Kjerneboring av brønner: teknologi og nyanser av arbeid

En av de mest produktive og økonomiske metodene for å danne gruvearbeid er kjerneboring. Det brukes i mineralutforskning og ingeniørgeologi.I tillegg er dette den enkleste og raskeste måten å få tilgang til grunnvann for organisering av vannforsyning.

Du vil lære alt om detaljene ved kjerneboring, verktøyene som er nødvendige for implementeringen og applikasjonsfunksjonene fra vår foreslåtte artikkel.

Anvendelsesområde for kjerneboring

Kjerneboring er en metode som gjør det mulig å bestemme med størst nøyaktighet dybden av taket og underlaget av jordlag, samt dybdenivået til grunnvannsspeilet.

Kjerneboringsteknologi er mye brukt i følgende bransjer:

• Vannforsyning i industrielle og private sfærer. Boring av brønner for privat vannforsyning, organisering av vanninntak for hele landsbyer eller byblokker utføres effektivt ved kjerneboring på grunn av at boret lett trenger ned til store dyp. Kjerneverktøyet er i stand til å løfte nesten alle ødelagte steiner bortsett fra vannmettet og løs, ikke-sammenhengende jord (sand, grus, småstein);
• Geologisk leting i gruveindustrien. Når stein passerer, oppstår det en punkteffekt på bakken langs rotasjonsradiusen. Med andre ord, med et prosjektil som strukturelt minner om et rør, bores en solid masse steiner ut uten å forstyrre deres struktur og tilstand.
• Konstruksjon. Utføre geoteknisk forskning for å studere de fysiske og mekaniske egenskapene til jordsmonn og tilstanden til bergarter. Kjerneteknologi gjør det mulig å nøyaktig identifisere grunnvann og ta vannprøver for å studere deres aggressivitet mot betong.

Under kjerneboring trekkes en kjerne ut - en søyle av jord eller tilstøtende jordlag. Kjernen er preget av en solid naturlig struktur, som sikrer en helhetlig analyse av den studerte bergarten. Boring med et kjernerør lar deg bestemme med høyeste nøyaktighet dybden av berget for studieformål.

Kjerneboring sikrer integriteten til den utvunnede kjernen, noe som bidrar til høykvalitets studier av fjellet. Samtidig utføres rengjøring av ansiktet av høyeste kvalitet fra ødelagt stein

Bruk av kjernebor i konstruksjon letter og fremskynder prosessene betydelig. En pel kjøres enkelt inn i hullet forberedt med en kjernebor eller en ferdig armert betongkonstruksjon er montert. Kjerneboring lar deg lage sylindriske hull i murstein og betongkonstruksjoner.

Arbeidsteknologi og utstyr

Det er to kjente metoder for å bruke et kjernebor: arbeid med væsketilførsel til bunnhullet eller arbeid tørt, det vil si uten borevæske.

Boring uten bruk av borevæske benyttes dersom ikke-sammenhengende jord er mettet med naturlig fuktighet i tilstrekkelige mengder for penetrering og uttak. Det tilføres heller ikke vann til gravesjakten ved kjøring gjennom flytende plast, mykplast og ildfast leire/leire, hardt og plastisk sandholdig leire.

Væsken må brukes ved boring av steinete og halvsteinete bergarter.I fravær av vann, i dette tilfellet, skjer utdypingen mye langsommere. I tillegg øker sannsynligheten for for tidlig svikt av borkronen betydelig, og derfor anses tørrboring som dyrere.

Teknologien for kjerneboring av en brønn med spyling tillater ikke bare å forlenge levetiden til arbeidsutstyr, men også den raskeste og minst arbeidskrevende måten å frigjøre ansiktet fra ødelagt stein

Ved boring med borevæske øker fordypningshastigheten betydelig. Oftest brukes denne metoden ved boring av brønner med betydelig dybde. Dette gjør at arbeidet kan fullføres på kortest mulig tid med minimal risiko for skade på kronen.

Vann under høyt trykk tilføres også til bunnen under utbygging av en brønn i løs, ikke-sammenhengende jord, dersom kjerneprøvetaking ikke er et problem. I dette tilfellet vaskes ansiktet ganske enkelt med en strøm av vann, og frigjør gruveskaftet fra den ødelagte jorda.

Prinsippet for kjerneteknikken

Hovedelementet i kjerneboring er en destruktiv skjæredel installert på bunnen av kjernerøret. De kaller det en krone. For graving av steiner brukes spesielle kroner utstyrt med diamantkuttere.

Kroner er utskiftbare skjæreelementer som skrus fast i underkanten av kjernerøret. De må skiftes flere ganger under boreprosessen.

Det er diamantborkronen som sikrer praktisk talt uhindret passasje av boret til store dyp når vanninntaksarbeidet drives inn i kalkstein. Det vil si når man utvikler brønner begravd i berggrunnen, i hvis sprekker, som et resultat av flere hundre år gammel kondens, ble det dannet reserver av det reneste underjordiske vannet.

Bor byttes på enkleste måte - fjern den slitte delen og skru en ny bit på kjernerøret

Berget er kuttet ved hjelp av en bit som roterer i høye hastigheter. Rotasjonshastigheten til boret kan justeres avhengig av tettheten til jorda som utvikles. Kronen "skjærer" jorden bare langs kanten av en slags sylinder, hvis sentrale del er presset inn i kjernerøret.

For å trekke ut kjernen, heves borkronen til overflaten. Jorden som fanges opp av den blir bokstavelig talt blåst ut av kjerneboret av en luftstrøm som tilføres den øvre delen av røret. Blåseprosessen akselereres ved å banke på prosjektilet med en slegge.

Under kjerneboreprosessen skyves et boret kjegleformet segment av stein inn i et kjernerør. For å fjerne det, fjernes kjerneverktøyet fra tønnen ved å demontere borestangstrengen. Kjernen blåses ut og slås ut av røret

Når de passerer gjennom harde bergarter, har kjernebor større produktivitet enn matrise- og rullebor. Dette skyldes den høye rotasjonshastigheten til boret, noe som reduserer mengden utviklingsinnsats som kreves.

I tillegg ødelegger bitene fullstendig steinen, som må "øses ut" med en bailer eller vann må tilføres trykk for å vaske ansiktet. Faktisk må du gå gjennom den samme delen to ganger, eller til og med tre ganger: først ødelegge den, så fjern den. Kjerneteknologi lar deg gå gjennom og tømme ansiktet på én gang.

Maskinverktøy og borerigger

Valget av maskin eller borerigg bestemmes av formålet med brønnen og dens diameter. Populariteten til kjerneboremetoden avgjør produksjonen av borerigger og maskiner over hele verden. Kraftige traktorer, lastebiler og terrengkjøretøy er egnet for rigger beregnet for leteboring.

Bruken av tunge beltetraktorer tillater kjerneboring av brønner i områder med ufremkommelige veier, overflatesump og ustabilt terreng

Oftest er boreutstyr montert på klassiske biler av merkene MAZ, KAMAZ og Ural. Det finnes imidlertid installasjonsmuligheter for lettere utstyr, som brukes til boring av vannbrønner i privat konstruksjon.

På manuell rotasjonsboring Kjernerøret er erstattet av sin historiske forgjenger - glasset. Dette prosjektilet er en forkortet versjon av et kjernerør med en spiss kant på sålen. Glasset skrus i bakken manuelt eller ved hjelp av en motorbor og alt som er pakket inn i det fjernes til overflaten.

Bensin og elektriske motorer brukes til å mekanisere manuell boring av grunne brønner og danne hull for å installere gjerder og kraftledningsstøtter. De gir roterende bevegelser til skruen eller kjernerøret

Utstyr for boring og arrangement av brønner

Når du skal implementere kjerneboring trenger du utstyr som lar deg jobbe på dypet, utvikle og utvinne en lang rekke typer bergarter. Under arbeid må periodisk løfting av materialet ødelagt av prosjektilet til overflaten sikres.

Standard sett med boreverktøy

For å utføre kvalitetsarbeid trenger du:

• Kjerneskjell. De brukes til både horisontal boring og vertikal utgraving. Ved bruk av standard kjernerør er det mulig å bore i en vinkel på opptil 45 grader. Tynnveggede kjernebor kan utelukkende brukes til horisontal grøftefri boring ved legging av kommunikasjon.
• Kroner. Dette er et steinbrytende verktøy som er montert på et kjernerør for å lette utskjæring av kjerner i fjell. Messingbor brukes til boring av sedimentært kohesivt og ikke-kohesivt jordsmonn. Hårdmetallkroner med diamantkuttere produseres for boring av stein og hull i betong, asfalt og murvegger.
• Stålrør. Nødvendig for foringsrør for utgravningen - danner en brønnboring, utført samtidig med dens utdyping. Deres diameter er lik diameteren til brønnen. Foringsrøret for vanninntak velges på forhånd, med fokus på diameteren til kjernerøret og pumpen som er planlagt brukt i brønnen.
• Vektstang. Dette er smale rør tvunnet sammen. Brukes til å forlenge borestrengen. Enkelt sagt er de skrudd vekselvis til toppen av kjernerøret slik at rotasjonsbevegelse kan overføres til det på en dybde som er større enn høyden på prosjektilet. Høyde på kjernerør + høyde på borestreng = gravedybde.
• Oversettere. Nødvendig for å sikre sammenføyning av gjengede forbindelser med forskjellige diametre som er tilstede på borestenger, rotatorer, spyletetninger og andre komponenter.
• Spyleplugger og tetninger. Med deres hjelp er det mulig å løfte ødelagt jord til overflaten hvis det ikke er behov for å ta en hel kjerne. I dette tilfellet tilføres vann til ansiktet, og vasker den ødelagte jorda under press på dagoverflaten.
• meisler. De brukes til å utdype hullet på de vanskeligste stedene for et kjernebor å penetrere. Ved bruk av bit kan de noen ganger bytte fra rotasjonsboring til kabel-slagboring.

Det presenterte verktøyet er et standardsett for boring ved bruk av kjerneteknologi.I noen tilfeller, avhengig av kompleksiteten i utviklingen, kan ytterligere verktøy og utstyr være nødvendig.

Ved utdyping av utgravningen skrus en søyle av borestenger sekvensielt til toppen av kjernerøret. For å trekke ut kjerneprosjektilet til overflaten av søylen, er stangen bak stangen uvridd

Funksjoner av kjernerørdesignet

Designfunksjon prosjektil under kjerneboring er det på grunn av maksimal bevaring av integriteten til kjernen og består av et ringformet arrangement rundt en fri passasje. En av de viktigste egenskapene er koeffisienten kjerneprøvetaking Det er definert som forholdet mellom kjernediameteren og verktøyets ytre diameter.

Kjerneboreverktøyet er standardisert, og skiller seg hovedsakelig bare i diameter. Basert på strukturelle egenskaper er kjernerør klassifisert i enkle og doble. Enkeltprosjektiler designet for å operere under normale geologiske forhold er utmerket for å utvikle vannbrønner.

Et dobbeltverktøy med et ikke-roterende indre rør brukes kun i geologisk utforskning. Det er nødvendig å trekke ut steinprøver som lett blir ødelagt under påvirkning av en rekke faktorer. Den lar deg ta en prøve i sin naturlige sammensetning, med en naturlig prosentandel av mineraler og gråberg.

Et enkeltkjernerør brukes i prøvetaking for geoteknisk forskning, geologisk leting og boring av hull for installasjon av kraftledningsstøtter.

Alle kjernerør er designet for bruk av blåsing, tilførsel av borevæske til bunnen og rengjøring av brønnen. Toppen deres er utstyrt med et teknologisk hull som vann eller en luftstrøm injiseres gjennom.

Spesifikasjoner for den skjærende delen av prosjektilet

Enhver krone presenteres i form av en ring med en gjenge på toppen, nødvendig for å skru til et kjernerør, og kuttere plassert i den nedre enden. Kuttere kan være solid støpt eller sveiset til denne skjærende metalldelen.

Følgende borkroner brukes til kjerneboring:

• Karbid – fin fortenn, ribbet.
• Diamant – impregnert og liten diamant.

Karbidskjæreelementer er designet for boring av "myk" jord. Med deres hjelp bores alle typer leirholdige bergarter av hvilken som helst konsistens, semi-steinete bergarter, lav fuktighet og våt sand med tett og middels tetthet. For å bore gjennom sandsteiner og mergel, brukes kroner med wolfram-koboltkuttere.

Fin fortenn borkroner er designet for boring av middels harde steiner av små sliteevne. De er utstyrt med åttekantede eller firkantede kuttere. Når kutterne er plassert i forskjellige høyder, oppnås også en avtrappet flate, fordelene som ble skissert ovenfor.

Ved å bruke ribbebits forbedres sirkulasjonen av spylevæsken ved å utvide diameteren til brønnen

Ribbet bits er designet for boring av harde bergarter av medium sliteevne. Kutterne til slike kroner består av stål sylindriske eller prismatiske hovedkvarter med karbidinnsats. Samtidig, selv om kronen slites ut, reduseres ikke ytelsen.

Kroner med diamantkuttere er designet for boring av steinete og halvsteinete bergarter med høye høyder sliteevne.

For å øke styrken og forbedre slipeegenskapene, presses industridiamanter inn i den støpte massen under produksjonsprosessen. Nylig er naturlige krystaller ofte erstattet med kunstig dyrkede.

Antall ribber bestemmes av utformingen av kronen og dens diameter - det kan være fra tre til seks. Akselerasjon av prosessen med steinødeleggelse kan oppnås ved å flytte ribbene oppover i forhold til enden av kronen. Dette sikrer et avtrappet bunnhull og letter passasjen av vaskevæsken.

Brønnforingsrør

Både kjerne- og foringsrør er produsert i samsvar med GOST 51682-2000. I geologisk utforskning og ingeniørgeologi brukes de til å forhindre kollaps av jord på overflaten, noe som ikke ville tillate oss å forstå på hvilken dybde et geologisk lag erstattes av et annet.

I arrangement av vanninntaksarbeid foringsrør danner brønnens vegger. En annen, produksjon, rørstreng er nedsenket i foringsrøret satt sammen fra dem. I dag er det oftest satt sammen av plast. Produksjonssøylen er utstyrt med et filter for å holde på sandkorn og fingrus under pumping.

De vanligste er foringsrør med nippelforbindelser. I dette tilfellet har rørene en innvendig gjenge på den ene siden og en utvendig gjenge på motsatt side. Graveakselen er satt sammen av gjengede rør ekstremt enkelt og raskt.

Både kjerne- og foringsrør er utstyrt med gjenger, utvendig i den ene enden og innvendig i den andre. Dette gjør det mulig å raskt og enkelt montere kabinettet. Gjengestørrelsene er enhetlige - ethvert foringsrør kan tjene som et kjernerør, bare skru kronen og toppen til den

Det er foringsrør designet for sveisede skjøter. De brukes ikke i privat sektor på grunn av den arbeidskrevende kolonnemonteringsprosessen.

Både foringsrør og kjernerør er laget av klasse 45 stål med styrkegruppe "K".For å øke motstanden mot overflateslitasje, herdes endene av rørene. Avhengig av boreutstyr som brukes og diameter nedsenkbar pumpe ved bygging av private vanninntaksarbeid brukes rør med en diameter på 100 til 200 mm.

Kjerneboretrinn

Før du starter arbeidet, må du studere matrikkelplanen og forberede arbeidsflaten. Det er nødvendig å sikre uhindret tilgang til borestedet for både selve boreriggen og maskinen med spylevæsken.

Det neste trinnet er å grave et hull med et volum på minst 2 kubikkmeter - dette vil unngå behovet for å bruke en ekstra tank. Gropen er designet for å drenere grunnvann og brukt spylevæske. For å installere hoveddelen av stammen, er det nødvendig å slå jorda.

Deretter kobles den valgte borkronen til borekjernerøret og velges foringsrør, som vil øke etter hvert som de blir dypere. Installasjonen skal være forsvarlig sikret, hvoretter boreriggen startes.

Kjerneteknologi med spyling av ansiktet med vann gjør det mulig å frigjøre gruvesjakten fra ødelagt stein på den enkleste og raskeste måten

Etter hvert som kjerneboret blir dypere og fylles, løftes det med jevne mellomrom til overflaten og renses for jord som fanges opp av verktøyet under boring. Deretter kan boret, frigjort fra kjernen, igjen senkes ned i hullet i brønnen for å fortsette boringen.

For å løfte til toppen demonteres borerørstrengen, bestående av et kjerneverktøy og stenger. Det vil si at de sekvensielt skiller stangen etter stangen til kjernerøret er fjernet fra tønnen.

Det beste alternativet for å utvikle en brønn for private eiere anses å være kjerneboring, ledsaget av spyling. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å ta prøver. Det viktigste er å raskt forme tønnen og rense den for slam. forberedelse av arbeid for kommende bruk.

Til vask kan du bruke hvilket som helst vann; vann fra en nærliggende dam eller elv er ganske egnet. Boring kan også gjøres tørt dersom en brønn bygges ut for sand. Vanligvis i dette tilfellet er et par bøtter med vann som borevæske nok til å avkjøle prosjektilet i bunnen.

Ved hjelp av kjerneteknologi bores hull i betong- og armerte betongkonstruksjoner, fundamenter og murvegger.

Når du arbeider i løs sand med lav fuktighet, anbefales det å tilsette flytende glass eller leiremasse til arbeidsløsningen for å styrke veggene i hullet. I alle fall, når en bore passerer gjennom en horisont med en ustabil struktur, vil det være berettiget å styrke brønnens vegger med foringsrør.

Teknologiske trekk ved prosessen

Under fordypningsprosessen er det mulig å justere rotasjonshastigheten til boret. Det skal bemerkes at boret lett kan overvinne lag av sedimentære bergarter ved lave hastigheter. Men ved passering av berggrunn kreves en økning i rotasjonshastigheten. Med kjerneboremetoden er det mulig å trenge gjennom lag av ulike sammensetninger og enhver hardhet.

Det er nødvendig å ta hensyn til det faktum at boreriggen må være plassert på et forberedt, utjevnet horisontalt sted. Penetrasjonsvinkelen kan justeres dersom diameteren på brønnen som utvikles ikke overstiger 1 meter. Vertikaliteten til utgravningen opprettholdes deretter av foringsrøret.

Foringsrør kan gjenbrukes dersom de fjernes fra gravingen umiddelbart etter graving. Et kjernerør er et gjenbrukbart prosjektil, som ikke kan sies om kroner. For boring i sedimentærhorisonten kreves det minst to, eller enda flere. Når du bygger en brønn på kalkstein, er det umulig å forutsi nøyaktig antall utslitte kroner.

For å forlenge levetiden til diamantbiten etter installasjon eller utskifting, må bunnen av brønnen behandles med en meisel. Dette tiltaket vil øke penetrasjonsraten betydelig

Boreriggen kan monteres på kjøretøy med høy kapasitet eller beltekjøretøy Spesial utstyr ved arbeid i vanskelige terrengforhold. Lettere mobilt utstyr kan brukes ved boring av vannbrønner med kjernemetoden.

Fordeler og ulemper med kjernemetoden

Takket være kronens punktvirkning langs radius, sikres nøyaktig skjæring og fremføring til overflaten av en solid kjerne. Teknologien er anvendelig for boring av berg opp til XII kategorier, kan du jobbe både vinkelrett og i vinkel.

En av de viktigste indikatorene for kjernemetoden er høy produktivitet og borehastighet.

I tillegg til dette kan følgende fordeler fremheves:

• Borevolumet ved bruk av spylevæske eller prosessvann er 85 %;
• Innføringen av aktive emulsjoner i arbeidsløsningen gjør det mulig å opprettholde brønnveggene i sin opprinnelige tilstand;
• På grunn av reduksjonen i aksiallaster på grunn av at berget ikke ødelegges på en kontinuerlig måte, oppnås en reduksjon i energikostnadene.
• Metoden lar deg jobbe med alle bergarter, inkludert basalt og granitt.
• Ved bruk av en prefabrikkert mobil maskin er det mulig å utføre arbeid på vanskelig tilgjengelige steder.

Sammen med sine fordeler har kjerneboring også sine ulemper:

• Ved arbeid i oppsprukket bergarter oppstår ofte kjernestopp, noe som fører til at røret må fjernes for å slå det ut.
• Ved passering gjennom harde bergarter blir biten fort matt på grunn av overoppheting og stikking. For å unngå dette er det nødvendig å bruke kjølevæske og redusere strømningshastigheten. Som et resultat avtar borehastigheten.
• Det lille tverrsnittet (opptil 200 mm) av boring tillater ikke bruk av kraftige nedsenkbar pumper.

Ved utvikling av vannbrønner, hvis en leireløsning brukes ved åpning av formasjonen, er det stor sannsynlighet for siltasjon av akviferen.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Video 1. Det innledende stadiet med å bore en brønn ved å bruke kjernemetoden:

Video 2. Kjerneboring av brønn i granittbergart:

Starten av kjerneboring av en brønn må innledes med en økonomisk kalkyle. Overholdelse av sikkerhetsstandarder og driftsregler for utstyr minimerer risikoen for utstyrssvikt, og sikrer dermed høy driftseffektivitet, borehastighet og reduserte økonomiske kostnader.

Vil du dele forviklingene ved kolonneteknologi som bare er kjent for deg? Har du nyttig informasjon om emnet for artikkelen? Skriv kommentarer i blokkskjemaet nedenfor, still spørsmål og legg ut bilder om emnet for artikkelen.