Jednou z nejproduktivnějších a nejekonomičtějších metod tváření dolů je jádrové vrtání. Používá se při průzkumu pole a inženýrské geologii. Navíc je to nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak získat přístup k podzemním vodám pro organizaci zásobování vodou.
Z našeho článku se dozvíte vše o specifikách jádrového vrtání, nástrojích potřebných pro jeho implementaci a aplikačních funkcích.
Rozsah jádrového vrtání
Jádrové vrtání je metoda, která umožňuje s největší přesností určit hloubku střechy a dno půdních vrstev, jakož i značku hloubky zrcadla podzemní vody.
Technologie jádrového vrtání je široce používána v následujících odvětvích:
- Zásobování vodou v průmyslovém a soukromém sektoru. Vrtání studní pro soukromé zásobování vodou, organizování příjmu vody celých vesnic nebo městských bloků se účinně provádí jádrovým vrtáním, protože vrták snadno proniká do velkých hloubek. Jádrový projektil je schopen zvednout téměř všechny zničené horniny, s výjimkou vodou nasycených a uvolněných nesoudržných půd (písek, štěrk, oblázky);
- Průzkum v těžebním průmyslu. Když skála prochází, dochází k bodu dopadu na půdu podél poloměru otáčení. Jinými slovy, skořápka, strukturálně připomínající trubku, vrtá masivní skalní hmotu, aniž by narušovala její strukturu a stav.
- Budova. Provádění geotechnických studií ke studiu fyzikálních a mechanických vlastností zemin, stavu hornin. Technologie kolony poskytuje příležitost přesně stanovit hladinu vody a odebrat vzorky vody pro studium jejich agresivity vůči betonu.
Při vrtání jádra se jádro extrahuje - sloupec půdy nebo sousední vrstvy půdy. Jádro je charakterizováno integrální přirozenou strukturou, která poskytuje komplexní analýzu studovaného plemene. Vrtání jádrovou trubkou umožňuje určit hloubku horniny s nejvyšší přesností pro účely studia.
Jádrové vrtání zajišťuje integritu extrahovaného jádra, což přispívá ke kvalitativnímu studiu horniny. Současně se provádí nejkvalitnější čištění obličeje od zničené horniny.
Použití jádrového vrtáku ve stavebnictví výrazně usnadňuje a urychluje procesy. Hromada se snadno vtlačí do díry připravené jádrovým vrtákem nebo se připevní hotová železobetonová konstrukce. Jádrové vrtání vám umožní vytvářet válcové otvory v cihlových a betonových konstrukcích.
Pracovní technologie a vybavení
Jsou známy dva způsoby použití jádrového vrtáku: práce s přiváděním kapaliny na dno nebo do sucha, tj. Bez vrtného bahna.
Vrtání bez použití vrtací kapaliny se používá, pokud jsou nesoudržné zeminy nasyceny přirozenou vlhkostí v množství dostatečném pro průnik a extrakci. Voda také není přiváděna do pracovní šachty při průchodu tekutinou plastickou hmotou, měkkou plastickou hmotou a tuhou plastickou hmotou hlínou / hlínou, tvrdou a plastovou písčitou hlínou.
Kapalina je povinná pro vrtání hornin a polo-horninových útvarů. V případě nepřítomnosti vody je prohlubování mnohem pomalejší.Kromě toho se výrazně zvyšuje pravděpodobnost předčasného selhání koruny, a proto je vrtání za sucha považováno za nákladnější.
Technologie jádrového vrtání s proplachováním umožňuje nejen rozšířit servis pracovního zařízení, ale také nejrychlejší a nejméně časově náročnou cestu k uvolnění obličeje od zničené horniny
Při vrtání vrtnou kapalinou se výrazně prohlubuje. Tato metoda se nejčastěji používá při vrtání vrtů značné hloubky. To vám umožní provádět práci v nejkratším možném čase s minimálním rizikem poškození koruny.
Během vývoje studny ve volných, nesoudržných půdách se dodá voda pod vysokým tlakem na dno, pokud není odtahování jádra úkolem. V tomto případě jednoduše proudem vody umyjí obličej a uvolní pracovní hřídel od zničené půdy.
Princip techniky kolony
Jádrový prvek při vrtání jádra je destruktivní řezná část namontovaná na dně jádrové trubky. Říkají jí korunu. Pro potopení skály se používají speciální korunky vybavené diamantovými nástroji.
Korunky jsou řezné výměnné prvky, které jsou přišroubovány ke spodnímu okraji trubice jádra. Při vrtání musí být několikrát změněny
Právě diamantová korunka zajišťuje téměř nerušený průchod vrtáku do velké hloubky během průchodu vodních toků do vápence. To znamená, že při vývoji studní zakopaných v podloží, v prasklinách, jejichž praskliny v důsledku staletí staré kondenzace vznikly zásoby nejčistší podzemní vody.
Vrtáky se mění nejjednodušším způsobem - odstraní opotřebovanou část a zašroubují novou korunku na trubku jádra
Skála je řezána pomocí korunky rotující při vysokých rychlostech. Rychlost otáčení vrtáku lze nastavit v závislosti na hustotě vyvinuté půdy. Koruna „vyřízne“ půdu pouze podél okraje zvláštního válce, jehož střední část je vtlačena do jádrové trubky.
Pro vytažení jádra se vrták zvedne na povrch. Půda jím zachycená je doslova vyfukována z jádrového vrtáku proudem vzduchu přiváděného do horní části potrubí. Proces foukání je urychlen klepnutím na skořepinu kladivem.
Během jádrového vrtání je do jádrové trubky vtlačen vrtaný kónický skalní segment. Pro jeho extrakci se jádro skořepiny vyjme z hlavně demontáží vrtací struny. Jádro je foukané a bušené z potrubí
Sloupové vrtáky během průchodu silných hornin mají vyšší produktivitu než maticové a kuželové vrtáky. Důvodem je vysoká rychlost otáčení vrtáku, která snižuje míru vynaloženého úsilí na vývoj.
Dláta navíc kompletně ničí skálu, kterou bude muset „vyhazovač“ vyhazovačem nebo dodávat vodu pod tlakem, aby vypláchla obličej. Ve skutečnosti budete muset projít stejným segmentem dvakrát nebo dokonce třikrát: nejprve zničte, pak vyjasněte. Technologie sloupců umožňuje procházet a čistit obličej najednou.
Obráběcí stroje a vrtné soupravy
Volba stroje nebo vrtací soupravy je určena účelem vrtu a jeho průměrem. Popularita metody jádrového vrtání určuje výrobu vrtných souprav a obráběcích strojů po celém světě. Těžké traktory, nákladní vozidla a terénní vozidla jsou vhodná pro instalace určené k průzkumnému vrtání.
Použití těžkých pásových traktorů umožňuje vrtání jádra v oblastech s neprůchodností, podmáčením povrchů a nestabilním terénem.
Vrtná zařízení se nejčastěji montují na klasické automobily MAZ, KAMAZ a Ural. Existují však možnosti montáže lehčích zařízení, která se používají pro vrtání vodních vrtů v soukromé výstavbě.
Při ručním rotačním vrtání je jádro nahrazeno historickým předchůdcem, sklem. Tato skořepina je zkrácenou verzí jádrové trubice se špičatým okrajem na podrážce. Sklo ručně nebo pomocí motorového vrtáku je zkrouceno do země a vše, co je do něj nahromaděno, je odstraněno na povrch.
Pro mechanizaci ručního vrtání mělkých vrtů a vytváření otvorů pro instalaci plotů a přenosových věží se používají benzínové a elektrické motory. Oznamují rotační pohyby šneku nebo trubici jádra
Zařízení pro potopení a uspořádání studní
Při provádění jádrového vrtání je zapotřebí zařízení, které vám umožní hloubkovou práci, vývoj a těžbu širokého spektra druhů hornin. Během práce by mělo být zajištěno pravidelné stoupání na povrch materiálu zničeného projektilem.
Standardní sada vrtacích nástrojů
Pro kvalitní provedení práce je třeba:
- Sloupce skořepiny. Používají se jak pro horizontální vrtání, tak pro vrtání svislých vrtů. Při použití běžných trubek s jádrem je možné vrtat v úhlu až 45 stupňů. Tenkostěnné skořepiny jádra mohou být použity pouze pro horizontální bezvýkopové vrtání při pokládce komunikace.
- Koruny. Jde o nástroj ničící horninu, který je vybaven jádrovou trubicí pro usnadnění řezání jádra ve skále. Pro vrtání sedimentárních soudržných a nesoudržných půd se používají mosazné korunky. Pro potopení horniny se vyrábějí formovací díry v betonu, asfaltu, cihlové zdi, karbidové korunky s diamantovými frézami.
- Ocelové pouzdro. Jsou nezbytné pro krytí výroby - vytvoření vrtu, produkovaného současně s jeho prohloubením. Jejich průměr se rovná průměru jamky. Pouzdro pro přívod vody je vybráno předem se zaměřením na průměr jádrové trubky a čerpadla, které se plánuje provozovat ve studně.
- Pruty. Jedná se o úzké trubky zkroucené dohromady. Slouží k sestavení vrtacího řetězce. Jednoduše řečeno, jsou střídavě přišroubovány k horní části trubice jádra, takže mohou přenášet rotační pohyb v hloubce přesahující výšku střely. Výška jádrové trubky + výška řetězce vrtných tyčí = hloubka výroby.
- Sub Jsou nezbytné k zajištění spojení závitových spojů různých průměrů, které jsou přítomny na vrtných tyčích, rotátorech, proplachovacích těsněních a dalších komponentách.
- Proplachovací zátky a těsnění. S jejich pomocí je zajištěn vzestup na povrch zničené půdy, pokud není třeba vybírat celé jádro. V tomto případě je voda přiváděna do obličeje a omývá zničenou zeminu pod tlakem na denní povrch.
- Dláta. Používají se k prohloubení vrtu v nejtěžších místech pro průchod jádrového vrtáku. Když se používají trochu, někdy přecházejí z rotačního vrtání na vrtání nárazovým lanem.
Prezentovaný nástroj je standardní sada pro vrtání pomocí základní technologie. V některých případech může být v závislosti na složitosti vývoje zapotřebí dalších nástrojů a vybavení.
Při prohlubování výkopu se na vršek jádrové trubky postupně našroubuje řada vrtných tyčí. Pro vyjmutí jádra projektilu na povrch je tyč po tyčce roztažená
Prvky návrhu jádra potrubí
Konstrukční rys skořepiny během vrtání jádra je kvůli maximálnímu zachování integrity jádra a spočívá v prstencovém uspořádání kolem volného průchodu. Jednou z nejdůležitějších charakteristik je koeficient vzorkování jádra. Je definován jako poměr průměru jádra k vnějšímu průměru nástroje.
Jádrový vrtný nástroj je standardizovaný, liší se hlavně pouze průměrem. Podle strukturálních charakteristik jsou jádrové trubky rozděleny na jednoduché a dvojité. Jednotlivé skořápky navržené pro práci v normálních geologických podmínkách jsou skvělé pro rozvoj studní.
Dvojitý nástroj s neotáčivou vnitřní trubkou se používá pouze při geologickém průzkumu. Je třeba extrahovat vzorky hornin, které se snadno ničí pod vlivem různých faktorů. To vám umožní odebrat vzorek v přirozeném složení, s přirozeným procentem minerálů a odpadní horniny.
Při odběru vzorků pro inženýrský a geologický výzkum, při geologickém průzkumu a vrtání otvorů pro instalaci podpěr vedení elektrického vedení se používá jediná jádro potrubí
Všechny jádrové trubky jsou navrženy pro použití proplachování, přivádění vrtného bahna ke dnu a proplachování studny. Jejich horní část je vybavena technologickým otvorem, kterým je vstřikována voda nebo proud vzduchu.
Specifičnost řezné části střely
Jakákoli korunka je ve formě prstence se závitem umístěným nahoře, nezbytným pro přišroubování k trubce jádra a řezacími noži umístěnými na spodním konci. K tomuto řezacímu kovovému dílu jsou frézy odlévány nebo svařovány.
Při vyvrtávání použijte následující korunky:
- Karbid - jemně řezaný, žebrovaný.
- Diamant - impregnovaný a malý diamant.
Karbidové řezné prvky jsou určeny pro vrtání „měkkých“ půd. S jejich pomocí se vrtají všechny typy jílovitých hornin jakékoli konzistence, semi-rocku, nízké vlhkosti a vlhkých písků hustého složení a střední hustoty. Pro vrtání do pískovců a marlů se používají korunky s řezáky wolfram-kobalt.
Mělké bity jsou určeny pro vrtání středně tvrdých hornin s nízkou abrazivitou. Jsou vybaveny osmihrannými nebo čtvercovými frézami. Když jsou řezáky umístěny v různých výškách, je také dosaženo postupného zabíjení, jehož výhody byly popsány výše.
Použití žebrovaných korun zlepšuje cirkulaci vyplachovací tekutiny rozšířením průměru jamky
Žebrované korunky jsou určeny pro vrtání tvrdých hornin střední abrazivity. Řezačky takových korun jsou tvořeny ocelovou válcovou nebo prizmatickou hlavou s karbidovou vložkou. V tomto případě ani v případě opotřebení koruny nesnižuje účinnost své práce.
Korunky s diamantovými nástroji jsou určeny pro vrtání hornin a polohorů s vysokou abrazivitou.
Pro zvýšení pevnosti a zvýšení abrazivních vlastností se průmyslové diamanty vtlačují do své lité hmoty během výrobního procesu. V poslední době se přírodní krystaly často nahrazují uměle pěstovanými
Počet žeber je určen konstrukcí koruny a jejím průměrem - mohou být tři až šest. Zrychlení procesu ničení hornin lze dosáhnout posunutím žeber vzhledem k čelní ploše koruny. Tím je zajištěno stupňovité dno a usnadněn průchod proplachovací tekutiny.
Trubky pro vrtání do studny
Trubky z ocelového jádra i pláště jsou vyráběny v souladu s GOST 51682-2000. Při průzkumné a inženýrské geologii se používají k zabránění kolapsu půdy na dně, což nám neumožňuje pochopit, v jaké hloubce je jedna geologická vrstva nahrazena jinou.
V uspořádání otvorů pro přívod vody tvoří stěna studny plášť. V pouzdru sestaveném z nich je ponořen další funkční řetězec potrubí. Nyní se nejčastěji montuje z plastu. Výrobní plášť je vybaven filtrem pro zachycení pískových zrn a jemného štěrku během čerpání.
Nejběžnější jsou trubkové pláště se spojkami bradavek.V tomto případě mají trubky vnitřní závit na jedné straně a vnější závit na opačné straně. Závitová hlaveň je sestavena velmi jednoduše a rychle.
Trubky s jádrem i pláštěm jsou opatřeny závity, od jednoho konce k vnějšímu, od druhého k vnitřnímu. To vám umožní rychle a snadno sestavit kryt. Rozměry závitů jsou sjednocené - každý obal může sloužit jako trubka jádra, stačí k našroubování korunky a navrchu na ni
Pro svařované spoje jsou určeny trubkové pláště. Nepoužívají se v soukromém sektoru kvůli pracnému procesu montáže sloupů.
Potrubí pláště i jádra jsou vyrobeny z oceli třídy 45 se skupinou pevnosti „K“. Konce trubek jsou kaleny, aby se zvýšila odolnost proti opotřebení povrchu. V závislosti na použitém vrtacím zařízení a průměru ponorného čerpadla se v zařízení soukromých vodovodních děl používají trubky o průměru 100 až 200 mm.
Základní fáze vrtání
Před zahájením práce musíte prostudovat katastrální plán a připravit pracovní plochu. Je nutné zajistit nerušený přístup k vrtnému místu samotné vrtné soupravy a stroje se splachovací kapalinou.
Dalším krokem bude vykopání jámy o objemu nejméně 2 metry krychlové - vyhnete se tak nutnosti použít další nádrž. Prohlubeň je určena k vypouštění podzemní vody a vyčerpané splachovací kapaliny. Chcete-li nainstalovat hlavní část kmene, je nutné punč půdy.
Dále je vybraná korunka spojena s jádrovou vrtnou trubkou a výběrem trubek pláště, které se budou prohlubovat. Instalace by měla být pevně upevněna, poté je vrtná souprava spuštěna.
Technologie kolony s proplachováním dna vody umožňuje nejjednodušší a nejrychlejší způsob, jak uvolnit pracovní hřídel od zničené horniny
Jelikož se jádrový vrták prohlubuje a plní, pravidelně se zvedá na denní povrch a během vrtání se čistí od půdy zachycené nástrojem. Poté může být jádro uvolněné z jádra opět ponořeno do otvoru studny, aby se pokračovalo ve vrtání.
Rozebrat, aby se vyšplhal na vrtací řetězec, skládající se z jádra střely a prutů. To znamená, že tyčinka za tyčí je postupně oddělena, dokud se jádro z trubice neodstraní.
Nejlepší možností pro rozvoj studny pro soukromé obchodníky je jádrové vrtání, po kterém následuje spláchnutí. V tomto případě by se neměly odebírat žádné vzorky. Hlavním úkolem je rychle vytvořit barel a vyčistit ho z kalu a současně probíhá příprava na vývoj pro nadcházející provoz.
K mytí můžete použít jakoukoli vodu, je docela vhodná z nedalekého rybníka nebo řeky. Vrtání lze také provádět za sucha, pokud se vyvíjí písková studna. Obvykle v tomto případě stačí kbelík vody jako vrtná kapalina pouze k ochlazení skořápky na dně.
Podle základní technologie se vrtají otvory do betonových a železobetonových konstrukcí, základů a zděných stěn.
Při práci ve volném písku s nízkou vlhkostí se pro posílení stěn otvoru v pracovním roztoku doporučuje přidat tekuté sklo nebo jílovou hmotu. V každém případě, když vrták prochází obzorem s nestabilní strukturou, je opodstatněné zesílit stěny studny pomocí trubek pouzdra.
Technologické vlastnosti procesu
V procesu prohlubování je možné nastavit rychlost vrtání. Je třeba poznamenat, že vrták snadno překonává sedimentární horninové vrstvy při nízkých rychlostech. Při průchodu domorodými horninami je však třeba zvýšit rychlost otáčení. Metoda jádrového vrtání umožňuje průchod formací různých kompozic a jakékoli tvrdosti.
Je nutné vzít v úvahu skutečnost, že vrtná souprava by měla být umístěna na připravené, vodorovné vodorovné plošině. Úhel pronikání může být nastaven, pokud průměr vyvíjené díry nepřesahuje 1 metr. Pak je skříň podporována svislostí výroby.
Potrubní pláště lze znovu použít, pokud jsou ihned po potopení odstraněny z dolu. Jádro trubice je opakovaně použitelná skořepina, kterou nelze říci o korunách. Vrtání v sedimentárním horizontu vyžaduje nejméně dva nebo i více. Při stavbě studny na vápenci není možné přesně předpovědět počet vymazaných korun.
Aby se prodloužila životnost diamantového jádra po jeho instalaci nebo výměně, musí být dno studny vyřezáno. Toto opatření výrazně zvýší rychlost penetrace.
Vrtná souprava může být namontována na vozidla s vysokou nosností nebo na pásová speciální vozidla v případě práce v obtížném terénu. Lehčí mobilní zařízení lze použít pro základní vrtání studní.
Výhody a nevýhody metody sloupce
Díky bodovému působení koruny v jejím poloměru je zajištěno přesné řezání a odstranění celého jádra na povrch. Tato technologie je použitelná pro vrtání hornin do kategorie XII, můžete pracovat kolmo i pod úhlem.
Jeden z nejdůležitějších ukazatelů základní metody je považován za vysokou produktivitu a rychlost vrtání.
Kromě toho lze rozlišit následující výhody:
- Objem vrtání v případě použití proplachovací kapaliny nebo technologické vody je 85%;
- Zavedení aktivních emulzí do pracovního roztoku umožňuje udržet stěny studny v původním stavu;
- Díky snížení axiálního zatížení v důsledku skutečnosti, že hornina není kontinuálně ničena, je dosaženo snížení nákladů na energii.
- Tato metoda umožňuje pracovat se všemi kameny, včetně čediče a žuly.
- Při používání prefabrikovaného mobilního stroje je možné provádět práci na těžko přístupných místech.
Kromě výhod má jádrové vrtání také své nevýhody:
- Při práci ve zlomených horninách často dochází k zasekávání jádra, což vede k nutnosti demontovat trubku a vyrazit ji.
- Během průchodu tvrdých hornin kvůli přehřátí a popadnutí koruny rychle otupěly. Aby se tomu zabránilo, je nutné použít chladicí kapalinu a snížit rychlost posuvu. Výsledkem je snížení rychlosti vrtání.
- Malý průřez (až 200 mm) vrtání neumožňuje použití výkonných ponorných čerpadel.
Při vývoji studní na vodu v případě použití jílového roztoku během otevírání nádrže je pravděpodobnost zanášení zvodnělé vrstvy vysoká.
Video 1. Počáteční fáze vrtání vrtů hlavní metodou:
Video 2. Jádrové vrtání studny v žulové skále:
Zahájení hlavních vrtných operací by mělo předcházet ekonomický výpočet. Dodržování bezpečnostních norem a provozních pravidel zařízení minimalizuje riziko jeho selhání, čímž je zajištěna vysoká účinnost, rychlost vrtání a nižší ekonomické náklady.
Chcete s vámi sdílet pouze známé jemnosti technologie sloupců? Máte užitečné informace k tématu článku? Prosím, napište komentáře v blokovém formuláři níže, klást otázky a zveřejňovat fotografie na téma článku.