Извлечение воды на поверхность

Извлечение воды на поверхность

 

Водоподъемные механизмы

 

После того как колодец сооружен, необходимо позаботиться о том, каким способом доставать из него воду. Традиционно для шахтных колодцев независимо от их конструкции для этой цели используют водоподъемное устройство, называемое журавлем .

Конструкция его настолько проста в изготовлении, что ее под силу реализовать даже неопытному мастеру. Чаще всего для журавля подбирают толстое бревно с развилкой или проушиной на одном конце. К нему прикрепляют более тонкое длинное бревно (жердь) – балансир. Соединить их можно разными способами, например шарнирно на стальной оси (с ее ролью успешно справится болт) диаметром 25 мм и более. Допускается и упрощенное устройство, при котором на концах металлической оси просверливают отверстия под стальные шпильки сечением 10–15, они удерживают ось и не позволяют ей выскакивать из отверстий.

Подготовив ось, на нее насаживают балансир, предварительно просверлив в нем отверстие. Чтобы оно не истиралось в процессе эксплуатации, с обеих сторон вкладывают стальные шайбы (это могут быть стальные пластины шириной 60–100 мм, длиной 300–500 мм и толщиной 5 мм) с отверстиями, соответствующими диаметру оси, и прикрепляют их саморезами (70–90 мм) или гвоздями.

Важно правильно установить балансир: его более толстый конец (задний) всегда должен быть опущен, а более тонкий (передний) поднят вверх. Чтобы добиться этого к заднему концу подвешивают груз – обычно это рельс, тяжелый чурбак, соединенные раствором кирпичи и т. п. При этом важно соблюсти баланс, чтобы обычное десятилитровое ведро с водой можно было поднимать, не прилагая значительных усилий.

Передний конец балансира заканчивается кольцом, на котором держится тонкий шест с карабином для удержания ведра. Если колодец очень глубокий, то шест заменяют цепью. Шест должен быть такого диаметра, чтобы пальцы рук могли обхватить его примерно на три четверти. Чтобы не травмировать рук, шест обязательно отесывают и шлифуют, но вот окрашивать его не следует, поскольку слой краски сделает шест скользким, что создаст трудности при его использовании.

Кроме того, надо позаботиться о том, чтобы ведро, опущенное в колодец, не оставалось плавать на поверхности воды, а наполнялось. Для этого его следует пригрузить, например повесить на дужку цепь длиной 150–250 мм, металлическую пластину, гирьку и т. п.

Вместо обычного ведра удобно использовать колодезную бадью. В принципе это стакан диаметром 100 мм при высоте 600 мм, изготовленный из тонкой стали. Он имеет специальный обратный клапан, благодаря которому быстро наполняется водой. Механизм действует так: при погружении бадьи язычок клапана под воздействием давления, которое на него оказывает вода, приподнимается, и вода быстро заполняет емкость; когда бадью поднимают, язычок водой прижимается ко дну, и вода не вытекает.

По основание журавля выкапывают яму (чем глубже, тем надежнее и прочнее будет стоять вся конструкция), устанавливают его и заливают бетоном. Если вся конструкция уже в сборе, то необходимо позаботиться о том, чтобы балансир не расшатывал стойку. Для этого его привязывают к тяжелой опоре и оставляют в таком положении, пока бетон не отвердеет. Однако лучше сначала вкопать стойку, зафиксировать ее подпорками и выдержать не менее 28 суток, пока бетон не наберет прочность.

Несколько практических советов:

• для основания журавля подойдет брус сечением 100 × 100 мм (однако более тонкий 100 × 50 мм будет легче установить);

• чтобы деревянный брус прослужил долго, не надо его закапывать в землю, лучше прикрутить к его нижней части два швеллера (или две стальные трубы сечением 50 × 25 мм), покрытые специальным составом от коррозии (например, битумным лаком), и их забетонировать. Сами же деревянные детали надо защитить антисептическим составом;

• для балансира можно взять брус сечением 50 × 50 мм, а шест сделать из дюралюминиевой трубки диаметром 20 мм. Чтобы не вносить разнобой в дизайн устройства, его можно обклеить водостойкой пленкой «под дерево»;

• параметры стойки и балансира определяют в зависимости от глубины колодца, например для колодца глубиной 3,5 м (это возможно при близком залегании водоносных пластов) достаточно сделать стойку высотой 2,6 м, балансир длиной 3 м, шест длиной 2 м;

• в качестве шарнира подойдут монтажная шпилька М10 и два стальных уголка 50 × 50 мм длиной 350 мм, а для фиксации уголков – шпильки М8. Для усиления шарнирного узла можно сверху прикрепить накладку из бруса;

• важно подобрать вес груза и ведра таким образом, чтобы можно было без труда опускать ведро и зачерпывать воду, а противовес сам извлечет ведро на поверхность, достаточно только направить шест. Как правило, этого добиваются опытным путем, поскольку надо учитывать вес шеста, ведра, грузила, длину и вес балансир.

Несмотря на то что журавль – устройство простое, доступное и удобное, у него есть единственный минус – он мешает поднимать и опускать крышку, поэтому такие колодцы обычно стоят открытыми и засоряются листьями, пылью и пр. Да и места он занимает немало, что имеет значения на ограниченных дачных участках.

 

При установке опоры журавля важно не забыть, что яму под нее надо выкопать на достаточном расстоянии от колодца, иначе можно повредить глиняный замок, который его окружает.

 

Помимо журавля, для подъема воды из колодца устанавливают ворот , который представляет собой бревно диаметром 200 мм необходимой длины, сквозь центр которого пропущена стальная ось квадратного сечения. Важно, чтобы ось надежно держалась в центре вала, для чего в нем высверливают отверстие и деревянным молотком забивают ось (диаметр последней должен быть больше диаметра отверстия).

К оголовку колодца прикрепляют стойки (для большей устойчивости их закапывают в землю не менее чем на 500 мм, чтобы при подъеме воды они не приходили в движение) с подшипниками, между которыми помещают вал, концы которого бывают круглыми или имеют шейку. Для лучшего скольжения подшипники смазывают.

Для вращения вала предусматривают одну или две ручки, которые и прикручивают к оси. В центре вала необходимо прочно прикрепить цепь (это традиционный способ). Сейчас нередко применяют металлический трос. Чтобы прикрепить его к валу, необходимо предварительно сделать на нем ушко. Есть несколько вариантов, одним из которых можно воспользоваться:

• просто прибивают трос за ушко к валу;

• просверливают в центре вала сквозное отверстие, протягивают через него трос и прибивают его за ушко, например толстым гвоздем (второй конец, естественно, надо загнуть) или скобой;

• для большей надежности, перед тем как прибить трос, его несколько раз обвивают вокруг вала.

24-09-2014, 19:36

 

Технология бурения скважины

Технология бурения скважины

 

Для обеспечения дома и участка водой устраивают буровой колодец, называемый в обиходе скважиной. С этой целью можно привлечь фирмы, которые специализируются на таких работах и которые с применением соответствующего оборудования выполнят скважину необходимой глубины. Однако при близком водоносном горизонте это можно сделать и своими силами.

Итак, скважину трубчатого колодца выполняют двумя способами – ударно-канатным и ударно-вращательным (его разновидностями являются шнековое и роторное бурение). Выбор того ли иного из них определяется породами, которые надо будет пройти в процессе бурения.

По характеристике способов бурения и описанию инструментов и приспособлений, необходимых для этого, можно было понять, как именно все это происходит. Поэтому здесь суть технологии разных способов представим в виде короткого обзора.

Суть ударно-канатного способа  – это разрушение горных пород в скважине путем ударного воздействия, которое оказывает буровой инструмент, сброшенный сверху. Рабочий инструмент похож на плотничье долото. Это плоская болванка (стакан, снаряд), нижняя кромка которой заострена. Сверху на нее надевают тяжелую ударную штангу, удерживаемую на канате. При опускании ее в забой она ударяет по стакану, при этом постоянно поворачиваясь вокруг собственной оси и описывая небольшой угол, благодаря чему скважина приобретает круглую форму.

В процессе бурения в скважину время от времени подливают воду, которая выполняет двоякую функцию: во-первых, охлаждает долото, во-вторых, образует шлам (это частицы разрушенной породы, смешанной с водой), который извлекают на поверхность, используя желонку. При бурении рыхлых грунтов (песчаных или гравелистых), которые осыпаются и заваливают скважину, проходку выполняют внутри установленных обсадных труб.

Осуществление ударно-канатного способа выполнения скважины невозможно без вышки или треноги. Ее сваривают из труб диаметром примерно 100 мм, если есть сварочный аппарат и бурильщик обладает навыком его использования.

Однако треногу можно устроить из подручного материала, которым чаще бывает дерево. Для этого потребуются три бревна диаметром 150–200 мм и длиной 4–5 м. В них просверливают сквозные отверстия, нанизывают на тонкую трубу (шкворень), которую фиксируют, чтобы ноги не разъезжались.

Для того чтобы полностью поднимать снаряд над поверхностью земли, тренога должна быть выше длины забивного инструмента.

В верхней части треноги устанавливают блок (или лебедку), через который перебрасывают трос. Проще всего поднимать забивной стакан посредством троса и ворота (и в этом случае возможно применение лебедки). Для последнего берут отесанное бревно, с торцов забивают трубу или стальной прут, которые будут играть роль металлической оси. Чтобы она легче вошла в бревно, в нем предварительно просверливают отверстие небольшого диаметра (меньше, чем диаметр прута). Для удобства вращения ворота с одной из сторон к оси приваривают ручку. Чтобы предупредить проворачивание оси внутри бревна, концы оси оснащают ушами.

Ворот устанавливают между ногами треноги, к нему прикрепляют один конец троса, а второй – к забивному стакану. При вращении ворота трос, наматываясь на него, поднимает снаряд.

Прежде чем начать бурение, выкапывают шурф – яму со сторонами 1,5 × 1,5 м и глубиной примерно 2 м. Он не позволит верхнему слою почвы осыпаться в скважину. Дополнительно его обшивают досками.

После всех приготовлений над местом бурения ставят треногу, поднимают стакан на высоту 1–1,5 м и сбрасывают. При ударе о дно скважины он углубляется, наполняется грунтом, в результате чего образуется полость. При этом плотный грунт не высыпается, и когда стакан набивается полностью, его извлекают, очищают через боковую щель и повторяют всю процедуру снова.

При прохождении сыпучих грунтов для его выбирания применяют желонку.

Для предотвращения осыпания грунта в проходку, одновременно с бурением устанавливают обсадные трубы (в отсутствие того и другого обсадные трубы можно монтировать по окончании бурения). Для этого на трубе, опущенной в скважину, устанавливают деревянный хомут, 2 человека, взяв его за концы, толчкообразно вращают трубу по часовой стрелке. Башмак на ее конце обрезает стенки забоя, и обсадная труба постепенно заглубляется. Когда такого порядка оказывается недостаточно и труба прекращает опускаться, сначала толчком ее поворачивают против часовой стрелки, потом – по часовой стрелке. При этом (повторимся) важно, чтобы обсадные трубы занимали строго вертикальное положение, что контролируется отвесом, прикладываемым с разных сторон. Чтобы удобнее было опускать рабочий инструмент в скважину, первую трубу надо забить максимально глубоко.

Если проходку ведут в каменистых грунтах, то забивной стакан заменяют долотом, который дробит породу до состояния крошки, ее извлекают посредством желонки.

По достижении необходимой глубины бурение приостанавливают, приступают к обустройству скважины, опусканию фильтра и т. д.

Основное достоинство ударно-канатного бурения состоит в том, что даже с небольшим набором инструментов (дрели, кувалды, сварочного аппарат, «болгарки») и материалов можно пробурить скважину и обеспечить себя водой.

Технология ударно-вращательного способа  состоит в том, что бурение скважины проводят посредством буровой колонки, висящей на вышке (треноге) с подъемником, закрепленным над осью бурения с помощью вертлюга. Буровая колонка – это ряд буровых штаг (стандартная их длина – 3 м, однако в домашних условиях допускается снизить ее до 1,5 м), соединенных муфтами. По мере того как колонка будет погружаться в скважину, ее наращивают штангами до необходимой длины.

Для осуществления собственно бурения к самой нижней штанге прикрепляют буровую головку, а для вращения колонки применяют хомут-вороток.

В зависимости от пород используют разные буры: для мягких – ложки, для плотных – змеевик, для твердых – долото. А извлекают раздробленную породу с помощью желонки. В процессе бурения необходимо помнить, что после каждого удара бур должен быть повернут примерно на 15°, иначе скважина не получится круглой.

Для защиты проходки от осыпания грунта в забой опускают обсадные трубы.

Сам процесс бурения, как и при предыдущем способе, начинается с того, что выкапывают шурфы, обшивают его досками, после чего на дно кладут два лежня, перпендикулярно к ним – доски толщиной не менее 50 мм. Такую же конструкцию располагают по краям шурфа. После этого устанавливают буровую вышку, убирают верхний настил, с помощью отвеса, опущенного с блока, находят центр, в котором будет осуществляться бурение, выпиливают отверстие, диаметр которого должен соответствовать диаметру соединительной муфты или башмака обсадной трубы. Далее возвращают верхний настил на место и точно над нижним отверстием проделывают в нем еще одно. Благодаря этому буровая колонка не сможет отклоняться от вертикали.

 

Чтобы центрировать звенья обсадной трубы, надо воспользоваться простым кондуктором, состоящим из двух швеллеров (их вполне заменят три стальные накладки), которые приваривают к штангам. Это приспособление, кроме того, усилит соединительный шов.

 

После описанной подготовки приступают к бурению. К нижнему концу штанги прикручивают бурильную головку, к верхнему – вертлюг и помещают смонтированную конструкцию над отверстием в настиле шурфа. Штангу пропускают через оба отверстия в шурф и выполняют забуривание (профессионалы так называют первоначальное неглубокое бурение). Однако перед этим на колонке мелом чертят отметку на высоте 600–700 мм от верхнего настила. Как только она достигнет настила, надо будет поднять бур и очистить его от грунта. Эту процедуру повторяют постоянно, что помогает вовремя освобождать бур от породы.

По мере заглубления штанги ее наращивают, для чего снимают вертлюг, привинчивают переходную муфту, вкручивают следующую штангу, на верхний конец которой надевают вертлюг и подвешивают за него к подъемнику. Далее прикрепляют ко второй штанге хомут-вороток, за который 2 человека вращают колонку (желательно, чтобы третий участник бурения контролировал вертикальность штанги и соответственно проходки).

Шнековое бурение  считают бюджетным (малозатратным) и наиболее доступным способом, тем более что так можно пробурить скважину глубиной 30 м и более. Технологически он представляет собой выемку грунта шнеком (так называют классический архимедов винт), спиралеобразным буром.

Принцип, на котором основывается этот способ бурения, заключается в том, что измельченная порода, двигаясь по шнековой спирали, поднимается вверх и удаляется из забоя. Такое движение грунта возможно благодаря тому, что шнек вращается с большей скоростью, чем порода, а сила трения извлекаемой породы о стенки проходки преобладает над силой трения породы о шнек, по этой причине она просто скользит по нему, а не вращается одновременно с ним.

Шнековое бурение легко осуществляется в сухих и достаточно мягких грунтах, в то время как твердые скальные породы и плывуны становятся для шнека непреодолимым препятствием.

Для шнекового бурения необходимо иметь шнек, кромки которого нередко усиливают резцами, изготовленными из предварительно заточенных напильников и приваренных. Шнек можно изготовить из ледового бура. Для этого сначала отсоединить (если он сборный) или отрезать (если он цельный) коловорот, сохранив часть прямой штанги. На ее конце, отступив от торца не менее 40 мм, просверливают отверстие диаметром 9 мм перпендикулярно оси вращения, чтобы потом соединить ее с трубой или рычагом, с помощью которых будет осуществляться вращение. Рычагом послужит стальная водопроводная труба нужного диаметра в виде Т-образной конструкции. Длина поперечины составит 60 мм, поскольку для создания плеча силы (момента вращения) хватает оси вращения диной 30 см. Длина ножки равна 30 см. При несовпадении диаметра штанги и внутреннего диаметра трубы надо сделать переходник и приварить его.

Кроме того, нужны будут удлинители (звенья, колена). Их роль сыграет та же труба, что и для Т-образной конструкции. Длина удлинителей – 1,5 м, а количество – в зависимости от глубины скважины. Удлинитель – это труба с просверленными на концах на расстоянии от торцов 40 мм отверстиями диаметром 9 мм. Для каждого удлинителя надо подобрать палец длиной 110 мм, на котором также на расстоянии 40 мм от торцов просверлить отверстия диаметром 9 мм. В качестве крепежных элементов обычно берут болты с резьбой М8 (по 2 штуки на каждый удлинитель). Важно только, чтобы их длина была такой, чтобы после накручивания гайки резьбовой конец болта выступал на 10 мм. Остается только проконтролировать все детали на взаимозаменяемость, что-то подогнать, если возникнет такая необходимость.

Для звеньев потребуются стальные трубы диаметром 25 мм. Остальные инструменты самые обычные – лопата, тачка или садовая тележка, высокий стол (бочка, козлы и т. п.), сито, насос.

Перед бурением обсадные трубы готовят, просверлив в их стенках отверстия диаметром 5–7 мм. Перфорированный участок длиной 1,5–2 м должен находиться не ниже 500 мм от нижнего торца трубы. Потребуются и бруски, которые, будучи прикрепленными к трубе, будут центрировать трубу в забое и удерживать пространство между трубой и стенкой скважины одинаковым.

24-09-2014, 19:36