Как уже было сказано выше, грунтовые воды имеют площадное распространение и некоторый уклон в пониженную часть местности. На ровном участке глубина поверхности грунтовых вод практически одинакова. На участках с неровной поверхностью глубина залегания грунтовых вод меньше в пониженных местах.

Зеркало грунтовых вод обычно расположено на глубине от 2 до 20 м от поверхности в зависимости от глубины залегания глинистого водоупорного слоя. Заболоченность территории свидетельствует о том, что уровень вод расположен на глубине менее 1 м. Если вода заливает мелкие впадинки, то уровень грунтовых вод находится выше поверхности земли. В дождливые периоды он повышается, а в засушливые понижается. Такие колебания могут составлять 0,5–2 м. Таким образом, при выходе воды на поверхность зеркало грунтовых вод определяется непосредственно по уровню воды на поверхности.

Если уровень вод находится ниже поверхности земли, бурят скважины малого диаметра. Для этого можно использовать садовый удлиненный до 2 м бур или специальный ложковый бур, позволяющий бурить и отбирать пробу грунта на глубине до 5 м. После того как пробурили скважину, необходимо через сутки замерить в ней уровень воды. Если в последующие дни он не изменился, то можно считать его зеркалом подземных грунтовых вод. При залегании воды на большей глубине необходимо обследовать близлежащую территорию: осмотреть колодцы, родники, карьеры, понижения на поверхности и др. Зная отметки топографии местности, можно ориентировочно установить глубину уровня воды на участке.

Если грунтовые воды не обнаружены на глубинах 3–5 м, то не обязательно устанавливать их поверхность, так как они не представляют опасности для строительства фундаментов строений или погребов. Но для строительства шахтного колодца или скважины обязательно знание расположения уровня грунтовых вод. При этом необходимо знать и вид пород, в которых содержатся грунтовые воды, мощность этих пород и механический состав. Эти данные также можно получить путем обследования или обратиться в геологические территориальные организации.

Скважины сооружают на глубину 30 м и более. С их помощью можно забирать не только грунтовую воду, но и более глубоко залегающую, что дает возможность получить питьевую воду высокого качества. Скважины бурят ударным или вращательным способом специальным инструментом и оборудуют фильтром, трубами и насосом. Бурить можно вручную или с помощью механизмов (буровых станков). Механизмы применяют для скважин большой глубины. Мелкие скважины обычно бурят вручную с применением малой механизации, что позволяет создавать их на ограниченном пространстве.

Существует много методов и приспособлений для бурения скважин. Остановимся лишь на наиболее приемлемых и распространенных и дадим основные схемы их сооружения. В каждом конкретном случае, исходя из собственных возможностей, имеющихся материалов и приспособлений, можно избрать свой вариант сооружения скважины. Общие представления о схемах и процессах бурения необходимо иметь также для контроля выполнения работ, если они ведутся посторонней бригадой.

В зависимости от глубины залегания водоносного слоя, его строения и характера вышележащих пород скважина может иметь различную конструкцию и отличаться устройством водоприемной части, а также иметь только одну обсадную трубу.

В конструкцию некоторых трубчатых колодцев входят также детали для подключения водоподъемных насосов.

Процесс сооружения скважины включает бурение ствола скважины, оборудование ее трубами и фильтром, прокачку и установку насоса. Скважина представляет собой цилиндрическую горную выработку в породе, имеющую малый диаметр и довольно большую глубину. Она предназначена для отбора подземных вод, содержащихся в песках (иногда в песчаниках или трещиноватых известняках, мелах и других породах). Место, где скважина выходит на поверхность, называется устьем, дно скважины — забоем, боковая цилиндрическая поверхность — стенками. Глубина скважины зависит от глубины залегания водоносных песков, а ее диаметр — от насоса, который устанавливается в нее и обеспечивает необходимую подачу воды. Обычно для мелких хозяйств потребность в воде небольшая, поэтому нужно стремиться к возможно минимальному диаметру скважины. Это в свою очередь ускоряет работы по сооружению скважины и удешевляет их. Необходимо заранее установить геологическое строение участка, выявить потребность в воде для хозяйства и определить тип насоса. Бурение заключается в последовательном разрушении породы и извлечении ее с забоя специальным инструментом, который опускают и поднимают с помощью металлических штанг, троса или каната. В устойчивых породах скважину бурят без применения обсадных труб. В рыхлых породах используют трубы, позволяющие удерживать стенки от обрушения в процессе бурения. Однако во всех случаях скважина оборудуется трубами, в которых размещается насос.

Трубчатый колодец, если он правильно построен и грамотно обслуживается, обеспечит водоснабжение не хуже шахтного и не уступит ему в долговечности. К тому же он совершенно не пропускает поверхностные загрязнения при условии, что стыки обсадной трубы плотные и вода в нем не застаивается из-за малого объема водоприемной части. Этому способствует также и то, что в него не опускают обычное ведро, а воду поднимают насосом. Используя простейшее бурильное оборудование при благоприятных климатических условиях, трубчатый колодец часто можно построить быстрее (всего за 2–3 дня и даже за несколько часов) и на большую глубину, чем шахтный. Его сравнительно легко построить, скажем, глубиной 25–30, 50 м и более. Но все это возможно только в том случае, когда породы, которые надо пройти скважиной, имеют, как говорят, хорошую буримость.

Горных пород, слагающих земную кору, великое множество, и для процесса бурения важна не их структура, а такие характеристики, как плотность, твердость, устойчивость. Исходя из этого, все породы по буримости можно разбить условно на три группы: пластичные, способные резаться — давать стружку; твердые, которые могут только дробиться — раскалываться; сыпуче-плывучие, отличающиеся неустойчивостью — способностью оползать, осыпаться и заполнять пробуренную в них скважину. Практика бурения выработала соответственно и три типа рабочих буровых инструментов.

Бурение в песках (глинистых и влажных чистых) ведется с применением желонки или ложки. Водоносные и чистые сухие пески проходят только с помощью желонки при добавлении в скважину небольшого количества глины и воды. Если песок трамбуется, а не захватывается желонкой, необходимо использовать долото. В песках от начала и до конца бурят с одновременной посадкой обсадных труб.

При бурении в песках не следует допускать, чтобы буровой инструмент входил в породу ниже башмака трубы более чем на половину длины инструмента, иначе может произойти обвал песков и захват ими инструмента.

Посадку труб производят путем их вращения. При появлении воды в скважине бурение продолжают до того момента, когда нижняя труба войдет в нижележащие водоупорные породы. Установление высокого уровня воды в скважине над забоем при бурении средне- и крупнозернистых песков указывает на то, что приток ее в скважину будет достаточным. Чем больше мощность слоя водоносного песка, тем обычно большую водоотдачу имеет скважина.

Бурение в песках-плывунах мелких скважин целесообразно только в тех случаях, когда намеченный для эксплуатации водоносный горизонт залегает ниже, под этими песками, т. е. в песках-плывунах бурят только с изоляцией их обсадными трубами. Бурение же с целью использования содержащихся в этих песках подземных вод обычно нецелесообразно вследствие их чрезвычайно слабой водоотдачи и трудности оборудования скважин фильтрами.

Однородные пылеватые водоносные пески с диаметром зерен от 0,05 до 0,1 мм обладают свойством заполнять скважину вместе с водой. При бурении в песках-плывунах они немедленно следуют за приподнимаемой с забоя желонкой при движении ее вверх. Вода с песком заполняет пространство под башмаком трубы, а иногда поднимается на 4–6 м выше башмака. Иногда при быстром заплывании скважины плывун захватывает желонку.

Пески-плывуны проходят желонкой на канате с одновременной обсадкой скважины трубами. Обсадные трубы в большинстве случаев опускаются в плывунах сначала легко, почти с каждым ударом желонки, но по мере заполнения их песком погружение замедляется, а затем и вовсе прекращается. В этих случаях необходима принудительная посадка труб под давлением (описана далее).

Для неопытных бурильщиков бурение в плывунах представляет значительные трудности, так как скважина остается все время заполненной песком на одну и ту же высоту. Для бурения плывунов применяется желонка длиной не менее 2 м с хорошо пригнанным (желательно кожаным) клапаном. В процессе бурения она не должна опускаться ниже башмака во избежание захвата плывуном. Успешность проходки в плывунах зависит от скорости, с которой удается погрузить в них колонну обсадных труб.

При проходке плывунов в результате интенсивного вычерпывания желонкой приходят в движение значительные их массы вблизи скважины. Это может вызвать серьезные осложнения в работе: отклонение обсадных труб от вертикального положения, обвалы кровли над плывунами, разрушение шурфа и т. д. В момент выхода желонки из плывуна при подъеме резко понижается уровень в скважине, что объясняется движением плывунов за трубами к забою.

Плывуны, прилегающие непосредственно к обсадным трубам, передвигаются сверху вниз. Поэтому в момент выхода желонки из плывуна необходимо постоянно поворачивать трубы. Нередко одно лишь поворачивание обсадных труб не дает желаемых результатов. В этих случаях трубы вдавливают или забивают патроном. Для вдавливания труб в породу на них закрепляют две пары деревянных хомутов, на которых размещают дополнительный груз (например, ящики или мешки с землей). Вращение труб при этом не прекращается. Такая операция в большинстве случаев дает положительный результат.

Принудительная посадка труб особенно часто применяется при проходке более или менее мощных плывунов, а также при вдавливании башмака труб в водоупорную породу с целью изоляции скважины в процессе бурения от проникновения воды и песка. При прекращении бурения желонку, как всякий другой инструмент, нельзя оставлять на забое.

Бурение в галечниковых и гравийных породах ручным способом требует много времени. Гравий состоит из частиц размерами от 2 до 10 мм, а галька — от 10 до 100 мм. Скважины в галечниковых и гравийных породах дают обычно большое количество воды. При бурении этих пород применяют долото и желонку, причем лучше использовать желонку с клапаном, имеющим кожаные или резиновые прокладки. Порядок бурения следующий. К долоту привинчивают ударную штангу, на верхний конец которой навинчивают при канатном бурении вертлюг, а при бурении на штангах — переходник для буровых штанг. Собранный таким образом инструмент опускают на забой. Порода разрыхляется долотом и удаляется желонкой. Весь процесс проходки заключается в поочередном применении долота и желонки. По мере углубления скважина обсаживается трубами.

Скорость бурения в галечниковых и гравийных породах можно значительно повысить, применяя желонку возможно большего диаметра, имеющую низко посаженный клапан с кожаной прокладкой. Зазор между желонкой и внутренними стенками труб должен составлять 5 мм.

При бурении гравия и галечника работа такой желонкой производится на штангах несильными частыми ударами (высота подъема 5—10 см). При этом рабочие стоят на настиле, устроенном на деревянных хомутах, укрепленных на обсадных трубах (если нет других устройств для давления). По мере углубления желонки трубы под давлением погружаются без вращения. Особенно успешной проходки данной желонкой можно достичь в водоносных галечниках, когда столб воды в скважине покрывает всю желонку. При бурении такой желонкой сухих галечников в скважину необходимо подливать воду и забрасывать вязкую глину.

Бурение в глинистых породах связано с изменением способа бурения. Твердые и вязкие глины можно бурить без обсадки трубами, применяя легкое зубильное долото, желонку, буровую ложку, змеевик. В слабых, сильно песчанистых глинах проходку ведут при помощи желонки. Эти глины можно также бурить без применения труб.

В плотных глинах породу на забое разрыхляют легким зубильным долотом на глубину 50–70 см. Затем долото поднимают и на забой опускают клапанную желонку, которой и извлекают измельченную породу. Чтобы сухая глина во время обработки долотом или желонкой пришла в состояние, удобное для ее отбора, в скважину после каждого подъема желонки выливают два-три ведра воды. При появлении в скважине собственной воды подлив ее с поверхности прекращают.

Для бурения мягких и вязких пород иногда применяют желонку без клапана или даже снимают с нее башмак и бурят непосредственно желоночной трубой. В последнем случае желонку приподнимают на 2–3 м над забоем и с этой высоты сбрасывают на забой. Ударное бурение в глинах возможно при использовании как штанг, так и каната.

1 — вспомогательная обсадная труба; 2 — основная обсадная труба; 3 — муфта; 4 — сальник; 5 — сетка; 6 — отстойник; 7 — пробка.

Мягкие и вязкие глины можно бурить вращательным способом ложкой и змеевиком.

Нередко ложку или змеевик не удается вручную оторвать от забоя. В таких случаях применяют ваги, которые в виде рычага подводят на козлах под шарнирный хомут. Нажимом на длинный конец рычага инструмент приподнимают над забоем. Хорошие результаты дает также натяжение инструмента при помощи лебедки или ворота с одновременными ударами кувалдой по хомуту, находящемуся на инструменте.

Бурение в глинистых породах с галькой и валунами осложняется, так как в этих случаях глина с трудом забирается желонкой. Ложкой в этих породах бурить нецелесообразно, потому что галька не всегда входит в щель ложки. Помимо этого ложка может отклониться от вертикальной линии вследствие давления с одной стороны гальки или валуна. Применение пирамидального долота позволяет дробить или сбивать валуны в сторону, за стенки башмака обсадной трубы. Если диаметр валуна больше диаметра труб, то его прижимают трубами и разбивают долотом на забое; разбитый на мелкие куски валун забирают желонкой вместе с глиной. При встрече крупных валунов в некоторых случаях приходится выбирать новую точку для бурения. При бурении сухих глин с галькой и валунами в скважину подливают воду.

Если стенки скважины устойчивы, нет необходимости использовать обсадные трубы для одновременного крепления. Однако в этом случае рекомендуется применять после пирамидального долота округляющее для сохранения диаметра скважины.

Таким образом, прежде чем начать строительство трубчатого колодца, надо собрать по возможности полные сведения о характере горных пород, которые придется пройти, чтобы достичь водоносного горизонта. Значительно усложняют дело твердые каменные слои или валунно-галечниковые отложения, особенно когда они залегают на глубине 10 м и более. Эти породы представляют серьезное препятствие, и пройти их с помощью самодельного инструмента исключительно трудно. И для того чтобы пробиться через такие породы, понадобятся более серьезное оборудование и инструмент.

Ручное бурение скважин применяется в основном 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 буровым штангам, которые соответственно вращают руками или попеременно поднимают и сбрасывают в забой. Отсюда и название способа проходки — ручное ударно-вращательное бурение. В зависимости от типа грунта для бурения используются различные инструменты, которые можно изготовить практически в домашних условиях с привлечением сварщика и токаря.

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, 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.

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 просто 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.

Сделать в домашних условиях долота классической формы 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 долот классической формы 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.

В самодельном бурении применяют и другие способы соединения штанг: на фланцах, штифтами с помощью соединительных втулок или патрубков из труб меньшего диаметра. Однако оба этих способа не позволяют добиться надежного и соосного соединения штанг вследствие небольших погрешностей в установке фланцев на сварке и люфта во втулках. А устранить эти дефекты практически невозможно. При подъеме и спуске штанг в скважину их развинчивают не по одному звену (колену), а по два или по три — «столбами», или «свечами». «Столбы» нельзя класть на землю, так как при подъеме с земли они гнутся. Их надо удерживать в вертикальном положении, прислонив к надежной опоре. В старину, если бурение производилось без вышки, назначением одного рабочего в буровой команде было удерживать «столбы» руками в вертикальном положении. Штанги в «свечах» можно соединять цилиндрическими резьбами, а для соединения «свечей» между собой очень хорошо применить конические.

Змеевиковый бур.

Долота имеют разную форму применительно к различным по буримости породам. Бурение не очень твердых пород ведут зубильным (плоским долотом) (А), более твердых — двутавровым (Б) и с Z-образным лезвием. Для бурения твердых трещиноватых пород служит крестовое долото (В), у которого два лезвия пересекаются под прямым углом, — это препятствует его заклиниванию в трещине. Скругляющее долото (Г, Д) 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 (Е) 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 (Ж).

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 не 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, которая 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, 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.

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, а также подъем обсадных труб.

Буровая вышка.

Вращательное движение штанг в скважине осуществляется с помощью накидного хомута, который может быть выполнен из дерева и стягиваться шпильками. 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, которая представляет собой треногу высотой 4,5–5 м с канатным блоком наверху. Через блок должны быть пропущены 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.

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. И 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 проходку только ударным способом. В настоящее время этот ударно-канатный способ имеет некоторое промышленное значение, применяясь в основном при бурении глубоких скважин на воду. 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 веревку 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 или совсем его не забирать. Это происходит в тех случаях, когда грунт очень твердый и сухой 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, которая собственно 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. А материалы, из которых делают обсадные трубы, могут быть самыми разными.

1 — верхний фланец; 2 — корпус; 3 — ось; 4 — резец; 5 — подкладка; 6 — пружина; 7 — нижний фланец.

Недостатком бурового снаряда Шитца является невозможность проходки скважины в породе с крупными валунами и сплошными каменными пластами. Однако устранить этот недостаток сравнительно легко, если использовать долота (как при ударно-вращательном бурении), а веревку заменить стальным тросом. Тогда ударно-канатное бурение становится универсальным, пригодным для любых пород. Проходка твердых пород требует более сильного удара инструмента в забое. Достигается это применением тяжелой ударной штанги, которую можно сделать цельной или составной (из отдельных стальных болванок, штанг, заполненных бетоном). Соединять эти болванки лучше на фланцах с помощью болтов, поскольку цилиндрические резьбы от ударов быстро сминаются и разъединить потом болванки крайне трудно. В практике автора для проходки очень тяжелых пород (каменные плиты по 60–80 см толщиной одна над другой через 3–4 м) были использованы штанги общей массой по 500 кг. Понятно, что в этом случае уже без лебедки не обойтись, а веревку приходится заменить стальным тросом.

При ударно-канатном бурении скважина идет совершенно отвесно, прямолинейно, глубина ее не лимитируется, лишь бы хватило троса, а о быстроте подъема и спуска инструмента в забои не приходится и говорить, особенно если использовать лебедку с механическим приводом. Не требуется сколько-нибудь значительных усилий и на подъем ударной штанги второй лебедкой. Здесь не рассматриваются особенности бурения различных пород, так как их слишком много. В ряде случаев процесс можно облегчить, если в забой подливать воду. Тогда разрушенные породы, особенно твердые, легче забрать желонкой. При каждом подъеме из забоя бурового инструмента его надо тщательно осматривать. И все же, несмотря на все предосторожности, случаются аварии.

Когда проходка скважины ведется с обсадной трубой, буровой инструмент должен проходить внутри трубы с зазором 10–15 мм на сторону. Остающийся на стенках скважины лишний грунт будет срезаться обсадной трубой при ее опускании. Здесь опять весьма полезной окажется тяжелая штанга, которой трубу можно основательно пристукнуть и обсадить вниз. Стальная труба в этом случае будет наилучшей.

Обсадные трубы для самодельного трубчатого колодца лучше взять стальные, особенно для глубоких колодцев. Они прочнее других, и их легче соединить, впрочем, обсадные трубы могут быть асбестоцементными, пластмассовыми, чугунными и деревянными. Обсадную трубу набирают из отдельных звеньев, длина которых для удобства в работе составляет 2–4 м. Стальные звенья соединяют между собой резьбовыми муфтами или сваркой. В значительной степени способ соединения зависит от диаметра. Так, трубы внутренним диаметром 50 мм (2") проще соединять муфтами, а трубы диаметром 100 мм и более — сваркой. В частности, на концах труб диаметром 50 мм резьбу (14 ниток на 1") нарезают на длине 50 мм. Вся длина муфты — 112 мм (100 мм резьбы плюс две концевые проточки длиной б мм для захода трубы). Форма муфты такая же, как и для соединения штанг.

Для свинчивания отдельных звеньев обсадной трубы лучше применять деревянные хомуты, так как эти трубы сравнительно тонкостенные и могут быть смяты. Подвешивание обсадной трубы в скважине, конечно, надежнее на стальных хомутах.

При соединении звеньев обсадной трубы сваркой сначала трубу нарезают кислородным резаком на отдельные звенья по 2–3 м длиной. Линию разреза делают с мысиком, чтобы при сварке облегчить центрирование и чтобы стык не имел больших зазоров. Каждый разрез надо не забыть пометить краской. Центрирование звеньев перед сваркой можно осуществить с помощью простейшего кондуктора из двух уголков (швеллеров) или трех стальных накладок. Последние нужно приварить к штангам, что позволит дополнительно укрепить соединительный шов.

Еще одной необходимой принадлежностью обсадной трубы при ручном ударно-вращательном бурении является предохранительный патрубок. Он представляет собой отрезок той же самой обсадной трубы длиной 150–200 мм с резьбой на одном конце. Назначение патрубка — предохранить резьбу верхней муфты обсадной трубы от изнашивания о штанги. Если звенья соединяют сваркой, надобность в таком патрубке отпадает. Когда сварка отсутствует или обсадная труба не

стальная, соединение отдельных звеньев можно произвести стальными накладками на болтах. Ширина таких накладок — 15–30 мм, длина — 100–200 мм, толщина 6–9 мм. Узкие кромки накладок надо срезать под углом 30°, чтобы за внутренние прокладки не цеплялся инструмент, а наружные не мешали проходить трубе через грунт. На внутренних накладках нарезают резьбу для крепежа. Звенья стальной или чугунной обсадной трубы можно при достаточной толщине стенок соединить без внутренних накладок, нарезав резьбу непосредственно в стенке. Чтобы стык стал непроницаем для воды, его следует закрыть «мокрой» муфтой. Делают эту муфту из нескольких полосок стеклоткани, наклеивая каждую полоску вокруг стыка эпоксидным или другим надежным синтетическим клеем. Стык перед приклейкой стеклоткани необходимо очистить от загрязнений, ржавчины и тщательно обезжирить ацетоном или растворителем для нитроэмали. В этих же растворителях надо промыть и стеклоткань, чтобы удалить замасливатель, попадающий на нее в процессе изготовления. Промытую ткань необходимо просушить в течение 2–4 ч. Для того чтобы очистить стеклоткань от замасливателя, можно «прожечь» ее паяльной лампой. Обматывать стык нужно полосками разной ширины: каждая верхняя должна быть на 20–30 мм шире нижней и прикрывать ее кромки. «Мокрая» муфта после затвердения клея приобретает высокую прочность, и ее можно рассматривать как силовой элемент. Тем не менее наружные накладки из стали все равно надо будет поставить и прижать ими стеклоткань. Это предохранит муфту от возможного сдвига при трении о грунт. В плотных грунтах обсадная труба обычно входит в скважину с зазором и сдвиг уплотнения маловероятен, тогда уплотняющие бандажи можно вырезать в виде колец из камеры автомобильной шипы подходящего диаметра. Если все же произойдет сдвиг резинового кольца и оно проникнет в неровный стык между трубами, перекрывая проход в трубе, от резины легко избавиться. Для этого ее надо поджечь какой-либо горелкой, опущенной в обсадную трубу на проволоке. Натянутое резиновое кольцо, когда оно сухое, сразу загорается и тут же разрывается, освобождая проход.

Конструкция водоприемной части трубчатого колодца зависит от строения водоносного слоя. Если у нижнего обреза обсадной трубы желонкой удается выработать полость, которая заполняется притекающей водой и со временем не затягивается, то лучшего не следует и желать: можно обойтись без фильтра. Когда же водоносный слой представляет собой песок-плывун и скважина затягивается песком, несмотря зачистку желонкой, фильтр нужен.

В настоящее время промышленность выпускает большой ассортимент проволочных тканых фильтровых сеток. По форме ячеек в свету различают сетки с квадратными, прямоугольными и пулевыми ячейками. По размерам ячеек для нашей цели наиболее пригодны мельчайшие — с площадью ячеек в свету 0,025— 0,25 мм2 и мелкие — с площадью ячеек в свету 0,25—1 мм2. Переплетение проволок сетки может быть полотняным и саржевым. У сеток с нулевыми ячейками проволоки основы (проходящие вдоль полотна сетки) находятся на определенном расстоянии друг от друга, а более тонкие проволоки утка (проходящие поперек сетки) расположены вплотную друг к другу. Благодаря такому переплетению ячейки в свету отсутствуют. Для трубчатого колодца годятся сетки из меди, латуни, фосфористой бронзы, молибдена, никеля и др. Сетку из нержавеющей стали можно снять из старой стиральной машины.

Какая сетка наиболее пригодится в определенных местных условиях, можно сказать, только выяснив зернистость водоносного слоя. Во многих случаях предпочтение отдают сетке с нулевыми ячейками, поскольку вода здесь проходит через зазоры в виде щелей и такие фильтры меньше засоряются. Если для фильтра не удастся найти подходящую трубу из нержавеющего материала, ее можно свернуть из листа. У такой трубы появляются даже некоторые преимущества, так как отверстия, выполненные в листе, легко очистить с обратной стороны (внутренней) от заусенцев, образующихся при сверлении. Не нужно стремиться, чтобы фильтр задерживал мельчайшие фракции песка. Пусть они проходят через фильтр и затем либо вынесутся потоком воды на поверхность при откачке, либо осядут в отстойнике. В этом случае в водоносной породе образуется вокруг фильтра слой из более крупных частиц песка или гравия, которые сами будут играть роль естественного фильтра. В обсадную трубу фильтр вставляют с помощью штанги, которую нижним концом с поперечными выступами заводят в штыковую муфту фильтра. Затем, удерживая штангой фильтр, приподнимают обсадную трубу лебедкой или домкратами.

Эта операция называется «обнажение фильтра». Для напорной, артезианской, воды между фильтром и обсадной трубой устанавливают сальник из резины или пенькового просмоленного шнура. После обнажения фильтра штангу поворотом выводят из штыковой муфты и вытаскивают на поверхность.

Когда твердые (каменные) породы отсутствуют или встречаются в небольшом количестве местами, локально, а водоносный пласт состоит из рыхлых зернистых пород (песок средней крупности, смесь песка с галькой) и находится на глубине не более 7 м, проще всего сделать так называемый абиссинский трубчатый забивной колодец.

Подъем воды с глубины более 7 м может быть осуществлен с помощью погружного насоса или эрлифта.

Вначале на выбранном месте для колодца роют шахту размерами 0,8 × 0,8 × 1 м. Затем, присоединив к фильтру трубу, на нее свободно надевают бабу массой 25–30 кг. На расстоянии 1 м от фильтра на трубе укрепляют болтами стальной хомут — подбабок, состоящий из двух половин, а выше его на 1–1,5 м устанавливают второй хомут с двумя блоками. Поставив в центре шахты подготовленную для забивки трубу, шахту заполняют грунтом и утрамбовывают его. После этого забивают абиссинский колодец, поднимая бабу за веревки и ударяя ею по нижнему хомуту. По мере заглубления колодца подбабок и хомут с блоками передвигают вверх по трубе. Заглубив первую трубу, навинчивают следующую и т. д.

Водоприемная часть абиссинского колодца.

В процессе забивки проверяют, не появилась ли вода в трубе. Для этого в трубу опускают на шнуре небольшой длины отрезок тонкой трубки, который при соприкосновении с водой издает характерный хлопок. Забивку труб производят до тех пор, пока фильтр не погрузится в водоносный слой и уровень воды в трубе не будет стоять на 0,5–1 м выше верхнего края фильтра. После этого забивку труб прекращают и откачивают воду до полного ее осветления. Для подъема воды из абиссинского колодца на высоту до 7 м годятся ручные поршневые насосы. Ручной насос плотно закрепляют на резьбе или на фланцах непосредственно на обсадной трубе колодца.