Работы по бурению

В строительстве при сооружении свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов, производстве взрывных работ, инженерных изысканиях, водопонижении и водоснабжении населенных пунктов и многих других специальных работах применяются буровые работы.

В процесс бурения входит комплекс операций, связанный с устройством выработок цилиндрической формы методом механического или физического воздействия на грунт (породу).  Это могут быть скважины, шпуры. К физическим методам бурения относятся: термическое, гидравлическое, взрывное и др. Однако эти методы, кроме взрывного и термического, не получили еще практического применения. В строительной практике, в основном, применяются методы механического бурения: вращательное, ударно-канатное, ударно-вращательное и вибрационное.

Эффективность буровых работ зависит от породы, т.е. ее физико-механических свойств. К этим свойствам можно отнести: твердость, абразивность, механическая прочность, трещиноватость и др. В строительном производстве в соответствии с СНиП принята классификация горных пород на 11 групп по буримости, показателем которой является время бурения 1 м длины шпура при установленных стандартных условиях бурения. В большинстве случаев бурение со строительными целями ведется в мягких и рыхлых породах (грунтах) I-IV групп.

Берение классифицируется по характеру образования буровых выработок. Оно может осуществляться сплошным забоем и колонковое. В первом случае всю породу в скважине сначала разрушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком. Колонковое бурение обычно применяется в разведывательных целях, так как оно позволяет исследовать породу ненарушенной структуры.

Технологический процесс механических буровых работ складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок скважины и вспомогательных операций. Грунт в забое разрушают ударами, резанием, истиранием, сколом и комбинированным способом (например, ударно-вращательным). Буровой наконечник приводится в действие вращением, сбрасыванием (при подвеске на канате или штанге), принудительным внедрением в породу забивкой, вибрацией, вдавливанием и т. д.

Порода транспортируется циклично при извлечении бурового яда, непрерывно - шнеком, а также промывкой скважины глинистым раствором или водой, продувкой воздухом. Крепление стопок скважины в слабых породах происходит в результате уплотнения за счет гидростатического давления подаваемой в скважину воды или глинистого раствора, опусканием в скважину обсадных труб, «расхаживанием» бурового снаряда, В зависимости от принятой технологии выполнения указанных операций классифицируются методы буровых работ, а также буровые станки и оборудование.

1. Технология ударного бурения

Различают два вида ударного бурения: канатное и штанговое.

При канатно-ударном способе бурения порода разрушается падающим на забой с определенной высоты буровым снарядом, подвешенным на канате. Эффективность разрушения породы и нить проходки скважины зависят от веса бурового инструмента, высоты его подъема над забоем, частоты ударов, формы и качества заправки лезвия долота, крепости и; абразивности проходимых пород, количества шлама на забое скважины.

Относительный вес инструмента, т. е. вес, отнесенный к 1 см диаметра долота, должен быть в пределах 40-50 кг в породах средней крепости и 50-60 кг - в крепких породах. Тип долота принимается в зависимости от породы. Для бурения гнилистых пород применяется долото двутаврового сечения, твердых - округляющие или копытообразные долота. Крестовые долота применяются редко, лишь для проходки твердых трещиноватых пород.