Скважина на воду как пробурить и обустроить своими руками

Скважинное бурение на воду – трудный и тяжёлый, но интересный и увлекательнейший труд. И, сегодня, один из самых доступных метод наладить самостоятельное водообеспечение: при теперешней стоимости воды для питья расходы на самостоятельную проходку, оборудование и обустраивание скважины окупятся менее чем за год. Если, конечно, не возить к речке бочку на тачке, рискуя прочно слечь с чем-то таким, от чего у докторов глаза над масками округлятся.

Земля и вода в ней – непростая природная система. Благодаря этому пошаговых инструкций и постепенных руководств по буровому делу нет смысла давать: все равно в глубине что-то да окажется нет так. Однако горняки давно уже научились одолевать практически любые неожиданности подземного мира. И в этой статье на основе этого опыта даются сведения, нужные начинающему буровику для того, чтобы если не первая, то вторая скважина собственными руками дала воду в необходимом количестве замечательного качества.

Куда пробурить?

Общая схема развития пластов с водой в природе показана на рис. Грунтовая вода питается в основном осадками, залегает в границах приблизительно 0-10 м. Верховые воды могут быть годятся для питья без глубокой обработки (кипячение, фильтрация через шунгит) лишь в некоторых случаях и при условиях постоянной проверки проб в органах санитарного надзора. Тогда, и для технических целей, грунтовую воду берут колодцем; дебет скважины в подобных условиях будет мал и очень нестабилен.

Развитие и виды пластов с водой

Скважина для воды самостоятельно бурится в межпластовые воды; выделено красным на рис. Водозаборную скважину, дающую воду самого лучшего качества очень долго, забурить собственноручно невозможно, даже в том случае, если есть в распоряжении детальная геологическая карта местности: глубина залегания, в основном, более 50 м и лишь крайне редко пласт подымается до тридцати метров. Более того, самостоятельная разработка и добыча артезианских вод решительно, до уголовной ответственности, воспрещена – это ценный ресурс природы.

Очень часто пробурить скважину самостоятельно получается в безнапорный пласт – пропитанный водой песок на глиняной подстилке. Такие скважины и называют скважинами на песок, хотя безнапорный слой воды может быть гравелистым, галечниковым и др. Безнапорные воды залегают приблизительно в 5-20 м от поверхности. Вода из них очень часто питьевая, но исключительно по результатам проверки и после раскачки скважины, см. дальше. Дебет невысокий, 2 куб. м/сутки считается замечательным, и несколько может колебаться в границах года. Обязательна отфильтровка песка, что затрудняет конструкцию и эксплуатацию скважины, см. дальше. Отсутствие напора ужесточает требования к насосу и всему водомерному узлу.

Напорные пласты лежат уже глубже, в диапазоне около 7-50 м. Водоносный пласт в данном случае собой представляет плотные водоупорные трещиноватые породы – глинистый грунт, известняк – или рыхлые, гравийно-галечниковые отложения. Вода самого лучшего качества выходит из известняков, и скважины такие работают намного дольше. Благодаря этому скважины водообеспечения из напорных слоев называют скважинами на известняк. Свой напор в пласте может доставать воду практически до поверхности, что намного облегчает обустраивание скважины и всю систему снабжения воды. Дебет большой, до 5 куб. м/сут, и стабильный. Песочный фильтр очень часто не требуется. В основном, первая же проба воды анализ проходит «на ура».

Примечание: а как выяснить, какой пласт в этом месте есть и доступен? Способы поиска воды для скважинного бурения в общем те же, что и во время строительства колодца. В Средней полосе РФ безнапорную воду почти всегда найдутся в границах первых 20 метров глубины.

Важные ситуации

Суффозионные проседания почвы

Первое: групповой неконтролируемый забор безнапорных вод может привести к т. наз. суффозии грунта, вследствие которой неожиданно и непредсказуемо появляются его провалы, см. рис.

Второе: опасная глубина самостоятельного бурения на равнинной местности в Российской Федерации составляет 20 м. Глубже – стоимость заказной скважины под ключ оказывается меньше прямых и косвенных затрат на «самобур». Плюс ко всему вероятность неудачи приближается к 100%

Третье: эксплуатационный период скважины во многом зависит от регулярности забора воды из нее. Если брать воды понемножку по мере расходования, то скважина на песок отслужит около 15 лет, а на известняк до пятидесяти лет и более. Если же иногда выкачивать все сразу либо, наоборот, брать периодически, то скважина иссякнет через 3-7 лет. Ремонт же и повторная раскачка скважины дело настолько трудное и дорогостоящее, что легче забурить новую. Если вас данное обстоятельство восхищает, имейте в виду – ремонтируют-то не трубу в земле, а водоносный пласт.

Если из этого исходить, уже можно предложить: обнаружив безнапорную воду не глубже 12-15 м, не нужно спешить довольствоваться, лучше пробуриться еще насколько возможно, чтобы выйти на известняк. А прекраснее всего не полениться и сделать разведочное бурение забивной скважиной, см. дальше. Сделать забивную скважину возможно практически за выходные, трудного и дорогого оборудования не потребуется. И она же может быть непостоянным источником водообеспечения, пока вы не определитесь по времени, наличным средствам и др. с неизменным.

Примечание: забивную скважину на воду называют забивным колодцем (подробно по ссылке). Пробить его можно практически из подвального помещения дома, как в ролике ниже:

Видео: забивной колодец в доме

Колодец или скважина?

То, что копка колодца неизмеримо более тяжелый, трудный и небезопасный труд, чем скважинное бурение, известно, как и то, что правильно подготовленный колодец ремонтопригоден. Однако есть между ними так же и существенная разница. Колодезную Воду вычерпывают, сколько земля даст, т.е. сколько из пласта натечет. А действие скважины сродни отбору крови из вены донора. Собственно поэтому служебный срок скважин ограниченный и они могут катастрофически скорректировать геологию местности. Колодец же способен давать воду десятилетия и века, а пробитый в каменистом грунте – тысячелетия, совсем не влияя на местную экологию и геологию. Благодаря этому приватные скважины на воду бурят, имея в виду в последующем либо соорудить коллективный артезианский водомерный узел (водозаборные скважины долговечные и в плане экологии неопасны), либо, собравшись с духом и средствами, вырыть колодец. Систему снабжения воды дома при этом возводят капитально, т.к. ей в общем только бы напор был, помимо определенных нюансов, см. дальше. А брошенную скважину тампонируют раствором бетона и землю вокруг нее возвращают на хозяйство.

Виды скважин

Буровая скважина собой представляет узкую длинную полость в горной породе – ствол. При бурении в ствол опускают буровой инструмент (буровой снаряд или же просто бур) на жёсткой сборной штанге из труб (буровая колонна или буровая штанга) или тросе. В стволе помещается труба или несколько концентрических труб – обсадка (case pipe, case string) – предохраняющая стенки ствола от обрушения и держащая давление породы. Обсадка может сидеть в стволе плотно или с некоторым промежутком – затрубным пространством; его наполняют засыпкой либо глиной (глиняный замок) или заливают бетоном. Нижний конец ствола может быть открытым, заглушенным или заканчиваться ступенчатым сужением – забоем. Внизу или в забое добычной скважины для жидких ископаемых делают заборное приспособление. Верхняя часть обсадки зовется оголовком скважины. Вокруг оголовка или в нем помещают комплекс приспособлений, составляющих обустраивание скважины. Из большинства конструкций скважин собственноручно проходят лучше всего виды, предоставленные на рис; более детальная схема скважины с обсадкой показана там же, поз. 5.

Конструкции скважин на воду

Бурение забивной скважины без копра

1 – забивная скважина. Буровая штанга, обсадка и буровой снаряд составляют единое целое; бур так и остается в земле. Проходят забивную скважину ударным способом, см. дальше. Копёр, комплект буровых инструментов и др. оборудование для скважного бурения с индивидуальной обсадкой для забивной скважины не потребуется, см. рис. с правой стороны. Скорость проходки доходит до 2-3 м/час, а максимальная глубина, достигнутая этим методом, будет примерно 45 м. Забивной скважины используют для устройства забивных колодцев, в особенности на дачном участке. Дебет забивной скважины невысокий, однако в летнее время достаточно стабилен. Срок ее службы не зависит от интенсивности и регулярности забора воды, однако непредсказуем: есть забивные колодцы, дающие воду вот уже больше ста лет, но может иссякнуть за шесть месяцев. Ремонту скважина-игла не подлежит, пройти ее можно лишь в не достаточно плотных и однотипных грунтах. Самый большой диаметр буровой штанги при бурении без копра – до 120 мм, что достаточно для насоса погружного типа калибром 86 мм.

Примечание: при бурении разведочной забивной скважины лучше обойтись примитивным фильтром, слева на рис.

2 – несовершенная скважина. Она как бы висит в пласте. Не просит тонкого знания геологии и способностей буровых работ, но дебет меньше и качество воды хуже максимально предпологаемого для этого пласта. Качество воды можно получить максимальное, если скважина внизу заглушена. Более того, возможно т. наз. стягивание бурового инструмента и обсадной трубы вглубь. «Самомобойные» скважины очень часто несовершенные; основная часть последующего материала касается их. Несовершенными бурят и скважины в мощных водоносных пластах, т.к. при заглублении в пласт уже на 1,5-2 м дебет стабилизируется и глубже практически не растет.

3 – абсолютная скважина. Обсадка опирается на кровлю подстилающего водоупорного пласта. Дебет и качество воды максимальны, однако для проходки совершенной скважины нужны точные знания здешней геологии и опыт буровика, иначе, самое первое, обсадку может натянуть в подстилающий пласт, если он пластичный. Второе, можно при бурении проколоть подстилку, и вода уйдет вниз; это очень важно в засушливых местах с тонкими пластами. Третье, всего 1 неверно забуренная абсолютная скважина способна причинить серьезный убыток здешней экологии.

4 – скважина с забоем. Бывает как совершенной, так и несовершенной. Забой делает легче обслуживание скважины и ее делает до определенной степени ремонтопригодной, но пробурить скважину с забоем должны опытные буровики согласно данным здешней геологии.

Примечание: в определенных источниках забой скважины называют зумпфом. Это ошибочно и по-немецки, забой скважины и зумпф колодца очень разные вещи.

Способы бурения

Собственноручно пробурить скважины можно следующими способами:

  1. Вращательным, или роторным – буровой снаряд крутится, вгрызаясь с породу;
  2. Ударным – по буровой штанге бьют, заглубляя буровой снаряд в породу, так бурят забивной скважины;
  3. Ударно-вращательным – штангу с буровым снарядом пару раз приподнимают и с силой опускают, разрыхляя породу, а потом вращают, забирая ее в полость снаряда, см. дальше;
  4. Канатно-ударным – специализированный буровой снаряд поднимают-опускают на канате, забирая им породу.

Все данные способы относятся к сухому бурению. При гидробурении процесс работы происходит в слое воды или особого бурового раствора, увеличивающего податливость породы. Гидробурение неэкологично, требует дорогого особенного оборудования и чрезмерного расхода воды. В непрофессиональных условиях его используют крайне редко, в очень упрощенном и ограниченном виде, см. дальше.

Сухое бурение, помимо ударного без обсадки, бывает только прерывистым, т.е. бур приходится то опускать в ствол, то доставать из него, чтобы подобрать породу из бура. В профессиональном гидробурении размельченная порода выносится отработанным буровым раствором, но любителю необходимо твердо знать: пройти за 1 цикл бурения ствол на глубину, большую длины рабочей части инструмента, нельзя. Если даже пробурить шнеком (см, дальше), его необходимо подымать и вытряхивать породу из витков максимум через 1-1,5 м проходки, иначе дорогой инструмент нужно отдать земле.

Установка обсадки

Удержание обсадной трубы от самопроизвольного осаживания

У внимательного читателя, возможно, уже появился вопрос: а как ставят в ствол обсадку? Или, как поднимают/опускают бур, который, как правило, обязан быть шире ее? В профессиональном бурении – любыми способами. Самый устаревший иллюстрирует рис. с правой стороны: ось вращения инструмента смещают касательно его продольной оси (обведено красным), а режущую часть исполняют несимметричной. Шейку бура делают конусообразной. Все это, конечно очень тщательно просчитывается. Тогда в работе бур описывает окружность, выходящую за обсадку, а при подъеме его шейка скользит по ее краю и бур проскальзывает в трубу. Это требует мощного точного привода буровой колонны и ее хорошего центрирования в обсадной трубе. По мере заглубления обсадку наращивают сверху. Поклонникам непростая специальная техника недоступна, благодаря этому ставить обсадные трубы им возможно следующими способами:

  • Бурят «обнаженный», без обсадки, ствол на полную глубину буром большего, чем обсадная труба, диаметра, а потом опускают в него обсадные трубы. Чтобы вся колонна не ухнула вниз, пользуются 2-мя бурильными воротами: одним удерживают уже ушедшую в скважину трубу, см. рис. с правой стороны, а второй ставят на новую, перед тем как снять первый. Собственно тогда колонну осаживают в ствол, если сама уже не идет. Данный способ часто применяется любителями на очень плотных, адгезирующих (прилипчивых) и связных (не сыпучих) грунтах на глубину до десяти метров, но сколько скважин при этом обрушилось, сколько буров и обсадки было потеряно – статистики нет.
  • Бур берут с меньшим диаметром, а нижнюю обсадную трубу делают с расходящимися заточенными зубьями (коронкой) или снабжают режущей юбкой. Забурившись на 1 цикл, бур полнимают, а трубу принудительно осаживают; коронка или юбка срезают остатки грунта. Данный способ замедляет бурение, т.к., перед тем как начать новый цикл, необходимо желонкой (см. ниже) подобрать осыпавшийся грунт, но лучше, делает легче засыпку гравием затрубного пространства и дает возможность применить внешний песочный фильтр, см. дальше.

Буровой инструмент

Сейчас посмотрим, каким буром какой грунт и каким вариантом необходимо пробурить, см. рис. с правой стороны:

Буровой инструмент для ручного бурения

  1. Шнековый бур, или же просто шнек – для роторного бурения связных однотипных грунтов обыкновенной плотности; просто – для земли, глинистых грунтов, немножко влажных супесей, мягких глин. В отличии от садового бура бур-шнек двухзаходный, иначе асимметрия усилия сопротивления грунта уведет бур в сторону и он застрянет;
  2. Бур-стакан, или буровой снаряд Шитца – для связных, но вязких, сильно облипающих грунтов, в которых шнек застревает. Бурение – канатно-ударное;
  3. Ложковый бур – для сыпучих и рыхлых грунтов, которые не держатся в витках шнека и в стакане. Бурение – ударно-вращательное или вращательное;
  4. Желонка – для очистки ствола от осыпавшегося грунта, ила, и т.п. очень сыпучей или плывущей мягкой полужидкой породы. Бурение – канатно-ударное;
  5. Чертежи самодельных буров для скважин

    Как говорят, тьфу-тьфу-тьфу через левое плечо, и упаси боже, чтобы вам не потребовалось – буровое долото для разбивания валунов. Поперечное сечение – пластина с закругленным гранями. Калибр – диаметр внутри обсадки минус 3-5 мм. Бурение – ударное штангой.

Режушие кромки всех буров делаются из закаленной стали. Чертежи самодельных бура-стакана, аналога ложкового бура (режущие лопасти ставятся пропеллером под угол 3-10 градусов) и схема желонки показаны на отпечаток. рис. с правой стороны. Наружные диаметры этих всех буров разрешается менять смотря по калибру скважины.

Как бурят?

Буровые мобильные установки, разрешающие забуриться прямо «с земли», вроде той, что на рис. слева,

Мобильная буровая установка

в аренду, к сожалению, не собираются сдаваться: управление ими требует профессиональной подготовки а самый факт владения, пускай и временного – лицензии на буровые работы. Благодаря этому начинать нам придется по старинке, по-горщицки – с самодельного копра, если только не бьется бабой скважина-игла.

Копёр

Самый простой копёр – тренога из бруса или труб профильных в виде равностронней трехгранной пирамиды – тетраэдра, поз. 1 на рис. ниже. Эта конструкция достаточно прочна и жестка при минимальном расходе материала. Высота тетраэдра равна 0,8165 длины его ребра, т.е. из обыкновенных 6-м бревен с учетом заглубления ног копра в почву выйдет тренога высотой около 4,5 м, что даст возможность использовать колена обсадной трубы до трех метров длиной. Вообще-то высоту копра берут на 1,2-1,5 м выше самой большой длины того, что будет спускаться в ствол.