Ручное бурение скважин на воду: как можно пробурить водозаборную выработку вручную

Не все владельцы загородных участков готовы выкладывать большие суммы на привлечение мастеров, специализирующихся на устройстве гидротехнических сооружений. Можно ли выполнить работу своими руками и как произвести ручное бурение скважин на воду с использованием средств малой механизации, рассмотрим более подробно.

Содержание статьи:

• Виды скважин и их особенности
  • Колодец абиссинского типа
  • Особенности скважин на песок
  • Глубинная артезианская скважина
• Способы самостоятельного бурения
  • Ручной шнековый метод
  • Технология колонкового бурения
  • Ударно-канатный способ
  • Ударно-вращательный метод
• Пошаговая технология бурения шнековым способом
  • Подготовка необходимых инструментов
  • Изготовление шнека из подручных материалов
  • Проведение буровых работ
• Видео-рекомендации по бурению скважин своими руками

Виды скважин и их особенности

Собственный источник воды – отличная возможность обеспечить себя и своих близких чистой живительной водой и удовлетворить хозяйственные потребности. Путем бурения и обустройства скважины решить проблему водоснабжения можно на несколько десятков лет вперед.

Выбор способа бурения и объем работ по обустройству скважины зависит от типа гидротехнического сооружения.

Колодец абиссинского типа

Если вода на участке расположена предположительно на глубинах 10-15 метров, то выгоднее и проще устроить абиссинский колодец. Гидротехническое сооружение этого типа использует водоносный слой, расположенный над водонепроницаемой глинистой прослойкой. Питается водонос за счет инфильтрации атмосферных осадков и вод близлежащих водоемов.

Простую в исполнении скважину-иглу может пробурить даже начинающий умелец, который только осваивает базовые навыки буровых работ

Сравнительно неглубокая узкая скважина представляет собой колонну толстостенных труб ВГП диаметром 50 — 80 см.  В нижнем, самом первом звене колонны устроен специальный фильтр путем сверления с стенках трубы отверстий. Трубы выполняют функцию ствола, дополнительной обсадки абиссинская скважина-игла не требует. Ее не бурят, а погружают в грунт посредством забивки.

Компактные размеры гидротехнического сооружения абиссинского типа позволяют размещать его практически на любом свободном месте придомовой территории. Самым распространенным способом пробивания этого типа гидротехнического сооружения является ударное бурение.

Особенности скважин на песок

При глубине залегания водоносного горизонта до 30 — 40 метров, распространенного в рыхлых, несвязных отложениях, сооружают песчаную скважину. Ее называют так, поскольку она добывает воду из насыщенных водой песков.

Пятидесятиметровая глубина источника не способна гарантировать кристальную чистоту воды, а потому содержимое скважины следует проверять лабораторным путем на наличие химических соединений

Водоносный слой скважины на песок располагается всего в трех-четырех десятках метров от поверхности. И чтобы достичь его редко приходится проходить твердые — скальные и полускальные породы. А потому провести бурение песчаной скважины вручную не составит труда, если применить один из описанных ниже способов.

Глубинная артезианская скважина

А вот планируя пробурить артезианскую скважину, собственными силами не обойтись. Артезианская вода распространена по трещинам в непроницаемых скальных и полускальных породах на глубине порядка 40 -200 метров.

С задачей бурения скважины на известняк способны справиться лишь профессионалы, владеющие необходимыми знаниями и имеющие в распоряжении специальное оборудование для бурения

Чтобы определить глубину залегания воды им следует ориентироваться на данные гидротехнических сооружений подобного рода, пробуренных невдалеке от предстоящего места проведения работ.

Поскольку артезианская скважина способна обеспечить водой сразу несколько участков, буровые услуги удобно заказывать в складчину. Это позволит существенно сэкономить на бурении и обустройстве источника водоснабжения.

Способы самостоятельного бурения

Ручной шнековый метод

Бурение с использованием шнека – один из самых распространенных и доступных в исполнении способов. Он эффективен при устройстве скважин, глубина которых не превышает 40 м.

Шнек представляет собой винтообразный стержень, оснащенный буровым наконечником и расположенными под углом стальными лопастями

Суть способа заключается в том, что шнек, подобно штопору ввинчивают в грунт. По мере заглубления в почву винтообразный стержень разрушает слои, и его металлические лопасти выносят на поверхность отработанную землю.

Шнеки, применяемые для бурения скважин вручную, бывают двух типов:

• Стержни, режущие лопасти к которым приварены под прямым углом.
• Конструкции, лопасти к которым приварены под углом в 30-60°.

В работе более удобны конструкции второго варианта исполнения. Благодаря расположению лопастей под углом измельченный грунт не опадает внутрь скважины, а полностью извлекается на поверхность.

Чтобы облегчить ручной труд и ускорить процесс, можно использовать малогабаритные шнековые установки.

Такая техника особо эффективна в том случае, если работа предстоит со сложными грунтами, в составе которых присутствуют включения скальных пород

Малогабаритные шнековые установки работают по такому же принципу, что и ручной бур, но приводятся в действие с помощью электродвигателя.

Технология колонкового бурения

Колонковое бурение выполняют с помощью специального инструмента в виде трубы, оснащенной коронкой. Специфика бурения и диаметр трубы, который не превышает 160 мм, позволяет работать достаточно быстро. За день работы в зависимости от плотности породы можно пройти до нескольких десятков метров.

С помощью узла крепления, расположенного в верхней части колонковой трубы, наращиваются полутораметровые штанги по мере заглубления инструмента. Наращивание осуществляют поэтапно, формируя из снаряда со штангами технологическую колонну.

Коронку изготавливают из прочного металла. Края коронки затачивают так, чтобы ее резцы легко справлялись с плотными породами. Форма и размер используемых коронок определяется физико-механическими характеристиками породы.

По мере вращения труба, оснащенная коронкой, заглубляется в породу и образует отверстие под скважину соответствующего диаметра

Имея дело со сверхтвердыми скальными породами, перед погружением трубы сначала используют долото. Затем с помощью коронки пробуривают скважину, а забившийся в снаряд колонковой трубы шлам поднимают на поверхность.

В процессе ручного бурения скважины колонковым способом для укрепления стенок сооружения в ствол во время бурения устанавливается колонна обсадных труб.  Для облегчения процесса проходки внутрь снаряда периодически подают чистую воду или глиняной раствор.

Ударно-канатный способ

Способ предполагает разбивание грунтов посредством опускания с двухметровой высоты тяжелого бурового инструмента. Для этой цели используют буровую конструкцию, основными элементами которой выступают:

• тренога, которую размещают над местом бурения;
• блок с лебедкой и тросом;
• забивной стакан, прикрепленный к концу троса.

Применение лебедки позволяет снизить физические нагрузки, а задействование вращающих вал мотора с редуктором – автоматизировать процесс.

Забивной стакан, выполненный из металлической трубы, должен иметь хорошо заточенную режущую кромку, которая способна разбивать даже твердые породы. Для разбивания чрезмерно плотных грунтов в качестве утяжелителя стакана используют дополнительную стальную штангу, фиксируя ее чуть выше буровой конструкции. Рыхлые породы извлекают желонкой.

С силой опускаясь на участок бурения, инструмент разбивает породу, а расположенная в нижней части режущая желонка захватывает шлам и выводит на поверхность

Стакан освобождают от захваченного им грунта через его дно, простукивая стенки снаряда кувалдой. Очищение желонки осуществляют через расположенное в ее верхней части технологическое отверстие.

Работу выполняют в такой последовательности:

В выбранном месте выкапывают яму размером 1х1 метр при глубине в 0,5 метра.

В центр ямы под прямым углом устанавливают садовый бур. Путем проворачивания инструмента вокруг своей оси заглубляют его в грунт. По мере необходимости винтовой стержень наращивают трубой, фиксируя ее посредством болтового соединения.

После появления мокрого песка бур извлекают. Вместо него в отверстие устанавливают специально собранную конструкцию из обсадных труб, которую забивают кувалдой.

Обрушенную в период установки обсадки породу извлекают желонкой. Каждый раз снаряд при внедрении в пласт породы захватывает и удерживает ее часть.

По мере заглубления обсадной трубы ее  наращивают очередным отрезком аналогичного диаметра. Отрезки свинчиваются или свариваются между собой с целью получения единого герметичного ствола.

Для заглубления обсадку аккуратно проворачивают и прислушиваются к издаваемым звукам. Скрежет будет возникать при трении крупнофракционного песка, шелест – мелкофракционного, тишина – при прохождении глинистого грунта.

Для бурения рыхлых пород, таких как неплотный песок, галечник, гравий, применяют желонку. Глинистые породы и плотные пески проходят проходят стаканом.

После выполнения ряда последовательных ударов стакан или желонку поднимают на поверхность, извлекая из него грунт. После этого цикл работ повторяют.

Как и в предыдущих методах для облегчения процесса ручного бурения скважины в отверстие заливают глиняную смесь или воду, а затем с помощью специального ковша извлекают обратно. При появлении шума в процессе бурения скважину следует залить водой. Если вода будет уходить медленно, трубу следует еще заглубить на полметра, если же быстро – всего лишь на 20-30 см.

Ударно-вращательный метод

Главным отличием этого метода является то, что буровая установка параллельно выполняет как ударные, так и вращательные движения. Такой подход позволяет ускорить процесс бурения. Особо эффективен этот метод при необходимости обустройства гидротехнического сооружения, ели геологический разрез в местности неоднороден.

Ударно-вращательный метод также предполагает задействование треноги, с помощью которой намного проще погружать, а затем извлекать бур на поверхность

Ударно-вращательный и ударно-канатный способы бурения эффективны при устройстве скважин в рыхлых грунтах, частицы которых не связаны между собой. Оба метода пригодны для бурения и извлечения глинистых грунтов: супесей, суглинков.

При проходке в сыпучих породах из-за недостаточной связи частиц грунта между собой на этапе возведения скважины велика вероятность осыпания ее стенок. Поэтому скважины на песок в обязательном порядке оборудуются обсадкой и фильтрами, пресекающими попадание крупных включений в извлекаемую воду.

Пошаговая технология бурения шнековым способом

Среди всех перечисленных методов шнековый по праву считается самым простым. Но стоит учитывать, что он эффективен только при бурении рыхлых и глинистых грунтов.

Подготовка необходимых инструментов

Перед тем как пробурить скважину вручную, необходимо подготовить инструменты:

• бур или малогабаритную шнековую установку.
• буровую вышку с лебедкой.
• комплект из 3-4 штанг.
• обсадные трубы.

При необходимости обустройства скважины на глубине свыше 8 метров для облегчения погружения бура и последующего его извлечение из ствола скважины оборудование закрепляют на вышке.

Буровую вышку можно соорудить из деревянных брусьев или металлических труб, собрав из них конструкцию в форме треноги

Размер треноги по пропорциям должен соответствовать высоте секции бурильной колонны. Для создания конструкции брусья укладывают в виде треугольника и фиксируют посредством болтового или сварочного соединения. В них проделывают отверстия для вставки металлической трубы, которая будет выполнять функцию опоры. Размеры основания определяются только устойчивостью конструкции.

В верхней части конструкции дополнительно оборудуют отверстие, через которое будет проходить штанга.

Чтобы предохранить ствол скважины от разрушения и осыпания стенок, устанавливают обсадную колонную из труб, которые обладают высокой несущей способностью к сдвигающим и сжимающим пластовым нагрузкам. Для работы используют трубы, выполненные из металла, асбестоцемента или полимеров.

Для создания обсадной колонны удобно использовать трубы, оснащенные резьбовым соединением на внешней и внутренней поверхности

Сегменты таких элементов при сборке конструкции легко вкручивать друг в друга без задействования дополнительных сборочных единиц.

Изготовление шнека из подручных материалов

Материалом для изготовления винтообразного стержня может выступить труба d100мм. Для этой цели лучше использовать трубы из высококачественной стали, толщина стенок которых составляет не менее 5 мм. Верхняя часть конструкции должна иметь:

• на верхнем конце винтовую резьбу с внешней стороны для соединения со штангой;
• на нижнем конце – винтовой шнек с количеством витков не менее двух.

Для облегчения процесса прокручивания бур к верхнему отрезу трубы приваривают рукоять длиной в 1,5 метра. Переходным элементом между рукоятью и разборными штангами будет выступать тройник, оснащенный внутренней винтовой резьбой.

Режущие лопасти бура изготавливают из полос листового металла толщиной в 2-2,5 мм, которые приваривают к трубе на равноудаленном расстоянии

Из трубы аналогичного диаметра изготавливают штанги длиной по 1,5 метра:

• первая штанга с наружной винтовой резьбой на нижнем конце для присоединения бура;
• все последующие штанги с резьбой на обоих концах аналогичного размера.

Соединительные муфты должны иметь такие же параметры резьбы. По мере необходимости наращивания конструкции их просто привинчивают к шнеку, предварительно открутив рукоять.

Некоторые мастера в качестве шнека используют ледовый бур. Нож инструмента в этом случае выполняет функцию режущих лопастей шнека. Штанги для наращивания изготавливают отдельно.

Чтобы использовать инструмент в качестве бура и иметь возможность с его помощью достигать больших глубин, для наращивания из труб d25 мм изготавливают штанги

Стараясь усовершенствовать инструмент, некоторые умельцы к заводским кромкам импровизированного шнека дополнительно приваривают усиленные резцы.

Проведение буровых работ

На месте обустройства скважины выкапывают шурф размером 150х150 см. Он необходим для того, чтобы обеспечить устойчивость вертикально установленной трубе. Чтобы стенки углубления не осыпались, их укрепляют отрезами доски или кусками ДСП.

В углубление погружают бур и, держа инструмент за рукоять, начинают постепенно ввинчивать в почву по направлению движения часовой стрелки

В углубление погружают бур и, держа инструмент за рукоять, начинают постепенно ввинчивать в почву по направлению движения часовой стрелки. Эту работу удобнее выполнять вдвоем: первый будет прокручивать рукоять инструмента, а второй – надавливать на него сверху.

После прохождения первого метра начинают формировать ствол сооружения диаметром не менее 12-15 см. Для этого в углубление опускают обсадную трубу. Диаметр трубы должен быть чуть больше размера лопастей бура. В дальнейшем забивание труб производят параллельно с углублением скважины.

После заглубления бура на 1,5-2 метра вращать инструмент самостоятельно будет уже довольно тяжело. Облегчить работу поможет использование трубных ключей и других захватных приспособлений.

После прохождения каждых трех-четырех метров винтовой стержень следует извлекать на поверхность, а его пасти очищать от земли

Когда наступит тот момент, что буровой инструмент при погружении будет заглубляться на всю высоту, его следует «нарастить». Для этого к нему посредством резьбового соединения или надставки «пальца-стержня» фиксируют штангу. На этом этапе важно обеспечить прочность соединения элементов. Чтобы упростить себе задачу определения пройденной глубины, наращенные штанги желательно маркировать.

В ходе прохождения слоев продолжают формировать обсадную колонну, не забывая проверять вертикальность ствола. Даже минимальное искривление может препятствовать свободному опусканию обсадных труб. Поэтому, если в ходе работы бур начинает биться об стенки обсадной колонны, для корректировки вертикальности ствола между почвой и обсадной трубой забивают деревянные клинья.

Работы продолжают до тех пор, пока грунт, доставляемый на поверхность, не будет влажной. Это укажет на то, что водоносный пласт расположен уже близко. Чтобы преодолеть водоносный горизонт, останется лишь немного углубиться.

Обсадную колонну можно, но нежелательно монтировать и после завершения бурения. После установки обсадной трубы в пробуренный полностью ствол из скважину снова нужно будет извлекать обрушенный грунт, но действовать уже придется желонкой.

Чтобы наращиваемая обсадка не опустилась в ствол до момента присоединения очередного отрезка, ее удерживают хомутом

Для временной фиксации  обсадной колонны, устанавливаемой в пробуренный ствол, следует использовать приспособление в виде хомута, оснащенного рукоятками. Он не даст обсадке опуститься в выработку раньше, чем будет присоединен очередной отрезок обсадной трубы.

Но стоит отметить, что этот способ далеко не самый рациональный, поскольку требует длительной расчистки забоя от шлама. При формировании колонны не стоит опускать трубы до дна скважины. Они не должны доходить до самой нижней точки дна приблизительно на полметра.

Для формирования обсадной колонны пластиковые трубы вводят последовательно, соединяя элементы по мере заглубления

Для облегчения процесса бурения с помощью шнека специалисты рекомендуют время от времени проводить промывку водой. Струя, закачиваемая насосом в полость обсадной трубы, будет вымывать отвал на поверхность.

Видео-рекомендации по бурению скважин своими руками

Бурение скважины ударно-канатным способом:

Тонкости изготовления шнека своими руками:

Желающим знать, как грамотно пробурить водозаборную скважину вручную, мы привели проверенные на практике методы. Нужно подобрать оптимальный способ бурения, серьезно подойти к выбору необходимого оборудования, а при проведении бурения строго следовать советам опытных мастеров. Результатом приложенных усилий станет собственноручно обустроенный источник водоснабжения, обеспечивающий чистой водой всех домочадцев.