Трубчатые (буровые) колодцы (рис. 1) состоят из скважины, которую выполняют путем вращательного или ударного бурения, что зависит от породы (грунта). Лучше всего такие колодцы заглублять в породу на глубину не менее 10 м.

Для сооружения трубчатых колодцев необходимы трубы и специальный буровой инструмент. Строят буровые колодцы гораздо быстрее шахтных, т. е. за 5 - 7 дней, при глубине бурения до 20 м на устройство шахтного колодца такой глубины требуется 30 - 60 дней. Кроме этого, по стоимости они в 4 - 5 раз дешевле шахтных. Буровые колодцы закрывают с наружной стороны. Воду -из них подают насосами, что более гигиенично по сравнению с подъемом воды бадьей или ведром.

Рис. 1. Трубчатые колодцы:
а - копер и его детали: 1 - ноги копра; 2 - штанга; 3 - верхний узел копра; б - буре-ние способом долбления при помощи копра: 1 - балансир (рычаг); 2 - канат; J штанга; в - извлечение труб при помощи рычагов: 1 - козелок; 2 - рычаги; 3 - хомут; 4 - труба; г - канатная петля для свертывания или развертывания труб, d - хомуты для вращения труб: 1-деревянный; 2 - стальной; е - буровой инструмент: 1-буровые ложки; 2 - змеевик, 3 - зубильное долото; 4 - пирамидальное долото; 5-желонка; 6 - фильтр; (1 - труба с отверстиями; 2 - проволочная обмотка; 3- сетка); 7 - башмаки зубчатый и гладкий; в-ветлюга; ж - абиссинский колодец: 1-наконечник фильтра; 2 -фильтр; 3- муфта; 4 - трубз; 5 - зажим; 6 - баба; 7 - веревка; в-блок; з - штанговый насос (схема): 1 - насосный цилиндр; 2 - водонапорная труба; 3 - стальной хомут; 4 - сальник; 5-шток; б-балансир или шатун; 7 - штанга; 8 - поршень; 9 -клапан в поршне; 10 -клапан в насосном цилиндре; и-поршневой насос: 1- фильтр; 2 - всасывающая труба; 3- цилиндр; 4 - поршень; 5-клапан; 6 - нагнетательная труба; 7 - поршень вверху цилиндра; 5 - всасывающий клапан цилиндра

Оборудование для строительства трубчатых колодцев

Для оборудования трубчатых колодцев необходим копер (тренога или вышка), инструменты, трубы, фильтры и т. д. (см. рис. 1).

Копры, треноги или вышки состоят из трех бревен диаметром от 13 до 18 см в тонком конце (в отрезе), длиной 8 - 9 м. Бревна должны быть прямыми и без сучков. Для скважин большого диаметра копер можно изготовить из четырех ног. Расстояние между ногами берут не менее 2 м. Концы ног заглубляют в землю.

Высота копра в основном зависит от длины обсадных труб, глубины бурения и т. д. Вверху тонкие концы копра скрепляют шкворнем с головкой и гайкой диаметром не менее 35 мм. К шкворню .крепят серьгу для канатного однороликового блока. На высоте 2,5 - 3 м от земли на поперечинах треноги делают настил из 50 - 60-миллиметровых досок, на которых во время бурения могут находиться рабочие. Вместо настила можно, крепить длинными гвоздями или скобами перекладины для подъема рабочих к верху треноги. Между двумя ногами копра крепят ворот, который необходим для подъема и опускания труб и штанг.

Для подъема труб, сильно удерживаемых породой, применяют балансиры, т. е. рычаги с прикрепленным к ним через блок буровым канатом. Балансир можно также использовать при ударном бурении.

Поднимать или просто отрывать от породы трубы рекоменду-ется двумя или тремя рычагами, подставляя под них козелки. На трубе, для упора рычагов, крепят хомут. Переставляя хомут, поднимают трубу.

Хомуты бывают стальные и деревянные. Их применяют для вращения, посадки и подъема обсадных труб и штанг.

Стальные изготовляют из полосовой стали, деревянные - из древесины твердых пород без сучков, диаметром 180 - 250 мм, длиной 2,5 - 3 м. На толстых концах древесины делают выемки для труб. Стягивают половинки хомутов двумя или четырьмя массивными болтами, желательно с ленточной резьбой и гайка-ми с барашками.

Для свинчивания и развинчивания труб (т. е. колонны из труб) применяют цепные ключи разных размеров. Когда ключей нет, используют канатную петлю, которую навивают на трубы пятью-шестью витками. На трубах устраивают две канатные петли: одну - для удержания одной трубы, другую - для вращения дру-гой. Устраивают петлю так. Берут конец каната или тонкого троса длиной 2 - 3 м, наматывают двумя витками вокруг трубы.

Затем один конец спускают вниз вдоль трубы на 500 - 800 мм. Верхний конец каната наматывают на трубу и делают пять-шесть нисходящих витков по концу, опущенному вдоль трубы. В петлю просовывают лом или вагу (брусок или древесный ствол длиной 2 - 3 м). При нажиме на них петля начинает затягиваться, туго прижимая витки к трубе, и трубу вращают в нужную сторону. Втор.ая петля удерживает вторую трубу колонны, которая состоит из двух или нескольких труб.

Кроме того, нужно использовать подкладные вилки, крюки, ветлюги для подвешивания труб или штанг, хомуты и т. д.

Буровой инструмент имеет разные названия, диаметр, длину и массу, применяют его для бурения различных пород. Весь буровой инструмент имеет верхнюю головку с конусной резьбой, которую легко завертывать.
Буровые ложки используют для бурения скважин преимущественно в устойчивых легких породах: чистых влажных песках; глинистых песках; песках с мелким гравием; суглинках и песчанистых глинах. Чаще всего применяют ложки с лезвием и змеевиком (пустотелый стальной цилиндр с головкой, резьбой, про-дольной прорезью по длине цилиндра).

Ложку изготовляют из листовой стали или стальных труб и обязательно закаливают. Корпуса ложек бывают диаметром 70, 102, 140, 198 мм,, длиной соответственно 700 - 750 мм. Предназначены для обсадных труб с внутренним диаметром 78, 115; 155; 205 мм.

Змеевик (спиральный бур) применяют для бурения скважин в глинах и суглинках с содержанием некоторого количества гравия. Состоит из головки с конусообразной резьбой и нескольких спиральных витков, оканчивающихся в нижней части лезвием. Шаг спирали равен диаметру змеевика. Закаливают змеевик на высоту спирали. Изготовляют из полосовой стали нужной марки и вязкости. Полосу нагревают до белого каления, зажимают в тиски и завивают при помощи ключа. Изготовляют змеевик цёльнокованным. Сварка не допускается. Змеевики бывают диаметром 70, 104, 140 мм, длиной соответственно 650, 700, 820 мм.

Долота применяют для ударного бурения в твердых породах. Бывают разного вида и названий: зубильные, пирамидальные, плоские, крестовые и др. Они состоят из лопасти, шейки, конусной резьбы. Нижнюю кромку называют лезвием. Выковывают из цельного куска крепкой стали и закаливают. Во время работы для округления ствола скважины долота необходимо поворачивать на угол 15 - 20° после каждого удара. Зубильное долото имеет нижнее основание размером 45, 60, 75, 85 мм, длину лезвия 258, 260, 290 мм.

Желонки бывают разных типов. Широко распространены простые и поршневые. Служат главным образом для извлечения из скважины ударным способом пробуренной породы, а также для бурения сыпучих и рыхлых пород. Корпус желонок изготовляют из обсадной или газовой трубы длиной 2 - 3 м. Вверху имеется резьба и вилка для крепления к канату, внизу - стальной баш-мак с клапаном. Нижнюю часть башмака делают острой, диамет-ром на 4 - 6 мм больше наружного диаметра корпуса желонки.

Простая желонка имеет клапан в виде стального диска или шарика. Желонки бывают с наружным диаметром корпуса 89, 95, 127, 168, 219 мм, соответственно массой 25, 30, 47, 64, 96 кг. Они предназначены для работы в обсадных трубах с внутренним диаметром 104, 115, 155, 205, 225 мм.

Буровые ложки, змеевики и желонки необходимо изготовлять определенной длины. Это объясняется тем, что в процессе бурения операции чередуются: опускают инструмент, бурят и извлекают его из скважины, очищают от породы, обратно вставляют, бурят, извлекают, очищают и т. д. Это отнимает много времени. При коротких инструментах время, затрачиваемое на выполнение операции, увеличивается в 2 - 3 раза.

Фильтры применяют для фильтрования воды, поступающей к насосу. Они бывают разных конструкций и длины. Изготовляют из меди или нержавеющих материалов, гравия и т. д.

Дырчатый фильтр без сетки - стальная перфориро-ванная труба с круглыми отверстиями диаметром 10 - 20 мм, просверленными в шахматном порядке, общая площадь фильтра должна составлять примерно 20 - 25% от общей поверхности трубы. Устанавливают в неустойчивых скальных или крупноблоч-ных рыхлых породах. Трубы берут диаметром 76, 102, 152 мм, со-ответственно с отверстиями диаметром 12, 16, 18 мм, с расстоя-нием между ними 30, 35, 40 мм.

Стальной щелевой фильтр - стальная труба, на кото- рой прорезают в шахматном порядке прямоугольные отверстия (щели) шириной от 1,5 до 3 мм, длиной от 26 до 100 мм.

Фильтр с проволочной обмоткой - перфорирован-ная труба с приваренной по длине опорной проволокой диаметром 3 - 4 мм, на которую навивают стальную проволоку толщиной от 1,5 до 2 мм так, чтобы между витками не было просветов. Все крепят сваркой. Таким образом между трубой и обмоткой оста-ется пространство, равное толщине опорной проволоки.

Сетчатый фильтр - перфорированная труба с опорной латунной проволокой диаметром 2,5 - 3 мм, поверх которой закрепляют сетку. Опорную проволоку навивают на трубу по спирали через 15 - 30 мм, виток от витка. Все крепят отдельными точками чеканкой. Сетка из красной меди бывает с отверстиями от 0,10 до 0,50 мм, ходовыми - 0,25 мм. Отверстия должны быть в два раза меньше диаметра песчинок.

Длина и толщина фильтров разная. Применяют для различных песков, кроме однородных мелкозернистых и глинистых.

Гравийные фильтры различают двух типов. Первый - засыпают гравий в скважину после ее устройства, второй - опускают дырчатую трубу или сетчатый фильтр, которые по мере подъема обсадных труб обсыпаются гравием. Зерна гравия берут в 10 - 12 раз крупнее диаметра водоносного песка.

Диаметр фильтров берут таким, чтобы они могли свободно опускаться в обсадную трубу или пробуренную скважину без обсадной трубы.

Штанги - стальные трубы особого проката с утолщенными стенками вообще и особенно на концах. Соединяют между собой стальными муфтами. К штангам крепят инструмент для выполнения вращательного или ударного бурения. Трубы должны быть очень прочными на сжатие, растяжение, скручивание. Нор-мальная длина штанг - 3 м, но бывают короткие штанги длиной 1, 1,5, 2 м.

При начальной стадии бурения (забуривание) скважины короткие трубы весьма удобны.
Для бурения небольших по диаметру скважин глубиной до 30 м можно применять обычные стальные газовые трубы или во-допроводные, которые скрепляют между собой в колонны, лучше всего не обычными, а стальными муфтами. Длина муфт должна равняться двойному диаметру трубы. Обычные муфты мало пригодны.

Можно применять стальные прутки квадратного или круглого сечения, а также стволы молодых деревьев (дуб, ясень, ель, лист-венницу), но только для ударного бурения с предварительным укреплением концов сталью.

Штангу ударную изготовляют из мягкой стали и применяют для увеличения массы инструмента. Имеет внутреннюю резьбу для закрепления инструмента. Длина штанги - 2 - 2,5 м, масса - до 200 кг.

Обсадные трубы для среднего и глубокого бурения изготовляют из различной по качеству стали, они должны быть совершенно ровными и без вмятин. Служат для предотвращения обвалоз стенок скважины при проходе в неустойчивых породах, а такжз для изоляции водоносных горизонтов с непригодной для употребления водой.

Применяют для ударного и вращательного бурения. Соединяют между собой стальными муфтами.

При забуривании труб в породу применяют башмаки, выполненные в виде муфт с нижней зубчатой или гладкой режущей кромкой.

Зубчатый башмак применяют для вращательного бурения твердых пород. Его внутренний диаметр должен равняться внутреннему диаметру трубы, а наружный быть на 3 - 5 мм больше наружного диаметра муфт тех же труб; зубцы отгибают наружу на такую же величину.

Гладкий башмак похож на зубчатый, только нижняя режущая кромка его имеет форму клина. Трубу с таким башмаком осаживают ударами деревянной колотушки по забивной головке, навернутой на верхний конец обсадной трубы.
При бурении треногой необходимо иметь ветлюгу - стальной стержень с нарезкой по калибру штанг или обсадных труб и с серьгой для подъема.

Источник: Шепелев А.М. "Как построить сельский дом". М., Россельхозиздат, 1984.