Kerneboring af brønde: teknologi og nuancer af arbejde

En af de mest produktive og økonomiske metoder til at danne minedrift er kerneboring. Det bruges i mineraludforskning og ingeniørgeologi.Derudover er dette den nemmeste og hurtigste måde at få adgang til grundvand til organisering af vandforsyning.

Du vil lære alt om detaljerne ved kerneboring, de nødvendige værktøjer til dens implementering og anvendelsesfunktioner fra vores foreslåede artikel.

Anvendelsesområde for kerneboring

Kerneboring er en metode, der gør det muligt med største nøjagtighed at bestemme dybden af ​​tag og bund af jordlag, samt dybdeniveauet af grundvandsspejlet.

Kerneboreteknologi er meget udbredt i følgende industrier:

• Vandforsyning i industrielle og private sfærer. Boring af brønde til privat vandforsyning, organisering af vandindtag til hele landsbyer eller byblokke udføres effektivt ved kerneboring på grund af, at boret let trænger ned til store dybder. Kerneværktøjet er i stand til at løfte næsten enhver ødelagt sten undtagen vandmættet og løs, ikke-sammenhængende jord (sand, grus, småsten);
• Geologisk udforskning i mineindustrien. Når sten passerer, opstår der en punkteffekt på jorden langs rotationsradius. Med andre ord, med et projektil, der strukturelt minder om et rør, bores en fast masse af sten ud uden at forstyrre deres struktur og tilstand.
• Konstruktion. Udførelse af geoteknisk forskning for at studere jordbundens fysiske og mekaniske egenskaber og klippernes tilstand. Kerneteknologi gør det muligt nøjagtigt at identificere grundvand og tage vandprøver for at studere deres aggressivitet over for beton.

Ved kerneboring udvindes en kerne - en søjle af jord eller tilstødende jordlag. Kernen er karakteriseret ved en solid naturlig struktur, som sikrer en omfattende analyse af den undersøgte bjergart. Boring med et kernerør giver dig mulighed for med den højeste nøjagtighed at bestemme dybden af ​​sten til undersøgelsesformål.

Kerneboring sikrer integriteten af ​​den udvundne kerne, hvilket bidrager til højkvalitetsundersøgelse af bjergarten. Samtidig udføres den højeste kvalitet af rengøring af ansigtet fra ødelagt sten

Brugen af ​​et kernebor i byggeriet letter og fremskynder processerne markant. En pæl køres let ind i hullet, der er forberedt med et kernebor, eller en færdiglavet armeret betonkonstruktion er monteret. Kerneboring giver dig mulighed for at skabe cylindriske huller i mursten og betonkonstruktioner.

Arbejdsteknologi og udstyr

Der er to kendte metoder til at anvende et kernebor: arbejde med væsketilførsel til bundhullet eller arbejde tørt, det vil sige uden borevæske.

Boring uden brug af borevæske anvendes, hvis ikke-sammenhængende jord er mættet med naturlig fugt i tilstrækkelige mængder til indtrængning og udsugning. Der tilføres heller ikke vand til graveskakten ved kørsel gennem flydende plast, blød plast og ildfast muld/ler, hårdt og plastisk sandet muld.

Væsken skal bruges ved boring af sten og halvsten.I fravær af vand, i dette tilfælde, sker uddybningen meget langsommere. Derudover øges sandsynligheden for for tidligt svigt af boret betydeligt, og derfor anses tørboring for at være dyrere.

Teknologien til kerneboring af en brønd med skylning tillader ikke kun at forlænge levetiden af ​​arbejdsudstyr, men også den hurtigste og mindst arbejdskrævende måde at befri ansigtet fra ødelagt sten

Ved boring med borevæske øges uddybningshastigheden markant. Oftest bruges denne metode ved boring af brønde af betydelig dybde. Dette gør det muligt at udføre arbejdet på kortest mulig tid med minimal risiko for beskadigelse af kronen.

Vand under højt tryk tilføres også til bunden under udviklingen af ​​en brønd i løs, ikke-sammenhængende jord, hvis kerneprøvetagning ikke er et problem. I dette tilfælde vaskes ansigtet simpelthen med en strøm af vand, hvilket befrier mineskakten fra den ødelagte jord.

Princippet om kerneteknikken

Hovedelementet i kerneboring er en destruktiv skærende del installeret på bunden af ​​kernerøret. De kalder det en krone. Til gravning af sten bruges specielle kroner udstyret med diamantskærere.

Kroner er udskiftelige skæreelementer, der skrues fast i underkanten af ​​kernerøret. De skal ændres flere gange under boringsprocessen.

Det er diamantboret, der sikrer praktisk talt uhindret passage af boret til store dybder, når vandindtagsarbejdet drives ind i kalksten. Det vil sige, når man udvikler brønde begravet i grundfjeldet, i hvis revner, som et resultat af århundreder gammel kondens, blev der dannet reserver af det reneste underjordiske vand.

Bor skiftes på den enkleste måde - fjern den slidte del og skru en ny bit på kernerøret

Stenen skæres ved hjælp af en bit, der roterer ved høje hastigheder. Borets rotationshastighed kan justeres afhængigt af densiteten af ​​den jord, der udvikles. Kronen "skærer" kun jorden langs kanten af ​​en slags cylinder, hvis centrale del er presset ind i kernerøret.

For at trække kernen ud, hæves boret til overfladen. Jorden, der fanges af den, blæses bogstaveligt talt ud af kerneboret af en luftstrøm, der tilføres den øverste del af røret. Blæseprocessen accelereres ved at banke på projektilet med en forhammer.

Under kerneboringsprocessen skubbes et kegleformet klippestykke ind i et kernerør. For at fjerne det fjernes kerneværktøjet fra tønden ved at adskille borestangsstrengen. Kernen blæses ud og slås ud af røret

Når de passerer gennem hårde klipper, har kernebor større produktivitet end matrix- og rullebor. Dette skyldes borets høje rotationshastighed, hvilket reducerer den nødvendige udviklingsindsats.

Derudover ødelægger bitsene fuldstændig stenen, som skal "øses ud" med en bailer eller vand skal tilføres tryk for at vaske ansigtet. Faktisk bliver du nødt til at gennemgå den samme sektion to gange, eller endda tre gange: først ødelægge den, og så rydde den. Kerneteknologi giver dig mulighed for at gå igennem og rydde ansigtet på én gang.

Værktøjsmaskiner og borerigge

Valget af maskine eller borerig bestemmes af formålet med brønden og dens diameter. Populariteten af ​​kerneboremetoden bestemmer produktionen af ​​borerigge og maskiner over hele verden. Kraftige traktorer, lastbiler og terrængående køretøjer er velegnede til rigge beregnet til efterforskningsboring.

Brugen af ​​tunge bæltetraktorer tillader kerneboring af brønde i områder med ufremkommelige veje, overfladesump og ustabilt terræn

Oftest er boreudstyr monteret på klassiske biler af mærkerne MAZ, KAMAZ og Ural. Der er dog installationsmuligheder for lettere udstyr, som bruges til boring af vandbrønde i privat byggeri.

På manuel rotationsboring Kernerøret er erstattet af dets historiske forgænger - glasset. Dette projektil er en forkortet version af et kernerør med en spids kant på sålen. Glasset skrues i jorden manuelt eller ved hjælp af en motorboremaskine, og alt, der er pakket ind i det, fjernes til overfladen.

Benzin og elektriske motorer bruges til at mekanisere manuel boring af lavvandede brønde og danne huller til installation af hegn og kraftledningsstøtter. De bibringer roterende bevægelser til sneglen eller kernerøret

Udstyr til boring og arrangement af brønde

Når du implementerer kerneboring, har du brug for udstyr, der giver dig mulighed for at arbejde i dybden, udvikle og udvinde en bred vifte af typer af sten. Under arbejdet skal der sikres periodisk løft af det af projektilet ødelagte materiale til overfladen.

Standard sæt af boreværktøjer

For at udføre kvalitetsarbejde har du brug for:

• Kerneskaller. De bruges til både vandret boring og lodret udgravning. Ved hjælp af standard kernerør er det muligt at bore i en vinkel på op til 45 grader. Tyndvæggede kernebor kan udelukkende bruges til vandret rendefri boring ved udlægning af kommunikation.
• Kroner. Dette er et klippebrydende værktøj, der er monteret på et kernerør for at lette udskæringen af ​​kerner i klippen. Messingbor bruges til at bore sedimentært sammenhængende og ikke-sammenhængende jord. Hårdmetalbor med diamantfræsere fremstilles til at bore sten og danne huller i beton, asfalt og murstensvægge.
• Stålrør. Nødvendig for foringsrør udgravningen - dannelse af en brøndboring, der udføres samtidig med dens uddybning. Deres diameter er lig med brøndens diameter. Huset til vandindtag er valgt på forhånd med fokus på diameteren af ​​kernerøret og pumpen, der er planlagt til at blive brugt i brønden.
• vægtstænger. Det er smalle rør snoet sammen. Bruges til at forlænge borestrengen. Enkelt sagt skrues de skiftevis til toppen af ​​kernerøret, så rotationsbevægelse kan overføres til det i en dybde, der er større end projektilets højde. Højde på kernerør + højde på borestreng = gravedybde.
• Oversættere. Nødvendigt for at sikre sammenføjningen af ​​gevindforbindelser med forskellige diametre, der er til stede på borestænger, rotatorer, skylletætninger og andre komponenter.
• Skyllepropper og tætninger. Med deres hjælp er det muligt at løfte ødelagt jord til overfladen, hvis der ikke er behov for at tage en hel kerne. I dette tilfælde tilføres vand til ansigtet og vasker den ødelagte jord under pres på dagoverfladen.
• mejsler. De bruges til at uddybe hullet på de vanskeligste steder for et kernebor at trænge igennem. Når man bruger en bit, skifter de nogle gange fra rotationsboring til kabel-slagboring.

Det præsenterede værktøj er et standardsæt til boring ved hjælp af kerneteknologi.I nogle tilfælde, afhængigt af kompleksiteten af ​​udviklingen, kan der være behov for yderligere værktøjer og udstyr.

Ved uddybning af udgravningen skrues en søjle af borestænger sekventielt til toppen af ​​kernerøret. For at trække kerneprojektilet ud til overfladen af ​​søjlen er stangen bag stangen ikke snoet

Funktioner ved kernerørdesignet

Designfunktion projektil under kerneboring skyldes det maksimal bevarelse af kernens integritet og består af et ringformet arrangement omkring en fri passage. En af de vigtigste egenskaber er koefficienten kerneprøvetagning Det er defineret som forholdet mellem kernediameteren og værktøjets ydre diameter.

Kerneboreværktøjet er standardiseret og adskiller sig hovedsageligt kun i diameter. Baseret på strukturelle karakteristika er kernerør klassificeret i enkelt og dobbelt. Enkelte projektiler designet til at fungere under normale geologiske forhold er fremragende til udvikling af vandbrønde.

Et dobbeltværktøj med et ikke-roterende indre rør bruges kun til geologisk udforskning. Det er nødvendigt at udvinde stenprøver, der let ødelægges under påvirkning af en række faktorer. Det giver dig mulighed for at tage en prøve i dens naturlige sammensætning med en naturlig procentdel af mineraler og gråsten.

Et enkelt kernerør bruges til prøveudtagning til geoteknisk forskning, geologisk udforskning og boring af huller til installation af kraftledningsstøtter.

Alle kernerør er designet til brug af blæsning, tilførsel af borevæske til bunden og rensning af brønden. Deres top er udstyret med et teknologisk hul, gennem hvilket vand eller en luftstrøm injiceres.

Specifikationer for den skærende del af projektilet

Enhver krone præsenteres i form af en ring med et gevind på toppen, der er nødvendigt for at skrue til et kernerør, og fræsere placeret i den nederste ende. Fræsere kan være massivt støbt eller svejset til denne skærende metaldel.

Følgende bor bruges til kerneboring:

• Carbid – fine fortænder, ribbet.
• Diamant – imprægneret og lille diamant.

Hårdmetalskæreelementer er designet til at bore "blød" jord. Med deres hjælp bores alle typer lerholdige klipper af enhver konsistens, semi-stenede klipper, lavfugtighed og vådt sand med tæt og medium densitet. Til at bore gennem sandsten og mergel bruges kroner med wolfram-koboltkuttere.

Fin fortand bits er designet til at bore mellemhårde sten af ​​små slibeevne. De er udstyret med ottekantede eller firkantede fræsere. Når skærene er placeret i forskellige højder, opnås også en trinflade, hvis fordele er beskrevet ovenfor.

Ved hjælp af ribbede bits forbedres cirkulationen af ​​skyllevæsken ved at udvide brøndens diameter

Ribbet bits er designet til at bore hårde klipper af medium slibeevne. Skærene af sådanne kroner består af stålcylindriske eller prismatiske hovedkvarter med hårdmetalskær. På samme tid, selvom kronen slides, falder dens ydeevne ikke.

Kroner med diamantskærer er designet til at bore stenede og semi-stenede sten af ​​høje slibeevne.

For at øge styrken og forbedre slibeegenskaberne presses industridiamanter ind i dens støbte masse under produktionsprocessen. For nylig er naturlige krystaller ofte erstattet med kunstigt dyrkede.

Antallet af ribber bestemmes af kronens design og dens diameter - der kan være fra tre til seks. Acceleration af processen med stenødelæggelse kan opnås ved at flytte ribberne opad i forhold til enden af ​​kronen. Dette sikrer et trinvist bundhul og letter passagen af ​​vaskevæsken.

Brøndforingsrør

Både kerne- og foringsrør er fremstillet i overensstemmelse med GOST 51682-2000. I geologisk udforskning og ingeniørgeologi bruges de til at forhindre sammenbrud af jord på overfladen, hvilket ikke ville tillade os at forstå, i hvilken dybde et geologisk lag erstattes af et andet.

I arrangement af vandindtag foringsrør danner brøndens vægge. En anden, produktion, rørstreng er nedsænket i kappen samlet fra dem. I dag er det oftest samlet af plastik. Produktionssøjlen er udstyret med et filter til at tilbageholde sandkorn og fint grus under pumpning.

De mest almindelige er foringsrør med nippelforbindelser. I dette tilfælde har rørene et indvendigt gevind på den ene side og et udvendigt gevind på den modsatte side. Udgravningsakslen samles af gevindrør ekstremt enkelt og hurtigt.

Både kerne- og foringsrør er udstyret med gevind, udvendigt i den ene ende og indvendigt i den anden. Dette gør det muligt hurtigt og nemt at samle kabinettet. Gevindstørrelserne er ensartede - ethvert foringsrør kan fungere som et kernerør, bare skru kronen og toppen til den

Der er foringsrør designet til svejsede samlinger. De bruges ikke i den private sektor på grund af den arbejdskrævende kolonnesamlingsproces.

Både foringsrør og kernerør er fremstillet af stålkvalitet 45 med styrkegruppe "K".For at øge modstanden mod overfladeslid hærdes rørenderne. Afhængig af det anvendte boreudstyr og diameter dykpumpe ved konstruktion af private vandindtagsværker anvendes rør med en diameter på 100 til 200 mm.

Kerneboringstrin

Før du starter arbejdet, skal du studere matrikelplanen og forberede arbejdsfladen. Det er nødvendigt at sikre uhindret adgang til borestedet for både selve boreriggen og maskinen med skyllevæsken.

Det næste trin er at grave et hul med et volumen på mindst 2 kubikmeter - dette vil undgå behovet for at bruge en ekstra tank. Gruben er designet til at dræne grundvand og brugt skyllevæske. For at installere hoveddelen af ​​bagagerummet er det nødvendigt at slå jorden.

Dernæst forbindes den valgte bit til borekernerøret og vælges foringsrør, som vil stige, efterhånden som de bliver dybere. Installationen bør sikres forsvarligt, hvorefter boreriggen startes.

Kerneteknologi med skylning af ansigtet med vand gør det muligt at befri mineskakten fra ødelagt sten på den enkleste og hurtigste måde

Efterhånden som kerneboret uddybes og fyldes, løftes det med jævne mellemrum op til overfladen og renses for jord opfanget af værktøjet under boringen. Hvorefter boret, frigjort fra kernen, igen kan nedsænkes i brøndens hul for at fortsætte boringen.

For at løfte til toppen skilles borerørsstrengen, der består af et kerneværktøj og stænger, ad. Det vil sige, at de sekventielt adskiller stangen efter stangen, indtil kernerøret er fjernet fra tønden.

Den bedste mulighed for at udvikle en brønd for private ejere anses for at være kerneboring, ledsaget af skylning. I dette tilfælde skal der ikke tages prøver. Det vigtigste er hurtigt at danne tønden og rense den for slam. forberedelse af arbejdet til kommende brug.

Til vask kan du bruge hvilket som helst vand; vand fra en nærliggende dam eller flod er ganske velegnet. Boring kan også udføres tørt, hvis en brønd udvikles til sand. Normalt i dette tilfælde er et par spande vand som borevæske nok til at køle projektilet i bunden.

Ved hjælp af kerneteknologi bores huller i beton- og armeret betonkonstruktioner, fundamenter og murstensvægge.

Ved arbejde i løst, fugtfattigt sand anbefales det at tilføje flydende glas eller lermasse til arbejdsopløsningen for at styrke hullets vægge. Under alle omstændigheder, når en bore passerer gennem en horisont med en ustabil struktur, ville det være berettiget at styrke brøndens vægge med foringsrør.

Teknologiske træk ved processen

Under uddybningsprocessen er det muligt at justere borets rotationshastighed. Det skal bemærkes, at boret nemt kan overvinde lag af sedimentære bjergarter ved lave hastigheder. Men når man passerer grundfjeldet kræves en forøgelse af rotationshastigheden. Med kerneboremetoden er det muligt at penetrere lag af forskellige sammensætninger og enhver hårdhed.

Det er nødvendigt at tage højde for, at boreriggen skal være placeret på et forberedt, udjævnet vandret sted. Indtrængningsvinklen kan justeres, hvis diameteren af ​​brønden, der udvikles, ikke overstiger 1 meter. Udgravningens vertikalitet opretholdes derefter af foringsrøret.

Foringsrør kan genbruges, hvis de fjernes fra udgravningen umiddelbart efter udgravningen. Et kernerør er et genanvendeligt projektil, hvilket ikke kan siges om kroner. Til boring i den sedimentære horisont kræves der mindst to eller endda flere. Når man bygger en brønd på kalksten, er det umuligt nøjagtigt at forudsige antallet af slidte kroner.

For at forlænge diamantbittens levetid efter installation eller udskiftning skal bunden af ​​brønden behandles med en mejsel. Denne foranstaltning vil øge penetrationsraten markant

Boreriggen kan monteres på køretøjer med høj kapacitet eller på bæltekøretøjer specialudstyr ved arbejde i vanskelige terrænforhold. Lettere mobilt udstyr kan anvendes ved boring af vandbrønde med kernemetoden.

Fordele og ulemper ved kernemetoden

Takket være kronens punktvirkning langs dens radius sikres nøjagtig skæring og fremføring til overfladen af ​​en solid kerne. Teknologien er anvendelig til at bore klipper op til XII kategorier, kan du arbejde både vinkelret og i en vinkel.

En af de vigtigste indikatorer for kernemetoden er høj produktivitet og borehastighed.

Ud over dette kan følgende fordele fremhæves:

• Borevolumen ved brug af skyllevæske eller procesvand er 85 %;
• Indføringen af ​​aktive emulsioner i arbejdsopløsningen gør det muligt at opretholde brøndvæggene i deres oprindelige tilstand;
• På grund af reduktionen i aksialbelastninger som følge af, at bjerget ikke ødelægges på en kontinuerlig måde, opnås en reduktion i energiomkostningerne.
• Metoden giver dig mulighed for at arbejde med alle sten, inklusive basalt og granit.
• Ved brug af en præfabrikeret mobil maskine er det muligt at udføre arbejde på svært tilgængelige steder.

Ud over sine fordele har kerneboring også sine ulemper:

• Når der arbejdes i brudte klipper, opstår der ofte fastklemning af kerne, hvilket medfører, at det er nødvendigt at fjerne røret for at slå det ud.
• Når du passerer gennem hårde sten, bliver bittet hurtigt mat på grund af overophedning og klæbning. For at undgå dette er det nødvendigt at bruge kølevæske og reducere strømningshastigheden. Som et resultat falder borehastigheden.
• Det lille tværsnit (op til 200 mm) af boring tillader ikke brugen af ​​kraftfulde nedsænkelig pumper.

Ved udvikling af vandbrønde, hvis der anvendes en leropløsning ved åbning af formationen, er der stor sandsynlighed for tilslamning af grundvandsmagasinet.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video 1. Den indledende fase af boring af en brønd ved hjælp af kernemetoden:

Video 2. Kerneboring af en brønd i granitbjergart:

Forud for påbegyndelsen af ​​kerneboring af en brønd skal der foretages en økonomisk beregning. Overholdelse af sikkerhedsstandarder og driftsregler for udstyr minimerer risikoen for udstyrsfejl og sikrer derved høj driftseffektivitet, borehastighed og reducerede økonomiske omkostninger.

Kunne du tænke dig at dele forviklingerne ved kolonneteknologi, som du kun kender? Har du nyttige oplysninger om emnet for artiklen? Skriv venligst kommentarer i blokformularen nedenfor, stil spørgsmål og post billeder om emnet for artiklen.