udarno vrvjo in rotacijskimi metodami mehanskega vrtanja se vrtanje jedra izvede precej hitro, kar znatno zmanjša čas dela. Njegova glavna pomanjkljivost je nemožnost dvigovanja ohlapnih tal in kamenčkov, nasičenih z vodo. Počasi se premikajte po skalah, za pogon balvanov je potrebno malo.
Prednosti jedrnega vrtanja vključujejo:
- visoka produktivnost in sposobnost vrtanja vrtin s globino več kot 100 m;
- zmanjšanje obremenitev vrtalne opreme zaradi uničenja gline, primerljivo z njenim rezanjem;
- možnost uporabe mobilnega vrtalnega stroja kompaktnih dimenzij.
Osnovno vrtanje je ena najhitrejših metod za razvoj sistemov za dovod vode. Vodnjak na pesku z njegovo uporabo je mogoče dokončati v enem delovnem dnevu. Ročno razviti vnos vode bo trajal veliko več časa.
Značilnosti vrtalnega vrtanja
Ta vrsta vrtanja se danes najpogosteje uporablja pri gradnji vodonosnikov na zasebnih kmetijah. Značilnost vrtalnega vrtanja je, da je razvita skala popolnoma odstranjena iz vrtine, ne da bi pri tem bila potrebna dodatna oprema. Metoda spominja na vijačenje, omogoča vrtanje do globine in hkrati odstranjevanje nepotrebne zemlje.
Orodje, ki se uporablja za vrtanje, se imenuje vrtalnik. To je kovinska palica z rezili. Vretenec se vtakne v tla, uniči skalo, ki se zadržuje na svojih lopaticah. Zaradi specifične zasnove vijaka ni mogoče popolnoma osvoboditi obraza z rezilom. Zato se uporablja predvsem za pogon zgornjih slojev.
Vrtalno vrtanje je hitra in poceni metoda, ki ne potrebuje rezervoarja za splakovanje
Vrtanje z vijakom ne zahteva veliko truda in finančnih stroškov, zato je področje uporabe te metode dovolj široko: raziskovanje vrtin, polaganje komunikacij, gradnja vrtinčenih vrtin in delno vrtanje vode.
Zdaj se aktivno uporablja za gradnjo abesinskih vrtin, da ne bi popolnoma zataknili luknje z iglo v gosto zemljo, temveč da bi rahlo olajšal postopek potopitve debla v prej uničeno skalo.
Metoda je primerna za razvoj vodonosnikov z globino do 30 m na mehkih in ohlapnih tleh in do 20 m na srednje gostih. Po vgradnji v polž in v ohišje je potrebno vrtino očistiti iz neizkoriščenih kamnin, ki jih je stiskalnica.
Sveder kategorično ni primeren za delo v skalah! Uporablja se za delno vrtanje vrtin do 120 m, medtem ko se ta metoda kombinira z drugimi: rotacijskimi, udarnimi vrvmi, jedrom.
Galerija slik
Fotografija s
Načelo metode vrtalnega vrtanja
Mehanizacija ročnega vrtanja
Slabosti vrtalnega vrtanja
Vključena oprema in orodje
Vrtalno vrtanje izvaja vrtalna ploščad, katerega glavni element je vijačno orodje za vrtanje iz kovine visoke trdnosti. Vrtalno vrvico pri poglabljanju vijakov enake velikosti.
V kompletu se včasih uporabljajo koščki rezila, ki so potrebni za prehod ohlapnih kamnin, pa tudi bitovi z okroglimi ali stožčastimi glavami, ki se uporabljajo za razvoj trdih kamnin.
Vrtalna ploščica, ki temelji na avtomobilu, opremljenem z zmogljivim motorjem, je najboljša možnost vrtanja na oddaljenih in nedostopnih mestih
Večina sodobnih vrtalnih plošč je opremljena z votlimi lupinami, opremljenimi z reverzibilnimi ključavnicami, ki preprečujejo premikanje orodja v nasprotni smeri.
Rezalni deli svedra med vrtanjem ohladijo razvita tla, razvita skala pa se dviga v spirali. To vam omogoča vrtanje brez ustavljanja, kar znatno zmanjša čas in energijo stroškov ustvarjanja vodonosnika.
Tehnika vrtalnega vrtanja
Po zaključku prodora, katerega globina je 1,5 - 2,0 m, se sveder odstrani in v vodnjak vgradijo cevi za cevi. Premer vodne vrtine, izvrtane z vijakom, je 50 - 200 mm in je odvisen od velikosti uporabljenega orodja.
Zlom sten vrtine preprečuje ohišje. To je še posebej pomembno pri ohlapnih, nekoherentnih tleh, zato imajo vrtalniki pravilo: pri vožnji peščenih ilovic in ilovic uporabljati polže z rezili pod kotom 30 - 60 °, pri vrtanju peska tesnega zbijanja pa orodje z rezili pod kotom 90 °.
Z manjšim naklonom zavojev vijačne spirale več kot odklopljeno rezilo pripelje sveder na površino.
Za vrtalno vrtanje ni treba uporabiti tekočine za splakovanje, kamnino, razvito s dletom, pripeljemo na površino na orodnih lopaticah
Prednosti in slabosti uporabe vijaka
Metoda vrtanja vrtanja omogoča, da se vrtina zgradi čim hitreje, pod pogojem, da sta bila velikost polža in kot nagiba kosa pravilno izbrana.
Prednosti vrtalnega vrtanja vključujejo:
- tla se med vrtanjem dvignejo na površino;
- velika hitrost poglabljanja v tla brez tehnoloških postankov;
- ni treba izplakovati vrtine;
- v notranjosti hiše (v kleti) je mogoče vrtati kompaktno vijačno namestitev ali ročni vijak;
- ni treba dvigniti prve povezave na površino in razstaviti / sestaviti vrtalne vrvice, kot pri osnovni metodi.
Glavna pomanjkljivost vrtalnega vrtanja je nemožnost dela na ohlapnih in zelo trdih tleh, hkrati pa je sveder idealno orodje za vrtanje v ilovnatih, mešanih (ilovnatih in peščenih ilovih) in mehkih glinastih tleh.
Druga pomanjkljivost, ki omejuje uporabo vijaka za gradnjo vodonosnikov, je potreba po uporabi udarne vrvi za čiščenje prtljažnika izbačene kamnine.
Podobnost vijaka - tuljava se široko uporablja pri ročnem vrtanju. Prav tako uniči skalo in jo zgrabi z rezili za izvlečenje do vrha.
Funkcija vrtljivega vrtanja
Rotacijsko vrtanje je metoda rotacijskega vibracijskega vrtanja, pri kateri se uničenje zemlje izvaja z malo poganjanim dnom vrtine iz rotorja vrtalne ploščadi. Rotor se vrti od avtomobilskega motorja ali ločeno vgrajenega električnega motorja skozi pogonsko gred.
Razvita tla se izpirajo iz jaška vrtine z neposrednim ali obratnim splakovanjem. Raztopino za pranje lahko oskrbujete s pomočjo gravitacije ali črpalne postaje.
Večina arteških vrtin se izvrta z uporabo metode vrtalnega vrtanja: z vrtljivim vrtalnim svedrom, ki mu sledi izpiranje vodnjaka in pritrditev ohišja
Z vrtalnim vrtanjem se uporablja za razvijanje kamnitih in pol kamnitih tal z namestitvijo globokih vrtin do 150 m.Vrtljiva vrtalna ploščica s pravilno izbranim dletom in uteženimi vrtalnimi cevmi se spopada s kamninami.
Vrtalniki priporočajo uporabo tega načina vrtanja pod naslednjimi pogoji:
- Hidrogeološki odsek najdišča je bil preučen dokaj dobro. Znano je, da je treba vrtati kamnine. Znana je stopnja pojavnosti vodonosnika v steni.
- Podzemna voda ima značilen pritisk za artezijske vrtine
- Obstaja možnost neprekinjene dostave procesne vode za izpiranje vodnjaka.
V južnih regijah lahko vrtljivo vrtanje izvajamo vse leto, v severnem podnebju pa je uporaba te metode omejena zaradi možnosti zamrznitve tekočine, ki jo je splakoval.
Uporabna oprema in orodje
Vrtalno vrtanje vodonosnikov se izvaja z uporabo okvirja ali stolpa, na katerem je nameščena dvižna oprema in drugi elementi vrtalne ploščadi. Stolp omogoča dvigovanje in spuščanje vrtalnih vrvic v vodnjak.
Vrtalni stroj z rotacijskim tipom vključuje:
- okvir ali stolp stolpnice;
- motor s pogonom;
- rotor in vrtalna vrvica;
- črpalna oprema in sistem za čiščenje tekočine za izpiranje;
- dvižna oprema, tlačni vod, vrtljivi, oljna tesnila itd.
V samovozečih enotah se kot motor uporablja motor vozila, na podlagi katerega se nahaja vrtalni kompleks. V tem primeru se hitrost motorja nadzira s hitrostjo vrtalnega orodja.
Stacionarni ali mobilni elektromotor, motor z notranjim zgorevanjem avtomobila, generatorji lahko delujejo kot vir energije za vrtljivo vrtalno ploščo
Rotor s pomočjo zobniške naprave vrti vrtenje na svinčeno cev, ki jo nato sporoči glavnemu vrtalnemu orodju - dletu. Bit ima lahko drugačno obliko in je narejena iz visoko trdnih materialov: kompozitov, z jeklenim premazom itd.
Za vsako vrsto tal je izbrana posebna velikost in oblika gredice, kar zagotavlja visoko učinkovitost in hitrost penetracije.
Galerija slik
Fotografija s
Ročni vrtalni stroj
Tehnika vrtalnega vrtanja
Vrtalne palice za vrvice
Razvoj izvrtane vrtine
Posebnost rotacijske tehnologije
Vrtalno vrtanje vodne vrtine se izvaja v treh stopnjah:
- Razbijanje kamenja z dletom.
- Odstranjevanje porušene kamnine na površje s tokom vbrizgane vode.
- Krepitev sten vrtine s cevmi cevi.
Odstranjevanje uničene zemlje se izvede z obratnim ali neposrednim pranjem. Izbira načina izpiranja je odvisna od posebnih pogojev: globine vrtine, vrste tal, razpoložljivosti potrebnega volumna vode za izpiranje.
Zasebne kmetije praviloma uporabljajo tehnologijo neposrednega splakovanja, ki vključuje naslednje korake:
- poglabljanje bitov velikega premera v tla;
- vrtenje bitov pod vplivom rotorja;
- namestitev vrtalnih cevi in namestitev uteženih cevi med njimi in bitjem;
- odstranjevanje odpadne zemlje s pritiskom tekočine s pomočjo črpalke;
- namestitev ohišja za preprečevanje pršenja zemlje znotraj vrtine;
- vrtanje z malo z manjšim premerom in ponavljanje celotnega cikla.
Pri spiranju nazaj se tla odstranijo iz vrtine skozi cevi vrtalne vrvice, tekočina za splakovanje pa se vlije med stene vodnjaka in cevi.
Voda gravitacijsko teče v predhodno pripravljen rezervoar, kjer je očiščen tal in blata ter se vrne v vrtalno vrvico za nov del odpadne kamnine.
V nekaterih primerih pri vrtenju ne uporabljamo neposrednega ali obratnega splakovanja, ampak pihanje zraka pod tlakom, ustvarjenim s kompresorjem
Prednosti in slabosti rotacijskega vrtanja
Glavna prednost rotacijske metode je možnost vrtanja globokih vrtin z dotokom vode v lomljenem apnencu.
Poleg tega ima ta način vrtanja naslednje prednosti:
- kakovostno odpiranje vodnega nosilca v steni;
- možnost ureditve vrtin velikega premera do 200 cm;
- visoka hitrost vrtanja, nizki stroški energije.
Pomembno pomanjkljivost rotacijskega vrtanja lahko imenujemo potreba po organizaciji izpiranja.
Kateri način vrtanja izbrati?
Vse obravnavane metode mehanskega vrtanja se široko uporabljajo za gradnjo vodonosnikov.
Če povzamemo, lahko rečemo, da:
- Za potopitev v tla iz plastične gline je treba uporabiti jedro. Metoda jedra je primerna za izdelavo večine sesalnih vod, po potrebi se uporablja skupaj z udarno vrvjo.
- Vrtalno vrtanje po uporabi je podobno osnovni metodi. Od njega se razlikuje po kakovostnem čiščenju sode, zahteva obvezno uporabo hladilnika ali dolgotrajno pranje vrtine pred obratovanjem.
- Vrtljivo vrtanje je najboljša možnost za prebijanje vrtin v kamnitih tleh.
Stroški za izdelavo vrtine z uporabo enega ali drugega načina vrtanja so v veliki meri odvisni od opreme, ki jo uporabljate, in od kategorij kamnin, ki jih je mogoče vrtati.
Dobro izbran način vrtanja vodnjaka ne bo le pomagal zmanjšati čas, ki ga porabimo za vrtanje, temveč bo tudi v prihodnosti brez težav upravljal z vodnim virom.
O tem, kako narediti vrtalno ploščo z lastnimi rokami, si lahko preberete v drugem priljubljenem članku na našem spletnem mestu.
Video №1. Dokaz načela klasičnega vrtanja jedra z odvzemom jedra z vodnim tlakom:
Video №2. Značilnosti vrtalnega vrtanja:
Video №3. Jedro vrtanje vodnjaka s pranjem dna in namestitvijo dvojnega ohišja, katerega zunanji del je izdelan iz jeklenih cevi, notranji polimer:
Vrtanje vodonosnika je zamuden postopek. Od pravilnosti izbranega načina vrtanja ni odvisna samo hitrost avtonomne naprave za vodni vir, temveč tudi finančni stroški.
Prva stvar, na katero morate biti pozorni pri izbiri načina vrtanja, je vrsta tal in globina vodonosnika. Na podlagi teh parametrov lahko izberete najboljšo možnost, ki vam bo omogočila hitro in poceni vrtanje vrtine.
Ali želite deliti zgodovino vrtanja vrtine na svojem območju ali koristne informacije o temi članka? Komentarje pustite v spodnjem bloku. Tu lahko postavite vprašanje ali opozorite na sporne točke v besedilu.