الحفر الأساسي للآبار: التكنولوجيا والفروق الدقيقة في العمل
واحدة من أكثر الطرق إنتاجية واقتصادية لتشكيل أعمال المناجم هي الحفر الأساسي. يتم استخدامه في التنقيب عن المعادن والجيولوجيا الهندسية.بالإضافة إلى ذلك، هذه هي الطريقة الأسهل والأسرع للوصول إلى المياه الجوفية لتنظيم إمدادات المياه.
سوف تتعلم كل شيء عن تفاصيل الحفر الأساسي والأدوات اللازمة لتنفيذه وميزات التطبيق من مقالتنا المقترحة.
محتوى المقال:
نطاق تطبيق الحفر الأساسية
الحفر الأساسي هو طريقة تتيح لك تحديد عمق السقف وقاعدة طبقات التربة بأكبر قدر من الدقة، وكذلك مستوى عمق منسوب المياه الجوفية.
تستخدم تكنولوجيا الحفر الأساسية على نطاق واسع في الصناعات التالية:
- إمدادات المياه في المجالات الصناعية والخاصة. يتم حفر الآبار لإمدادات المياه الخاصة وتنظيم سحب المياه لقرى بأكملها أو مجمعات سكنية بشكل فعال عن طريق الحفر الأساسي نظرًا لحقيقة أن الحفر يخترق بسهولة أعماق كبيرة. الأداة الأساسية قادرة على رفع أي صخور مدمرة تقريبًا باستثناء التربة المشبعة بالمياه والفضفاضة وغير المتماسكة (الرمل والحصى والحصى)؛
- الاستكشاف الجيولوجي في صناعة التعدين. عندما تمر الصخور، يحدث تأثير نقطي على الأرض على طول نصف قطر الدوران. بمعنى آخر، باستخدام مقذوف يشبه الأنبوب من الناحية الهيكلية، يتم حفر كتلة صلبة من الصخور دون الإضرار ببنيتها وحالتها.
- بناء. إجراء البحوث الجيوتقنية لدراسة الخواص الفيزيائية والميكانيكية للتربة وحالة الصخور. تتيح التكنولوجيا الأساسية التعرف بدقة على المياه الجوفية وأخذ عينات من المياه لدراسة مدى عدوانيتها تجاه الخرسانة.
أثناء حفر اللب، يتم استخراج اللب - عمود من التربة أو طبقات التربة المجاورة. ويتميز اللب ببنية طبيعية صلبة، مما يضمن إجراء تحليل شامل للصخور المدروسة. يتيح لك الحفر باستخدام أنبوب أساسي تحديد عمق الصخور بأعلى دقة لأغراض الدراسة.
إن استخدام المثقاب الأساسي في البناء يسهل العمليات ويسرعها بشكل كبير. يتم دفع الكومة بسهولة إلى الحفرة المُجهزة باستخدام مثقاب أساسي أو تركيب هيكل خرساني مسلح جاهز. يتيح لك الحفر الأساسي إنشاء ثقوب أسطوانية في الهياكل المصنوعة من الطوب والخرسانة.
تكنولوجيا العمل والمعدات
هناك طريقتان معروفتان لاستخدام المثقاب الأساسي: العمل مع إمداد السائل إلى الحفرة السفلية أو العمل جافًا، أي بدون سائل الحفر.
يتم استخدام الحفر دون استخدام سائل الحفر إذا كانت التربة غير المتماسكة مشبعة بالرطوبة الطبيعية بكميات كافية للاختراق والاستخراج. لا يتم أيضًا توفير المياه إلى عمود الحفر عند القيادة عبر الطين/الطين البلاستيكي السائل والبلاستيك الناعم والمقاوم للحرارة، والطين الرملي الصلب والبلاستيك.
ويجب استخدام السائل عند حفر الصخور الصخرية وشبه الصخرية.في حالة عدم وجود الماء، في هذه الحالة، يحدث التعميق أبطأ بكثير. بالإضافة إلى ذلك، فإن احتمالية الفشل المبكر للقمة تزيد بشكل كبير، وبالتالي يعتبر الحفر الجاف أكثر تكلفة.
عند الحفر باستخدام سائل الحفر، يزداد معدل التعميق بشكل ملحوظ. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هذه الطريقة عند حفر الآبار بعمق كبير. وهذا يسمح بإكمال العمل في أقصر وقت ممكن مع الحد الأدنى من خطر تلف التاج.
يتم أيضًا توفير المياه تحت ضغط عالٍ إلى القاع أثناء تطوير البئر في التربة الرخوة غير المتماسكة، إذا لم يكن أخذ العينات الأساسية مشكلة. في هذه الحالة، يتم غسل الوجه ببساطة بتيار من الماء، وتحرير عمود المنجم من التربة المدمرة.
مبدأ التقنية الأساسية
العنصر الرئيسي في الحفر الأساسي هو جزء القطع المدمر المثبت على قاعدة الأنبوب الأساسي. يسمونه التاج. لحفر الصخور، يتم استخدام تيجان خاصة مجهزة بقواطع الماس.
إنها لقمة الماس التي تضمن مرور المثقاب دون عوائق تقريبًا إلى أعماق كبيرة عند دفع أعمال سحب المياه إلى الحجر الجيري. وهذا هو، عند تطوير الآبار المدفونة في الصخر، في شقوقها، نتيجة للتكثيف منذ قرون، تم تشكيل احتياطيات من أنقى المياه الجوفية.
يتم قطع الصخور باستخدام قليل من الدوران بسرعات عالية. يمكن تعديل سرعة دوران المثقاب حسب كثافة التربة التي يتم تطويرها. يقوم التاج "بقطع" التربة فقط على طول حافة نوع من الأسطوانة، حيث يتم ضغط الجزء المركزي منها في الأنبوب الأساسي.
لاستخراج اللب، يتم رفع لقمة الحفر إلى السطح. يتم نفخ التربة التي تم التقاطها بها حرفيًا من الحفر الأساسي بواسطة تيار من الهواء يتم توفيره للجزء العلوي من الأنبوب. يتم تسريع عملية النفخ عن طريق النقر على المقذوف بمطرقة ثقيلة.
عند المرور عبر الصخور الصلبة، تتمتع أدوات الحفر الأساسية بإنتاجية أكبر من لقم المصفوفة والأسطوانة. ويرجع ذلك إلى سرعة الدوران العالية للحفر، مما يقلل من مقدار جهد التطوير المطلوب.
بالإضافة إلى ذلك، فإن القطع تدمر الصخور تمامًا، والتي سوف تحتاج إلى "استخراجها" باستخدام أداة الكفالة أو يجب توفير الماء بالضغط لغسل الوجه. في الواقع، سيتعين عليك المرور عبر نفس القسم مرتين، أو حتى ثلاث مرات: أولا قم بتدميره، ثم قم بمسحه. تتيح لك التكنولوجيا الأساسية المرور عبر الوجه ومسحه دفعة واحدة.
الآلات ومعدات الحفر
يتم تحديد اختيار الآلة أو جهاز الحفر حسب الغرض من البئر وقطره. تحدد شعبية طريقة الحفر الأساسية إنتاج منصات وآلات الحفر في جميع أنحاء العالم. تعتبر الجرارات والشاحنات والمركبات الصالحة لجميع التضاريس مناسبة للحفارات المخصصة للحفر الاستكشافي.
في أغلب الأحيان، يتم تركيب معدات الحفر على السيارات الكلاسيكية من ماركات MAZ وKAMAZ وUral. ومع ذلك، هناك خيارات تركيب للمعدات الأخف وزنا، والتي تستخدم لحفر آبار المياه في البناء الخاص.
في الحفر الدوار اليدوي تم استبدال الأنبوب الأساسي بسابقه التاريخي - الزجاج. هذا المقذوف عبارة عن نسخة مختصرة من الأنبوب الأساسي ذو الحافة المدببة على النعل. يتم تثبيت الزجاج في الأرض يدويًا أو باستخدام مثقاب محرك ويتم إزالة كل ما هو معبأ فيه إلى السطح.
معدات حفر وترتيب الآبار
عند تنفيذ الحفر الأساسي، تحتاج إلى معدات تسمح لك بالعمل في العمق وتطوير واستخراج مجموعة واسعة من أنواع الصخور. أثناء العمل، يجب ضمان الرفع الدوري للمواد التي دمرتها القذيفة إلى السطح.
مجموعة قياسية من أدوات الحفر
لأداء عمل عالي الجودة تحتاج إلى:
- قذائف الأساسية. يتم استخدامها لكل من الحفر الأفقي والحفر العمودي. باستخدام الأنابيب الأساسية القياسية، من الممكن الحفر بزاوية تصل إلى 45 درجة. يمكن استخدام المثاقب الأساسية ذات الجدران الرقيقة حصريًا للحفر الأفقي بدون خنادق عند وضع الاتصالات.
- التيجان. هذه أداة لتكسير الصخور يتم تركيبها في أنبوب أساسي لتسهيل قطع النوى في الصخور. تستخدم القطع النحاسية لحفر التربة الرسوبية المتماسكة وغير المتماسكة. يتم إنتاج لقم الكربيد ذات قواطع الماس لحفر الصخور وتشكيل ثقوب في الجدران الخرسانية والأسفلتية والطوبية.
- أنابيب غلاف الصلب. ضروري لغلاف الحفريات - تشكيل حفرة البئر، التي يتم إجراؤها بالتزامن مع تعميقها. قطرها يساوي قطر البئر. يتم اختيار غلاف سحب المياه مسبقًا، مع التركيز على قطر الأنبوب الأساسي والمضخة المخطط استخدامها في البئر.
- الحدائد. هذه أنابيب ضيقة ملتوية معًا. تستخدم لتمديد سلسلة الحفر. ببساطة، يتم ربطها بالتناوب إلى الجزء العلوي من الأنبوب الأساسي بحيث يمكن نقل الحركة الدورانية إليه على عمق أكبر من ارتفاع المقذوف. ارتفاع الأنبوب الأساسي + ارتفاع سلسلة الحفر = عمق الحفر.
- المترجمين. ضروري لضمان ربط الوصلات الملولبة ذات الأقطار المختلفة الموجودة على قضبان الحفر، الدوارات، تنظيف الأختام والمكونات الأخرى.
- تنظيف المقابس والأختام. بمساعدتهم، من الممكن رفع التربة المدمرة إلى السطح، إذا لم تكن هناك حاجة لأخذ جوهر كامل. في هذه الحالة، يتم توفير المياه للوجه، وغسل التربة المدمرة تحت الضغط على سطح اليوم.
- الأزاميل. يتم استخدامها لتعميق الحفرة في أصعب الأماكن التي يصعب على المثقاب الأساسي اختراقها. عند استخدام القليل، يتحولون أحيانًا من الحفر الدوار إلى الحفر بقرع الكابلات.
الأداة المقدمة عبارة عن مجموعة قياسية للحفر باستخدام التكنولوجيا الأساسية.في بعض الحالات، اعتمادًا على مدى تعقيد عملية التطوير، قد تكون هناك حاجة إلى أدوات ومعدات إضافية.
ميزات تصميم الأنابيب الأساسية
ميزة التصميم قذيفة أثناء حفر اللب، يرجع ذلك إلى أقصى قدر من الحفاظ على سلامة اللب ويتكون من ترتيب على شكل حلقة حول ممر حر. واحدة من أهم الخصائص هو المعامل أخذ العينات الأساسية يتم تعريفه على أنه نسبة القطر الأساسي إلى القطر الخارجي للأداة.
أداة الحفر الأساسية موحدة، وتختلف بشكل أساسي في القطر فقط. على أساس الخصائص الهيكلية، يتم تصنيف الأنابيب الأساسية إلى مفردة ومزدوجة. تعتبر المقذوفات الفردية المصممة للعمل في الظروف الجيولوجية العادية ممتازة لتطوير آبار المياه.
تُستخدم أداة مزدوجة ذات أنبوب داخلي غير دوار فقط في الاستكشاف الجيولوجي. هناك حاجة لاستخراج العينات الصخرية التي يتم تدميرها بسهولة تحت تأثير مجموعة متنوعة من العوامل. يسمح لك بأخذ عينة بتركيبتها الطبيعية، مع نسبة طبيعية من المعادن والمخلفات الصخرية.
تم تصميم جميع الأنابيب الأساسية لاستخدام النفخ وتزويد سائل الحفر إلى القاع وتنظيف البئر. تم تجهيز الجزء العلوي منها بثقب تكنولوجي يتم من خلاله حقن الماء أو تيار من الهواء.
تفاصيل الجزء القطع من المقذوف
يتم تقديم أي تاج على شكل حلقة بها خيط في الأعلى، وهو ضروري للربط بالأنبوب الأساسي، وتقع القواطع في الطرف السفلي. يمكن أن تكون القواطع مصبوبة بشكل صلب أو ملحومة بهذا الجزء المعدني المقطوع.
يتم استخدام البتات التالية للحفر الأساسي:
- كربيد – القاطعة الدقيقةمضلع.
- الماس – مشربة و الماس الصغير.
تم تصميم عناصر قطع الكربيد لحفر التربة "الناعمة". بمساعدتهم، يتم حفر جميع أنواع الصخور الطينية من أي اتساق، والصخور شبه الصخرية، والرمال المنخفضة الرطوبة والرطبة ذات الكثافة الكثيفة والمتوسطة. للحفر من خلال الحجر الرملي والمارل، يتم استخدام التيجان مع قواطع التنغستن والكوبالت.
القاطعة الجميلة تم تصميم البتات لحفر الصخور متوسطة الصلابة ذات الأحجام الصغيرة كشط. وهي مجهزة بقواطع مثمنة أو مربعة. عندما يتم وضع القواطع على ارتفاعات مختلفة، يتم تحقيق الوجه المتدرج أيضًا، وقد تم توضيح مزاياه أعلاه.
مضلع تم تصميم البتات لحفر الصخور الصلبة المتوسطة كشط. تتكون قواطع هذه التيجان من الفولاذ الأسطواني أو المنشوري مقر مع إدراج كربيد. وفي الوقت نفسه، حتى لو اهتدى التاج، فإن أدائه لا ينخفض.
تم تصميم التيجان ذات قواطع الماس لحفر الصخور الصخرية وشبه الصخرية ذات الارتفاعات العالية كشط.
يتم تحديد عدد الأضلاع من خلال تصميم التاج وقطره - يمكن أن يكون من ثلاثة إلى ستة. يمكن تحقيق تسريع عملية تدمير الصخور عن طريق تحريك الأضلاع لأعلى بالنسبة لنهاية التاج. وهذا يضمن وجود فتحة سفلية متدرجة ويسهل مرور سائل الغسيل.
أنابيب غلاف الآبار
يتم إنتاج كل من الأنابيب الفولاذية الأساسية والغلافية وفقًا لـ GOST 51682-2000. في الاستكشاف الجيولوجي والجيولوجيا الهندسية، يتم استخدامها لمنع انهيار التربة على الوجه، الأمر الذي لن يسمح لنا بفهم العمق الذي يتم فيه استبدال طبقة جيولوجية بأخرى.
في ترتيب عمل كمية المياه تشكل أنابيب التغليف جدران البئر. يتم غمر سلسلة أنابيب إنتاجية أخرى في الغلاف المجمع منها. في الوقت الحاضر يتم تجميعه في أغلب الأحيان من البلاستيك. عمود الإنتاج مزود بفلتر للاحتفاظ بحبيبات الرمل والحصى الناعم أثناء الضخ.
الأكثر شيوعًا هي أنابيب التغليف ذات وصلات الحلمة. في هذه الحالة، يكون للأنابيب خيط داخلي على جانب واحد وخيط خارجي على الجانب الآخر. يتم تجميع عمود الحفر من الأنابيب الملولبة بكل بساطة وبسرعة.
هناك أنابيب غلاف مصممة للمفاصل الملحومة. ولا يتم استخدامها في القطاع الخاص بسبب عملية تجميع الأعمدة كثيفة العمالة.
يتم تصنيع كل من الغلاف والأنابيب الأساسية من الفولاذ من الدرجة 45 مع مجموعة القوة "K".لزيادة مقاومة التآكل السطحي، يتم تقوية أطراف الأنابيب. اعتمادا على معدات الحفر المستخدمة والقطر مضخة غاطسة في بناء أعمال سحب المياه الخاصة، يتم استخدام الأنابيب التي يبلغ قطرها من 100 إلى 200 ملم.
مراحل الحفر الأساسية
قبل البدء في العمل، تحتاج إلى دراسة الخطة المساحية وإعداد سطح العمل. من الضروري ضمان الوصول دون عوائق إلى موقع الحفر لكل من جهاز الحفر نفسه والآلة التي تحتوي على سائل التنظيف.
والخطوة التالية هي حفر حفرة لا يقل حجمها عن 2 متر مكعب - وهذا سوف يتجنب الحاجة إلى استخدام خزان إضافي. تم تصميم الحفرة لتصريف المياه الجوفية واستخدام سائل التنظيف. لتثبيت الجزء الرئيسي من الجذع، فمن الضروري لكمة التربة.
بعد ذلك، يتم توصيل البتة المحددة بأنبوب الحفر الأساسي واختيارها أنابيب الغلافوالتي ستزداد كلما تعمقت. يجب تأمين التثبيت بشكل آمن، وبعد ذلك يتم تشغيل جهاز الحفر.
عندما يتعمق الحفر الأساسي ويمتلئ، يتم رفعه بشكل دوري إلى السطح ويتم تنظيفه من التربة التي تم التقاطها بواسطة الأداة أثناء الحفر. وبعد ذلك يمكن غمر المثقاب المحرر من القلب مرة أخرى في فتحة البئر لمواصلة الحفر.
وللرفع إلى الأعلى، يتم تفكيك سلسلة أنبوب الحفر، التي تتكون من أداة أساسية وقضبان. أي أنهم يفصلون القضيب تلو الآخر بالتتابع حتى تتم إزالة الأنبوب الأساسي من البرميل.
يعتبر أفضل خيار لتطوير البئر لأصحاب القطاع الخاص هو الحفر الأساسي المصحوب بالغسل. وفي هذه الحالة، لا يلزم أخذ عينات. الشيء الرئيسي هو تشكيل البرميل بسرعة وتنظيفه من الحمأة. إعداد الأعمال للاستخدام القادم.
للغسيل، يمكنك استخدام أي ماء، فإن المياه من البركة القريبة أو النهر مناسبة تماما. يمكن أيضًا إجراء الحفر جافًا إذا تم تطوير بئر للرمال. عادةً في هذه الحالة، يكفي دلاءان من الماء كسائل حفر فقط لتبريد المقذوف في الأسفل.
عند العمل في رمل فضفاض منخفض الرطوبة، يوصى بإضافة كتلة من الزجاج السائل أو الطين إلى محلول العمل لتقوية جدران الحفرة. على أية حال، عندما يمر الحفر عبر الأفق ببنية غير مستقرة، سيكون من المبرر تقوية جدران البئر بأنابيب التغليف.
الميزات التكنولوجية للعملية
أثناء عملية التعميق، من الممكن ضبط سرعة دوران المثقاب. تجدر الإشارة إلى أن المثقاب يمكنه بسهولة التغلب على طبقات الصخور الرسوبية بسرعات منخفضة. ولكن عند اجتياز حجر الأساس، يلزم زيادة سرعة الدوران. من خلال طريقة الحفر الأساسية، من الممكن اختراق طبقات من التركيبات المختلفة وأي صلابة.
من الضروري أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أن جهاز الحفر يجب أن يكون موجودًا في موقع أفقي مُجهز ومستوٍ. يمكن تعديل زاوية الاختراق إذا كان قطر البئر الذي تم تطويره لا يتجاوز 1 متر. يتم بعد ذلك الحفاظ على عمودية الحفر بواسطة الغلاف.
يمكن إعادة استخدام أنابيب التغليف إذا تم إزالتها من الحفريات مباشرة بعد الحفر. الأنبوب الأساسي عبارة عن مقذوف قابل لإعادة الاستخدام، ولا يمكن قوله عن التيجان. للحفر في الأفق الرسوبي، هناك حاجة إلى اثنين على الأقل، أو حتى أكثر. عند بناء بئر على الحجر الجيري، من المستحيل التنبؤ بدقة بعدد التيجان البالية.
يمكن تركيب جهاز الحفر على مركبات ذات قدرة عالية أو على مركبات مجنزرة معدات خاصة في حالة العمل في ظروف التضاريس الصعبة. يمكن استخدام المعدات المتنقلة الأخف عند حفر آبار المياه باستخدام الطريقة الأساسية.
مزايا وعيوب الطريقة الأساسية
بفضل الحركة النقطية للتاج على طول نصف القطر، يتم ضمان القطع الدقيق وإحضار النواة الصلبة إلى السطح. التكنولوجيا قابلة للتطبيق لحفر الصخور حتى الثاني عشر الفئات، يمكنك العمل بشكل عمودي وبزاوية.
من أهم مؤشرات الطريقة الأساسية هي الإنتاجية العالية وسرعة الحفر.
وبالإضافة إلى ذلك يمكن تسليط الضوء على المزايا التالية:
- يبلغ حجم الحفر في حالة استخدام سائل التنظيف أو الماء المعالج 85%؛
- إن إدخال المستحلبات النشطة في محلول العمل يجعل من الممكن الحفاظ على جدران البئر في حالتها الأصلية؛
- بسبب انخفاض الأحمال المحورية بسبب عدم تدمير الصخور بشكل مستمر، يتم تحقيق انخفاض في تكاليف الطاقة.
- تتيح لك هذه الطريقة العمل مع أي صخور، بما في ذلك البازلت والجرانيت.
- عند استخدام آلة متنقلة مسبقة الصنع، من الممكن تنفيذ العمل في الأماكن التي يصعب الوصول إليها.
إلى جانب مزاياه، فإن الحفر الأساسي له أيضًا عيوبه:
- عند العمل في الصخور المكسورة، غالبا ما يحدث تشويش أساسي، مما يؤدي إلى الحاجة إلى إزالة الأنبوب لإخراجه.
- عند المرور عبر الصخور الصلبة، سرعان ما تصبح اللقمة باهتة بسبب ارتفاع درجة الحرارة والالتصاق. لتجنب ذلك، من الضروري استخدام المبرد وتقليل معدل التدفق. ونتيجة لذلك، تنخفض سرعة الحفر.
- المقطع العرضي الصغير (حتى 200 مم) من الحفر لا يسمح باستخدام قوي غاطسة مضخات.
عند تطوير آبار المياه، إذا تم استخدام محلول طيني عند فتح التكوين، فهناك احتمال كبير لتراكم طبقة المياه الجوفية.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
فيديو 1. المرحلة الأولية لحفر البئر بالطريقة الأساسية:
فيديو 2. حفر بئر في صخور الجرانيت:
يجب أن يسبق بدء الحفر الأساسي للبئر إجراء حساب اقتصادي. إن الامتثال لمعايير السلامة وقواعد التشغيل للمعدات يقلل من مخاطر فشل المعدات، وبالتالي ضمان كفاءة التشغيل العالية وسرعة الحفر وانخفاض التكاليف الاقتصادية.
هل ترغب في مشاركة تعقيدات تكنولوجيا الأعمدة المعروفة لك فقط؟ هل لديك معلومات مفيدة حول موضوع المقال؟ يرجى كتابة التعليقات في نموذج الكتلة أدناه وطرح الأسئلة ونشر الصور حول موضوع المقالة.
