Как пробурить скважину самостоятельно
При отсутствии «поверхностных» источников воды вблизи загородного участка наиболее доступным становится подземное водоснабжение. Конечно, правильнее будет обратиться к бурильщикам-профессионалам, имеющим специальное оборудование и опыт работы с ним. Однако при наличии достаточного времени и физически крепких помощников можно пробурить скважину на воду своими силами.
Определяем место для бурения
До подготовки самостоятельных работ по добыче воды необходимо выяснить, какова глубина залегания водоносного слоя и какие слои грунта расположены над подземным водоносом. Сразу поясним: если вода лежит глубже 20 метров или над водоносным пластом находятся твердые породы, то бурение своими руками легким не будет.
Определить глубину водоноса позволят открытые водоемы и действующие скважины (на худой конец колодцы), расположенные вблизи площадки буровых работ. Либо можете воспользоваться нашей картой пробуренных скважин. Если ландшафт участка содержит высшие и низшие точки, то бурить следует в самом низком месте. Однако при загрязнении почвы «низкого» сектора на участке скважину разбуривать в нем запрещается. И тогда придется бурить на воду глубокую скважину (артезианскую) в высоком месте.
Рассматривать подробно о способах поиска воды на участке в этой статье мы не будем так как рассмотрели уже этот вопрос здесь: Как найти воду на участке (Где бурить скважину).
В любом случае местоположение скважины выбирается удаленным от любых загрязнителей (уборной, бани, помойной ямы, птичника и т.п.) минимум на 20 метров. Заметим, что выполнять скважинное бурение вблизи склонов оврагов, балок, речных и озерных берегов не следует – подземные водоносы здесь насыщаются загрязненными грунтовыми водами.
Подготовка шурфа
Выбрав оптимальное место бурения, требуется подготовить его к буровым работам – заложить квадратный шурф полутораметровой глубины со стенкой 1,5 м. Потребность шурфа вызвана непрочностью верхнего слоя грунта, легко осыпающегося и препятствующего выбуриванию скважины.
Для укрепления стенок выкопанного шурфа необходимо обложить их необрезной доской или каким-то другим пластинчатым материалом достаточной прочности.
Тренога для бурения на воду
Для осуществления буровых работ и для подъема массивной колонны штанг из глубокой скважины необходима опора для верхнего блока, ворот или лебедка. Проще всего выставить буровую вышку – треногу с канатным блоком, закрепленным под ее верхом.
Веревка из полиамида или стальной канат пропускаются через блок, одним концом закрепляется на вороте из отесанного бревна с вбитыми по торцам отрезками трубы или стального прута (вбиваемая сторона трубы/прута перед вставкой в бревно немного сплющивается), установленном внизу между двух стоек треноги в подготовленные отверстия. Второй конец каната закрепляется на ударно-буровой колонне при бурении на воду шнековым, а особенно ударно-канатным методом. Для шнекового бурения навешивание буровой колонны на канат выполняется через вертлюг, позволяющий свободно вращать штанги в скважинном стволе.
Помимо облегчения задачи по подъему бурового инструмента или всей трубной колонны тренога обеспечит требуемую вертикальность буровых работ, поскольку ствол шахты требуется подготовить максимально вертикальным. Чем глубже выполняется скважина, тем более необходима тренога.
Как сделать абиссинскую скважину
Игольчатая абиссинка способна обеспечить участок водой при отсутствии в грунте крупных участков твердых пород и при зернистости водоносного пласта (песок средней фракции, смешанный с галькой), залегающем не глубже 7-9 метров. Поверхностный насос не возьмет воду из скважины с зеркалом воды ниже 9 метров, а погружной водонасос в колонне абиссинки не поместится. Средняя производительность игольчатой скважины – 1-3 м3 в час.
Допустимый диаметр абиссинской скважины составляет один-два дюйма, поскольку трубу большего диаметра вбить на многометровую глубину крайне трудно. Ответственным элементом иглы-абиссинки является ее нижний фильтрующий сегмент. Самостоятельно его можно изготовить из трубы-нержавейки длиной 1,2-2 метра, на нижней части которой с полуметровым отступом от края размечается отрезок метровой длины под фильтр. На нем высверливаются в шахматном порядке отверстия 8-10 мм диаметра. К концу трубы близ фильтра наваривается стальной наконечник конической или ромбовидной формы с выступающими за стенки трубы краями, придающий конструкции вид копья.
Необходимо подмотать насверленный участок фильтра проволокой с 2 мм отступом между витками для формирования зазора между трубой и фильтрующей сеткой, устанавливаемой поверх проволочной подмотки. Концы проволочной подмотки необходимо приварить или припаять к трубе фильтра. Цель подмотки – увеличить площадь всасывания фильтрующего сегмента абиссинки. Вода будет просачиваться через сетку в созданный подмоткой зазор, а после в насверленные отверстия. Металл проволоки-подмотки и фильтрующей сетки (обычно нержавейка) подбирается одинаковым, чтобы не допустить образования гальванической пары.
Сетка под фильтр требуется строго галунного плетения – похожа на ткань с ячейками ромбовидной формы. Обычно под фильтрационную сетку для абиссинской скважины выбирается галунная марка П52, закрепляемая на трубе хомутами. Сетки с меньшей ячеей применять не следует, поскольку они снизят дебит скважины – мелкий песок спрессуется вокруг фильтра, блокируя воду. Нормально, если фильтр пропускает до 40% песка, позволяя мелким его фракциям выходить с водой при прокачке, а крупным – оставаться снаружи фильтра и улучшая его свойства. Отметим, что подходит только металлическая сетка, т.к. пластик изотрется об песок и гравий.
Остальные сегменты абиссинской скважины навинчиваются друг к другу поочередно и по мере погружения колонны в грунт, их оптимальная длина метр-полтора. С обоих концов трубных сегментов нарезается резьба, для навинчивания их между собой понадобятся муфты и подмотка сантехническим льном (уплотнение соединений обязательно).
Важно: навинчивание должно выполняться так, чтобы при вкручивании в муфту концы труб плотно состыковались (т.е. требуется достаточная длина резьбы). Только тогда удары по верхнему краю колонны не сорвут резьбу между стыками.
Чем забить абиссинскую иглу
Для однодюймовых труб применяется забивка абиссинки бабой с подбабником. Популярны две конструкции бабок: толстостенная труба с заваренным торцом и приваренным боковыми ручками, утяжеленная каким-либо железом до 25-40 кг; массивный цилиндр с отверстием чуть больше трубы забиваемой абиссинской скважины.
В первом варианте на край трубы абиссинки при помощи муфты навинчивается полуметровый фрагмент трубы с резьбой. На него одевается баба, приподнимается на 400 мм и бросается. Т.к. она целиком одета на трубу, каждый импульс удара направляет колонну в грунт.
Во втором варианте к верхней части вбиваемой колонны через широкую муфту (ее диаметр больше диаметра труб на несколько мм) привинчивается следующий сегмент абиссинской колонны – он послужит направляющей для бабы. Стальной цилиндр-подбабник одевается на скважинную трубу с плотным упором на широкую муфту. Бабка одевается на трубу и бросается на подбабник, толкающий колонну труб вниз.
Двухдюймовые трубы абиссинской скважины забиваются прутом. Важно убедиться в надежности сварки конуса на конце сегмента-фильтра, поскольку пруток будет бить именно по нему. Толщина стального прута выбирается достаточно для свободного хода внутри труб абиссинской скважины.
По мере погружения колонны в грунт пруток наращивается сваркой или резьбовым соединением. Если пруток достаточно тяжелый, то можно не наращивать – закрепить специальными замками стальной тросик, следом поднимать и бросать прут внутри колонны. При прутковом вбивании абиссинки резьбовые соединения ее трубной колонны сохраняются значительно лучше, чем при забивании бабкой.
Имея опыт обращения с кувалдой и достаточную физическую сноровку, можно вбить однодюймовую колонну абиссинской скважины этим инструментом. Применение кувалды не требует дополнительного спецоборудования, однако направить ударный импульс строго вертикально (по оси скважинной колонны) будет практически невозможно. Т.е. абиссинка будет клониться набок и сплющиваться, возрастет нагрузка на резьбовые соединения. Намереваясь все же забить трубы кувалдой, следует навинтить на верхний край колонны стальную муфту и короткий кусок трубы с резьбой, заменяя его следующим куском при сплющивании предыдущего.
Ручной отбойный электроинструмент для вбивания абиссинской скважины применять неэффективно. Колонна труб слишком массивна и на твердых грунтах даже увесистый и мощный ручной отбойник попросту отскочит от нее.
Как узнать, что абиссинская скважина попала в водоносный слой
По мере вбивания трубной иглы в грунт нужно подливать в нее воду – примерно через каждые полметра. Когда фильтр абиссинки достигнет водоноса, вода из скважинной колонны будет уходить в него, т.е. труба быстро опустеет.
Однако если водоносного слоя не обнаруживается, а колонна забита уже на глубину более 8 метров – скорее всего металлическая сетка на фильтре забита глиной, препятствующей уходу воды. Необходимо подать в абиссинскую скважину под давлением воду, чтобы размыть глину.
При отсутствии результата придется вынимать колонну полностью наружу, используя два гидравлических домкрата и систему крепления трубы с деревянной балкой, затем чистить фильтрующий сегмент на поверхности. После прочистки вывести на водоносный слой и прокачать абиссинскую колонну будет намного проще.
Прокачивать такие скважины следует ручным насосом-колонкой, которому безразлично высокое содержание песка в воде – в начале прокачки песка будет много. Дальнейший подъем воды к потребителям из абиссинки ведется поверхностным насосом. Трубы колонны абиссинской скважины подключаются напрямую к всасывающему патрубку насоса.
Шнековое бурение своими руками
Бур-змеевик лучшим образом подходит для бурения твердого грунта (глины, суглинки). Внешне он схож с буравом по дереву или штопором – вращаясь, шнек ввинчивается в грунт и собирает породу на винтовых лопастях.
Самому изготовить бур-змеевик требуемой прочности невозможно, используются обычно отрезки винтовых шнеков от сельхозтехники (к примеру, от комбайна), либо от рыболовных ледовых буров. Достаточно отрезка с 3-4 витками. Режущему лезвию внизу шнекового бура придается форма ласточкиного хвоста, к его центру приваривается сверло по металлу или заостренный штырь конической формы, необходимые для вертикального центрирования шнека в скважинном стволе. К верхнему концу самодельного бура следует приварить муфту с резьбой для навинчивания штанги.
Для штанг необходимы стальные трубы диаметром до 25 мм, нарезанные отрезками по 1-1,5 м с подготовленной по обоим концам резьбой для навинчивания через муфту. Уплотнять резьбовые соединения буровой колонны не нужно.
Вращение бура ведется вручную, усилиями двух человек. Опорой для вращения послужит поперечная металлическая труба, приваренная к одной буровой штанге, перемещаемой выше по мере углубления скважины. Заметим, что чем длиннее трубная поперечина для вращения буровой колонны, тем легче будет ее проворачивать.
Бурение шнеком ведется по принципу винта. Каждый 1,5-2 оборота штанги требуется приподнимать колонну на несколько сантиметров, чтобы оторвать накрученную лопастями бура породу от основного грунта. Иначе усилие для подъема штанг может оказаться слишком высоким и порвать колонну.
Прокрутив три-четыре раза, погрузившийся вглубь буровой шнек нужно поднять наружу и очистить его лопасти от грунтового отвала – так поступать до тех пор, пока скважина не будет разбурена чуть ниже глубины залегания водоносного слоя. По мере углубления скважины необходимо выставлять в нее трубы обсадки (см. ниже), иначе стенки шахтной выработки будут осыпаться и в нее проникнет верховодка.
Проходка скважины в твердых породах, а также в отложениях валунов и крупнозернистого галечника путем шнекового бурения невозможна. Требуются специальные буровые долота, применяемые ударно-канатным бурением. Однако самостоятельно их не изготовить, поскольку требуются особые стали и закалка режущей части до твердости зубила.
Ударно-канатное бурение скважины на воду
При углублении шахтного ствола более 10 метров бурение шнековым методом становится все более тяжелым, отнимающим много сил. Колонна штанг гнется, ось скважины искривляется, требуется много времени на отвинчивание и привинчивание штанговых сегментов, возрастают риски разрыва колонны. Бур все чаще наталкивается на камни, значительно осложняющие проходку скважинного ствола. Облегчить буровые работы позволит бурение ударным методом, эффективно применяемое при выполнении глубоких (свыше 10 м) скважин на воду.
Порядок ударно-канатного бурения следующий:
- наметка ствола скважины. Над подготовленным (заложен шурф) участком бурения устанавливается тренога, закрепляется блок и протягивается стальной канат. Подвешенным на канате буравом помечается центр шахтного ствола, следом им же выполняется бурение на метровую глубину;
- бурение коническим стаканом. Закрепив инструмент на канате, его поднимают на высоту 1-1,5 м и сбрасывают вниз. Врезаясь в дно шахтного ствола, стакан взрезает краями грунт, собирает его в себя и уплотняет. Остается поднять и опустошить стакан на поверхности, отведя от разрабатываемой скважины и обстучав молотком. Этот инструмент является основным при ударно-канатном бурении;
- проходка желонкой. Данный буровой инструмент необходим для выбуривания участка скважины в сыпучих, либо насыщенных водой (плывун) грунтах. Оснащенная клапаном, желонка позволит выбрать подвижные породы грунта из шахтного ствола при одновременном спуске обсадных труб, иначе порода заполнит скважину.
Комбинируя два буровых инструмента – стакан и желонку – можно подготовить скважину на воду глубиной более 20 м за пару дней. Если стакан плохо собирает грунт из-за его сухости, твердости, сыпучести или переувлажнения, то в первых двух случаях следует подливать в скважину воду, а в остальных двух – подсыпать немного растительной почвы и слегка увлажнить водой. Буровой стакан и желонку изготовить на домашнем подворье невозможно, поскольку оба инструмента требуют изготовления по определенной технологии, ковки и закалки.
При бурении твердых пород требуется специальное долото заводского изготовления, сбрасываемое с сильным ударом. Для усиления удара необходима массивная штанга, утяжеленная бетоном. Удобнее применять составную штангу, образованную стальными болванками с бетонным заполнителем. Соединять в колонну такие болванки следует болтами на фланцах, поскольку резьбы после ударов сомнутся и болванки будут практически неразделимы. Масса ударной штанги с долотом может достигать 500 кг, управлять ею следует только стальным тросом.
Обсадные трубы при ударно-канатном и шнековом бурении
По мере углубления выбуриваемой скважины и начиная с первых трех метров в нее погружается составная обсадная труба, т.е. приобрести несколько сегментов трубы следует до начала буровых работ. Диаметр обсадной трубы должен быть на 10-15 мм больше диаметра бурового инструмента (к примеру, стакана).
В нижней части составных обсадочных труб (длина сегмента обсадки 2-4 м) устанавливается режущий башмак, срезающий излишки грунта на стенках при спуске обсадки. В верхней – патрубок, предохраняющий резьбу верхнего сегмента трубы от замятия, представляющий собой отрезок такой же трубы длиной 150-200 мм с резьбой на одном конце. Если сегменты обсадной трубы соединяются сваркой, то патрубок не требуется.
До завершения буровых работ обсадная труба должна провисать в скважинном стволе свободно, удерживаясь на поверхности при помощи стального или деревянного хомута с выступающими ручками-опорами.
Крепление шахтного ствола обсадной трубой обязательно по нескольким причинам:
- пластичные породы. Такие слои грунта (особенно глины) после проходки буром набухают под воздействием воды, либо вспучиваются под давлением верхних грунтовых пластов, сужая просвет скважины и препятствуя спуску бурового инструмента;
- неустойчивые породы. При проходке песчаных, гравийных, галечных и т.п. слоев грунта они засыпают скважинный ствол или, при содержании влаги, оплывают его;
- твердые породы. Их разбуривание сопровождается мощными ударами буровой штанги с долотом, сотрясающими и осыпающими стенки скважины при отсутствии обсадки. Учитывая, что твердая порода бурится медленно и долго (иногда менее полуметра за день), укрепление стенок бурового ствола особенно необходимо.
Материалом обсадных труб для самодельной скважины на воду может быть сталь или пластик. Если скважинный ствол выполняется глубже 10 м, то для его обсадки лучше подходят стальные трубы, как более прочные.
Труба обсадки наращивается по мере углубления скважины. При отклонении обсадного канала от вертикали, заметного по характерным звукам ударов стакана или желонки о стенки трубы, нужно выровнять канал. Для этого между обсадкой и грунтом вбиваются деревянные клинья.
Сегменты обсадной трубы важно соединять друг с другом надежно, с максимальной герметичностью. Иначе в скважину будут поступать механические загрязнители (к примеру, плывун) и верховодка.
Как сделать фильтр для скважины на воду
Фильтрация воды из подземного водоноса практически не требуется, если многометровая скважина выведена на известняк, т.е. является артезианской. В редких случаях хватает простейшего гравийного фильтра, отсыпанного метровым слоем у дна открытого (не заглушенного) ствола скважины. Однако в большинстве ситуаций самостоятельные буровые работы выводят шахтный ствол на галечный, дресвяный или гравийный водоносный горизонт, для которого оборудование скважины фильтром необходимо.
Сетчатый фильтр для скважины изготавливается аналогично фильтру абиссинки, рассмотренному выше. Его длина составляет 2,5 м, из которых нижние 700 мм представляют собой неперфорированный участок трубы и заглушенный внизу пробкой. Он послужит отстойником для ила и песка, прошедших через фильтр. Следующий метр выполнен с перфорацией, подмоткой проволоки, обтяжкой галунной сеткой и закреплением хомутами или сшитой проволокой-нержавейкой.
Вверху трубного фильтра выполняются два Г-образных выреза (перевернутая «Г») штыковой муфты, позволяющей подцепить фильтрующий блок штангой с поперечными выступами. На расстоянии 250 мм от верхнего края фильтрующей трубы на нее наматывается резиновый уплотнитель, блокирующий поступление воды из водоноса напрямую в обсадную трубу (т.е. мимо фильтра).
При помощи штанги фильтрующий блок опускается в скважину и удерживается в ней, пока обсадная труба поднимается вверх на два метра домкратами или лебедкой для обнажения фильтра. Следом штанга поворотом извлекается из штыковой муфты и поднимается на поверхность. Пустоты между обсадной трубой и грунтовыми стенками скважины засыпаются мелким гравием строго после обнажения фильтра.
Следом остается установить насос, прокачать скважину. После смонтировать основной водонасос и подключить его к потребителям воды в доме.