Штопор; 4 — «счастли­вый» крюк.

В процессе ударно-вращательного бурения несмотря на все предосторожности, случаются не­поладки и аварии, приводящие к тому, что из скважины прихо­дится извлекать какие-то пред­меты. Для этого служит ловильный инструмент (рис. 28). Чаще всего приходится вытаскивать из скважины оторвавшиеся штанги. Разрыв штанг происходит в, пер­вую очередь потому, что в домашних условиях для штанг ча­сто используют случайные мате­риалы, а также из-за неопытно­сти бурильщика. Для вытаскива­ния оторвавшихся штанг приме­няют ловильный винт, или мет­чик, представляющий собой стальной закаленный винт кони­ческой формы, нижний конец ко­торого свободно входит в отвер­стие штанг. Продольные канавки ловильного винта предназнача­ются для стружки, образующейся при прорезывании винтом стенок штанги трубок.

В тех случаях, когда отверстие оторвавшейся части замято и ко­нец ловильного винта в него не входит, а также для вытаскива­ния оторвавшегося рабочего ин­струмента с шейкой из сплошно­го металла, используют ловильный колокол.

Аналогичные ловильные инст­рументы применяют и для обсад­ных труб.

Когда упущенная в скважину штанга имеет наверху муфту, для ее ловли применяют «счастли­вый» крюк, которым штангу под­хватывают под муфту.

Для того чтобы из скважины вытащить упавший мелкий предмет, необходим ловильный што­пор — спирально согнутая сталь­ная пластина (полоса) с резьбо­вым хвостиком наверху. Штопор опускают в скважину на штан­гах, и при вращении он вместе с породой захватывает упавший предмет.

Рис. 29. Буровая вышка. Р и с. 30. Вертлюг.

Для подъема тяжелой колонны штанг из глубоких шахт потре­буется ворот или лебедка, а так­же опора для верхнего блока. Обычно в этом случае устанавли­вают буровую вышку (рис. 29), которая представляет собой тре­ногу высотой 4,5—5 м с канатным блоком наверху. Через блок долж­на быть пропущена крепкая ве­ревка или стальной трос, с по­мощью которых колонну штанг с инструментом и разбуренной по­родой можно было бы вытащить лебедкой или воротом на поверх­ность.

При ударном бурении, когда ин­струмент со штангами поднимают на 1—1,5 м и сбрасывают в за­бой, для облегчения труда приме­няют балансир (рычаг 1-го ро­да) — деревянный брус или креп­кую доску-шестидесятку. Чтобы долота разрабатывали круглую скважину, штанги с инструмен­том при каждом ударе поворачи­вают руками на некоторый угол. Поэтому к балансиру их подве­шивают через штанговый верт­люг (рис. 30). Более совершен­ным устройством по сравнению с балансиром является специальная фрикционная лебедка, позволяю­щая осуществить удар в резуль­тате оттягивания каната.

Одним из серьезных моментов при ударно-вращательном буре­нии является заложение скважины. Надо помнить, что вращатель­ное бурение ложковыми бурами всегда связано с опасностью скручивания штанг. И эта опасность тем больше, чем глубже скважи­на. Если при этом скважина за­ложена не отвесно, а под некото­рым углом, то к напряжениям скручивания добавляются еще напряжения от изгиба буровой колонны. Кроме того, всякая на­клонная скважина имеет тенден­цию с глубиной все более и бо­лее уходить от вертикали, что сильно затрудняет как само буре­ние, так и опускание (особенно!), а также подъем обсадных труб.

При наличии треноги заложе­ние скважины производят подвешенным инструментом, чем и до­стигается нужная вертикальность. Если треноги нет и штанги удер­живают руками, то для закладки скважины необходимы три чело­века, двое закручивают ложковый бур, а третий следит за верти­кальностью штанги. Когда лож­ковый бур углубится в землю на половину его длины, его выни­мают, очищают и опускают вновь, подлив в скважину воды, чтобы стенки скважины по осыпались, а обмуровывались. Затем скважи­ну опять проверяют на верти­кальность и т. д. Если вертикаль­ность не получилась, скважину надо начать вновь.

Сухая порода плохо удержи­вается в ложковом буре, поэтому надо в скважину подливать во­ду — она играет также и роль смазки. При длине ложки 750 мм скважина при полном заполнении ложки разбуренной породой углубляется примерно на 350 мм. Так как устье скважины в зем­ле сильно разрабатывается, то, пройдя буром первые 3—4 м, сле­дует обсадить скважину одним или двумя звеньями обсадной трубы. Это первое крепление скважины обычно происходит без затруднений. Обсадная труба должна иметь внизу режущий башмак (см. раздел «Обсадные трубы»), а вверху — патрубок, предохраняющий резьбу от замя­тия. В скважине обсадная труба должна висеть свободно на дере­вянном или стальном хомуте.

Крепление скважины обсадной трубой обусловлено следующими причинами. Пластичные породы, особенно глины, пройденные бу­ром, имеют тенденцию набухать под воздействием воды или вспу­чиваться в скважину от давления верхних пластов. В результате просвет скважины сужается и за­трудняет (или даже делает не­возможным) спуск бурового ин­струмента. Когда же скважина прорезает неустойчивые породы (пески, гравий, гальку, рухляки и т. п.), она начинает засыпаться или заплывать этими породами. Неизбежным становится крепле­ние скважины и в том случае, когда приходится переходить к долблению твердых пород долота­ми. Разбуренная при этом твер­дая порода в виде бурильной гря­зи отбирается небольшими пор­циями желонкой; скорость про­ходки скважины подчас измеряет­ся сантиметрами в сутки.

УДАРНО-КАНАТНОЕ БУРЕНИЕ.

При глубине скважины более 10 м процесс ручного ударно-вращательного бурения становится очень тяжелым и трудоемким. Длинные штанги гнутся, трудно избежать искривления оси сква­жины, много времени уходит на свинчивание-развинчивание штанг, возникает опасность их разрыва. А когда бур не идет, на­тыкаясь на камни, работа пре­вращается в настоящее мучение.

Между тем дело можно существенно облегчить, если штанги за­менить стальным тросом или да­же веревкой и производить буре­ние только ударным способом. В настоящее время этот ударно-ка­натный способ имеет некоторое промышленное значение, приме­няясь в основном при бурении глубоких скважин на воду.

Станок ударно-канатного буре­ния для сооружения колодцев был изобретен еще в Древнем Китае, и в принципе он не отли­чается от современных конструк­ций. Древнее техническое обору­дование было преимущественно деревянным и приводилось в дви­жение вручную. Несмотря на мед­ленные темпы бурения, которое иногда длилось несколько лет и даже десятилетий, сооружались глубокий колодцы глубиной 1200—1500 м. Правда, строились они для добычи рассола и газа, а не для получения питьевой воды.

Ударно-канатное бурение под­робно описано в брошюре про­фессора Е. Е. Скорнякова «Как находить воду посредством буре­ния и устраивать простейшие бу­ровые колодцы», изданной в 1922 г.

В своей брошюре Е. Е. Скорня­ков упоминает буровой снаряд Шитца, который «работает чрез­вычайно быстро и просто. В те­чение дня, если работать вдвоем, со всеми приготовлениями, можно легко пробить скважину диамет­ром 270 мм до 20 м глубиной». Буровой снаряд Шитца состоял всего из четырех несложных ин­струментов и был доступен для изготовления в любой кузнице (рис. 31).

Рис. 31. Буровой снаряд Шитца.

Перед бурением в скважину глубиной 1 м (делается буравом) устанавливают вертикально столб диаметром 140—200 мм и закреп­ляют оттяжкой за якорь. На вер­ху столба заранее делают попере­чину (в виде глаголицы) с подко­сом и блоком. Подвешенным на блоке буравом намечают центр скважины. Начинают проходку скважины тем же буравом на глубину 1 м.

Далее работу ведут коническим стаканом – это основной инст­румент. Поднимают его за верёв­ку на высоту 1 —1,5 м и бросают. Стакан врезается в дно скважи­ны, грунт входит в него, уплот­няется и удерживается в стака­не, пока его вытаскивают на поверхность. Может случиться, что стакан будет забирать грунта слишком мало иди совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень тверд и сух или состоит из сыпучего песка или песка, напитанного во­дой (плывуна). В первом случае надо подливать в забой воду, во втором – подсыпать немного растительной земли и незначи­тельно смачивать водой. Можно также пустить в дело цилиндри­ческий стакан или желонку. По­следняя и предназначена для проходки сыпучих и оплываю­щих грунтов, поскольку снабже­на клапаном. С помощью желон­ки можно извлекать и довольно большие камни, лишь бы они смогли пройти в отверстие под клапан.

Желонка в плывучих грунтах будет успешно забирать породу. Но поскольку порода будет зали­вать скважину, проходку скважи­ны придется вести одновременно с опусканием обсадной трубы. Материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть са­мыми разными, здесь же мы пока остановимся на конструкции об­садной трубы из досок (рис. 32). Это один из самых доступных вариантов. Заметим, что современ­ные материалы позволяют не­сколько упростить конструкцию дощатой обсадной трубы — шипы сделать вставными, а все соедине­ния собрать на водостойком син­тетическом клее, например, эпок­сидном, с запрессовкой шурупами или гвоздями. Доски нижнего конца обсадной трубы заостряют, закругляют и в них также про­сверливают отверстия для прохода воды в водоносном слое. Верх­ние доски устанавливают вразбег, чтобы разнести стык при нара­щивании трубы. Обсадную трубу во время проходки скважины опускают до самого дна.

Рис. 32. Обсадная Рис. 33. Конический стакан в Рис. 34. Канатный замок:

труба из досок. совре­менном исполнении: 1 — кор­пус; 2 — шайба;