Сажень — 2,1333 м.

РУЧНОЕ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН.

Ручное бурение скважин на во­ду как промышленный способ применялось еще сравнительно недавно. Да и теперь оно возмож­но в тех местах, куда трудно до­ставить буровую технику. Руч­ным ударно-вращательным буре­нием, используя только мускуль­ную силу человека, проходят скважины наибольшим диамет­ром 200—250 мм и глубиной до 70 м, а в отдельных случаях — и до 100 м. Проходку скважины ударно-вращательным бурением ведут вращением различных буров, а в твердых и сыпуче-плывучих породах — долблением специальными долотами и стака­нами. Эти буровые инструменты подсоединяют к стержням — бу­ровым штангам, которые соответ­ственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасы­вают в забой. Отсюда и название способа проходки «ручное ударно-вращательное бурение».

Рис. 20. Ложковые буры: а – с ковшеобразным резцом, в – с отгибами и сверлом.

Для проходки пластичных по­род (глины и смеси глин с пес­ками) наиболее приспособленным инструментом являются ложковые буры (ложки). Ложка — это полуцилиндр, свернутый из ли­стовой стали, например Ст. 3, с левой отогнутой режущей кром­кой (если смотреть сверху). По­рода в полости полуцилиндра удерживается сжатием и прили­панием, поэтому продольная щель между кромками для более сыпучих пород должна быть бо­лее узкой. Ложка забирает поро­ду вертикальной и нижней режущими кромками. Нижнюю часть ложки устраивают по-разному. Для самодельного исполнения на­иболее доступны следующие ва­рианты (рис. 20): низ ложки вы­полнен ковшеобразным резцом: низ ложки с левой стороны сде­лан в виде резца, а с правой – в виде поперечного выступа, при­чем между этими отгибами мож­но пропустить сверло по металлу и приварить его к телу ложки. И то и другое несложно выпол­нить, если есть возможность на­греть металл до пластичного со­стояния. Ложку можно также сделать из трубы подходящего диаметра и использовать ее даже без термического упрочнения ре­жущих кромок. Существенной особенностью ложковых буров является то, что их корытообраз­ный корпус обычно смещают на некоторое расстояние от оси вра­щения. Так, у бура со сверлом ось нижнего сверла и ось враще­ния штанги должны совпадать, а ось тела ложки следует сместить на расстояние (эксцентриси­тет), равное 10—15 мм. Такой ложковый бур, вращаясь в сква­жине, своей продольной режущей кромкой будет вырабатывать в породе скважину большего диа­метра по сравнению с диаметром ложки. Подобное уширение сква­жины необходимо для прохода обсадных труб, внутренний диа­метр которых в большинстве слу­чаев приходится брать больше наружного диаметра ложки. Объясняется это тем, что при опасно­сти обвалов стенок скважины бурение и закрепление скважины обсадной трубой ведут одновременно, и ложка должна при этом проходить в обсадную трубу.

Рис. 21. Змеевиковый бур.

Порода, которую ложка забира­ет в забое скважины, извлекается на поверхность вместе с инстру­ментом. За одну забурку ложкой обычно углубляют скважину на 30—40 см.

Иногда самодельный буровой инструмент делают в виде про­стого бурава — стального диска с вырезанным узким сектором и отогнутыми кромками. Конечно, можно что-то сделать и таким бу­ром в пластичных; необваливаю­щихся породах. Однако он очень легко уходит в сторону, вызывая часто недопустимое искривление ствола скважины. Если еще с этим как-то можно бороться установкой выше бура центрирующе­го пояска, то об уширении сква­жины для обсадной трубы в дан­ном случае не может быть и речи.

Для бурения плотных глин и суглинков применяют змеевиковый бур (змеевик), напоминаю­щий бурав по дереву (рис. 21). Нижнее режущее лезвие змееви­ка имеет форму ласточкина хво­ста и должно закаливаться. Зме­евик действует подобно штопору: вращаясь, он ввинчивается в по­роду. При подъеме бура порода удерживается на его винтовых лопастях. Змеевик во время рабо­ты приподнимают на несколько сантиметров через каждые 1,5— 2 оборота буровых штанг для от­рыва от основного массива поро­ды. В противном случае усилие подъема будет очень велико и штанги можно порвать.

Изготовить самому такой змеевик трудно, поэтому в самодея­тельном бурении вместо него с успехом используют отрезки вин­товых шпеков от сельхозмашин. Для этого берут часть шнека с 3—4 витками, снизу приваривают сверло по металлу (или просто конический штырь) для центри­рования бура в забое, а сверху — отрезок трубы для соединения со штангами. Хорошие результаты получают, приспосабливая для бурения плотных глин и суглин­ков рыболовные ледовые буры.

Для проходки твердых пород и валунно-галечниковых отложе­ний служат буровые долота. При необходимости их также делают эксцентричными по отношению к оси шейки, чтобы вырабатывать уширенную скважину, доступную для прохода обсадной трубы. До­лота изготавливают из закалива­ющихся сталей У10, 45, 65 Г, 40ХН и др. и закаливают до твердости зубила на высоту не более 25 мм. В зависимости от крепости проходимых пород лез­вие долот должно иметь различ­ный угол заострения. Для про­ходки относительно мягких по­род угол заострения (двугранный угол) — 70—80°, для твердых по­род и валунно-галечниковых от­ложений — 110—130°.

Рис. 22. Буровые долота: 1 — зу­бильное (плоское); 2 — двутавровое; 3 — крестовое; 4 — скругляющее; 5 — эксцентричное; 6 — пирами­дальное

Долота имеют разную форму применительно к различным по буримости породам (рис. 22). Бу­рение не очень твердых пород ве­дут зубильным (плоским доло­том), более твердых — двутавро­вым и с Z-образным лезвием. Для бурения твердых трещинова­тых пород служит крестовое до­лото, у которого два лезвия пере­секаются под прямым углом, — это препятствует его заклиниванию в трещине. Скругляющее до­лото применяют также для про­ходки твердых пород, оно обеспе­чивает более правильную округ­лость скважины и дает хорошие результаты при проходке трещи­новатых пород и валунно-галечниковых отложений. Эксцентрич­ное долото разрабатывает сква­жины большего диаметра, чем размер лезвия. Для раздробления небольших валунов или отодвига­ния их в сторону в забое приме­няют долото в форме клина — пирамидальное долото.

Сделать самому в домашних ус­ловиях долота классической фор­мы, представленные на рис. 22, чрезвычайно сложно. Изготовля­ют их ковкой в штампах из цель­ной заготовки, сварка категориче­ски запрещается, так как при сварке закаливающихся сталей шов в обычных условиях получа­ется хрупким. Для изготовления таких долот необходимы: кузнеч­но-прессовое тяжелое оборудование, закрытые печи с восстанови­тельной атмосферой, специаль­ная технологическая оснастка и т. п. Кузнецы, работающие в на­стоящее время вручную еще в некоторых ремонтных мастер­ских, неспособны сделать такие долота из-за невозможности про­греть массивную заготовку в от­крытом горне и невозможности удержать ее раскаленную в кле­щах из-за большой массы. Напри­мер, наименьшее плоское долото с длиной лезвия 148 мм имеет массу 42 кг. Поэтому форму до­лот надо воспринимать как «ин­формацию к размышлению» при конструировании самодельных аналогов.

Итак, возникает проблема. Ре­шить ее можно следующим обра­зом: либо фрезеровать долото из цельной заготовки (такую воз­можность имеет далеко не каж­дый); либо все же попытаться сварить долото из мягкой стали (имея в виду его непродолжи­тельную работу) с твердосплав­ной наплавкой режущих кромок, либо сделать долото составным, то есть корпус сварить из мягкой стали, а режущую часть набрать из таких стальных зубильных лезвий, которые кузнец смог бы прогреть, вручную отковать и за­калить.

Рис. 23. Составные самодельные долота: 1 — клин; 2 — вставное лезвие; 3 — заклепка

На рис. 23 показаны составные долота, способные разрабатывать скважину диаметром 250 мм. Все долота сделаны в основном свои­ми руками, опробованы на прак­тике (поработали они основательно), показав хорошие резуль­таты.

Корпус долота (а) вырезали кислородным резаком из сталь­ной пластины толщиной 40 мм. Механической обработке его не подвергали, кроме незначитель­ной зачистки на наждаке. К кор­пусу сверху приварена электро­сваркой шейка для соединения со штангами. Снизу просверлены 4 глухих отверстия диаметром 20 мм для вставных зубильных лезвий и 4 сквозных боковых от­верстия диаметром 12 мм для ци­линдрических клиньев, закрепля­ющих зубильные лезвия (анало­гичными цилиндрическими кли­ньями закрепляются, например, шатуны у велосипеда). Зубильные лезвия были откованы куз­нецом из заготовок (инструмен­тальная сталь У10), предвари­тельно выточенных на токарном станке. После ковки и закалки зубильные лезвия были заточены, на хвостовиках напильником сде­ланы лыски. Затем лезвия закре­пили в отверстиях цилиндриче­скими клиньями, нарезанными из стального прутка диаметром 12 мм. Клиновые лыски на этих деталях также сделали напильни­ком. Вставные зубильные лезвия можно отковать не из точеных заготовок, а, к примеру, из изно­шенных пальцев тракторных гу­сениц. Смонтировать зубильные лезвия в корпусе также можно по-разному - в линию, кресто­образно, змейкой и др., прибли­зив форму долот к вышеописан­ным классическим образцам. Все это, понятно, легко сделать в од­ном корпусе, меняя только зу­бильные лезвия.

Лезвия долота (б) изготовили из куска листовой рессоры, кото­рую обрезали кислородным резаком в размер, отпустили, про­сверлили отверстия и установили на заклепках в корпус, подготов­ленный сваркой из нарубленных стальных пластин. Клепка горя­чая.

Для долота (в) в качество лез­вий использовали обрезки отлич­ной стали от гильотинных нож­ниц для рубки листового метал­ла. Толщина обрезков 36 мм, поэтому вставные долота получились очень «мощными» и показали хорошие результаты при про­ходке валунно-галечниковых от­ложений. Форма этого долота в какой-то мере воспроизводит классическое скругляющее до­лото.

Как видим, во всех случаях со­единения лезвий, сделанных из закаливающихся сталей, с кор­пусом из стали не способной к закалке, выполнено клиньями, за­клепками, болтами, но только не сваркой, которая бы дала хруп­кий шов.

Конечно, у самодельных состав­ных долот, да еще изготовленных с применением сварки, ресурс ра­боты и производительность будут меньше, но уж тут, как говорит­ся, не до жиру... Тем более что задача самодеятельного буриль­щика сделать только одну свою скважину, а для этого составного долота должно хватить. Во вся­ком случае, в практике автора вставные лезвия тупились, но поломок не было. Кстати, по ста­рым инструкциям при каждом поднятии долота из забоя на по­верхность его нужно тщательно осматривать, своевременно произ­водить заточку и т. д.

Заметим, что если в породе много валунов, может оказаться легче поднять их на поверхность, чем дробить в забое. На этот счет самодеятельными бурильщиками придумано немало хитро­умных устройств: различные «па­уки», вилки с тремя-четырьмя стальными зубьями и др. Автор при глубине до 10 м применял сачок — овальный стальной пруток с мешком (пруток приварен к штанге) и «гарпун» – заост­ренный стальной стержень с при­варенной на конце под углом острой пластинкой. Вылавливали валуны так: «гарпуном» валун выворачивали из окружающего плотного суглинка, предваритель­но размоченного водой, и закаты­вали в сачок.

Рис. 24. Желонки: а — с плоским клапаном;

б — с шариковым клапа­ном; 1 — труба;