En av de mest produktive og økonomiske metodene for å danne gruveoperasjoner er kjerneboring. Det brukes i feltutforskning og ingeniørgeologi. I tillegg er dette den enkleste og raskeste måten å få tilgang til grunnvann for å organisere vannforsyning.
Du vil lære alt om detaljene ved kjerneboring, verktøyet som kreves for implementering og applikasjonsfunksjoner fra artikkelen vår.
Omfanget av kjerneboring
Kjerneboring er en metode som tillater størst nøyaktighet å bestemme dybden på taket og bunnen av jordlagene, så vel som dybdemerket til grunnvannsspeilet.
Kjerneboringsteknologi er mye brukt i følgende bransjer:
- Vannforsyning i industri og privat sektor. Boring av brønner for privat vannforsyning, organisering av vanninntak i hele landsbyer eller byblokker utføres effektivt ved kjerneboring på grunn av at boret lett trenger inn i store dyp. Et kjerneprosjektil er i stand til å heve nesten enhver ødelagt berg bortsett fra vannmettet og løs usammenhengende jord (sand, grus, rullesteiner);
- Leting i gruveindustrien. Når berget passerer, oppstår en punktpåvirkning på jorda langs rotasjonsradiusen. Med andre ord, et skall, strukturelt lik et rør, borer en solid bergmasse uten å forstyrre dens struktur og tilstand.
- Bygning. Gjennomføring av geotekniske studier for å studere de fysiske og mekaniske egenskapene til jordsmonn, tilstanden til bergarter. Kolonneteknologi gir en mulighet til å bestemme vannstanden nøyaktig og ta vannprøver for å studere deres aggressivitet med hensyn til betong.
Under kjerneboring trekkes en kjerne ut - en søyle med jord eller tilstøtende jordlag. Kjernen er preget av en integrert naturlig struktur, som gir en omfattende analyse av den undersøkte rasen. Boring med en kjernepipe lar deg bestemme dybden på fjellet med høyest nøyaktighet for studier.
Kjerneboring sikrer integriteten til den utvunnede kjernen, noe som bidrar til den kvalitative studien av berget. Samtidig utføres rengjøring av ansiktet fra den ødelagte steinen av høyeste kvalitet.
Bruk av kjernebor i konstruksjon letter og akselererer prosesser betydelig. En haug hamres lett i hullet forberedt av en kjernebor eller det er montert en ferdig armert betongkonstruksjon. Kjerneboring lar deg lage sylindriske hull i murstein og betongkonstruksjoner.
Arbeidsteknologi og utstyr
Det er kjent to metoder for bruk av en kjernebor: arbeid med tilførsel av væske til bunnen eller til det tørre, det vil si uten boreslam.
Boring uten bruk av borevæske brukes hvis usammenhengende jord er mettet med naturlig fuktighet i en mengde som er tilstrekkelig for penetrering og ekstraksjon. Vann tilføres heller ikke til arbeidsakselen når den passerer gjennom flytende plast, mykplastikk og stivplastisk ler / leire, hard og plast sandpreget loam.
Væske er obligatorisk for å bore berg- og halvfjellformasjoner. I mangel av vann i dette tilfellet, blir fordypningen mye tregere.I tillegg øker sannsynligheten for for tidlig svikt i kronen betydelig, og derfor anses tørrboring som mer kostbart.
Teknologien til kjerneboring med spyling lar ikke bare utvide tjenesten til arbeidsutstyr, men også den raskeste og minst tidkrevende måten å frigjøre ansiktet fra den ødelagte berget
Ved boring med borevæske øker fordypningshastigheten betydelig. Oftest brukes denne metoden når man borer brønner med betydelig dybde. Dette lar deg utføre arbeid på kortest mulig tid med minimal risiko for kroneskader.
Fortsatt vann under høyt trykk tilføres bunnen under utviklingen av brønnen i løse, usammenhengende jordsmonn, hvis kjerner ikke er en oppgave. I dette tilfellet, med en vannstrøm, vasker de ganske enkelt ansiktet og frigjør arbeidsakselen fra den ødelagte jorda.
Prinsippet for kolonneteknikk
Kjerneelementet i kjerneboring er den ødeleggende skjæredelen montert på bunnen av kjernerøret. De kaller henne en krone. For steinsinking brukes spesielle kroner utstyrt med diamantverktøy.
Kroner kutter utskiftbare elementer som er skrudd fast i bunnkanten av kjernerøret. I løpet av boringen må de endres flere ganger
Det er diamantkronen som sikrer den nesten uhindrede passasjen av boret til stor dybde under passering av vanninntakets arbeid til kalkstein. Det vil si at når det utvikles brønner begravd i berggrunnen, i sprekker som som et resultat av hundre år gammel kondens, ble reservene til det reneste underjordiske vannet dannet.
Borkronene skiftes på enkleste måte - de fjerner den utslitte delen og skruer en ny krone på kjernerøret
Bergarten er kuttet med en krone som roterer i høye hastigheter. Borets rotasjonshastighet kan justeres avhengig av densiteten til den utviklede jorden. Kronen “skjærer ut” jorda bare langs kanten av en særegent sylinder, hvis sentrale del blir presset inn i kjernerøret.
For å trekke ut kjernen heves boret til overflaten. Jorden fanget av ham blir bokstavelig talt blåst ut av kjerneboren med en strøm av luft tilført den øvre delen av røret. Blåseprosessen akselereres ved å tappe skallet med en slegge.
Under kjerneboring skyves et boret kjegleformet bergsegment inn i kjernerøret. For å trekke det ut, tas kjerneskallet ut av fatet ved å demontere borestrengen. Kjernen blåses og bankes ut av røret
Søyleøvelser under passering av sterke bergarter har større produktivitet enn matrise og kjeglebiter. Dette skyldes den høye rotasjonshastigheten til boret, noe som reduserer graden av anvendt innsats på utvikling.
I tillegg ødelegger beitelagene steinen fullstendig, som må "økes ut" av redningsmannen eller forsynes vann med trykk for å skylle ansiktet. Faktisk blir du nødt til å gå gjennom det samme segmentet to ganger, eller til og med tre ganger: først ødelegge, deretter rydde. Kolonneteknologi lar deg gå gjennom og tømme ansiktet på en gang.
Maskinverktøy og borerigger
Valget av en maskin eller en borerigg bestemmes av formålet med brønnen og dens diameter. Populariteten til kjerneboringsmetoden bestemmer produksjonen av borerigger og maskinverktøy over hele verden. Tunge traktorer, lastebiler og terrengkjøretøy er egnet for installasjoner designet for leteboring.
Bruk av tunge bane traktorer muliggjør kjerneboring i områder med uførhet, overflatevannsføring og ustabilt terreng.
Oftest er boreutstyr montert på klassiske biler fra MAZ, KAMAZ og Ural. Imidlertid er det monteringsalternativer for lettere utstyr, som brukes til å bore vannbrønner i privat bygg.
Ved manuell roterende boring erstattes kjernerøret av sin historiske forgjenger, glasset. Dette skallet er en forkortet versjon av kjernerøret med en spiss kant på sålen. Et glass manuelt eller ved hjelp av en motorbor dreies ned i bakken og alt som blir stablet inn i det blir fjernet til overflaten.
For mekanisering av manuell boring av grunne brønner og dannelse av hull for installasjon av gjerder og kraftoverføringstårn, brukes bensin og elektriske motorer. De rapporterer rotasjonsbevegelser til skruen eller kjernerøret
Utstyr for synking og arrangement av brønner
I implementeringen av kjerneboring trengs utstyr som lar deg arbeide i dybden, utvikle og trekke ut et bredt utvalg av bergarter. Under arbeidet bør det tilveiebringes en periodisk økning til overflaten av materialet ødelagt av prosjektilet.
Standard boreverktøysett
For ytelse av høy kvalitet krever arbeid:
- Kolonneskall. De brukes både til horisontalboring og til å bore vertikale arbeider. Ved bruk av standard kjernerør er det mulig å bore i en vinkel på opptil 45 grader. Tynnveggede kjerneskall kan bare brukes til horisontal grøfteløs boring når du legger kommunikasjon.
- Kroner. Det er et steinspredende verktøy at et kjernerør er utstyrt for å lette kjernekutting i berg. For boring av sedimentære sammenhengende og usammenhengende jord brukes messingkroner. For synkende berg produseres det hull i betong, asfalt, en murvegg, karbidkroner med diamantskjærer.
- Stålhus. De er nødvendige for å forske i produksjonen - dannelsen av borehullet, produsert samtidig med utdypingen. Deres diameter er lik diameteren på brønnen. Foringsrøret for vanninntak velges på forhånd, med fokus på diameteren på kjerneledningen og pumpen, som planlegges operert i brønnen.
- Stenger. Dette er smale rør som er vridd sammen. Brukes til å bygge borestrengen. Enkelt sagt er de skrudd vekselvis til toppen av kjernerøret slik at det kan overføre rotasjonsbevegelse på en dybde som overstiger prosjektilets høyde. Høyden på kjernerøret + høyden på snoren med borestenger = produksjonsdybde.
- Under De er nødvendige for å sikre tilkobling av gjengede skjøter med forskjellige diametre som er til stede på borestenger, rotatorer, spyling av oljetetninger og andre komponenter.
- Spyleplugger og tetninger. Med deres hjelp er økningen til overflaten av den ødelagte jorda gitt hvis det ikke er behov for valg av en hel kjerne. I dette tilfellet tilføres vann til ansiktet, og vasker ut den ødelagte jorden under trykk på dagoverflaten.
- Meisler. De brukes til å utdype borehullet på de vanskeligste stedene for passering av kjernebor. Når du bruker litt, bytter de noen ganger fra rotasjonsboring til sjokk-tauboring.
Det presenterte verktøyet er et standardsett for boring ved bruk av kjerneteknologi. I noen tilfeller, avhengig av kompleksiteten i utviklingen, kan det være nødvendig med ekstra verktøy og utstyr.
Ved utdyping av utgravningen skrues en rekke borestenger sekvensielt til toppen av kjernerøret. For å trekke ut kjerneprojektilet på overflaten, er stangen etter at stangen er løsnet
Kjernerørdesignfunksjoner
Prosjektilets designfunksjon under kjerneboring skyldes den maksimale bevaring av kjerneintegriteten og består i et ringformet arrangement rundt den frie passasjen. En av de viktigste kjennetegnene er koeffisienten for kjerneprøvetaking. Det er definert som forholdet mellom kjernediameter og verktøyets ytre diameter.
Kjerneboreverktøyet er standardisert, det skiller seg hovedsakelig bare i diameter. I henhold til strukturelle egenskaper er kjerneledninger klassifisert til enkelt og dobbelt. Enkeltskall designet for å fungere under normale geologiske forhold er flotte for å utvikle vannbrønner.
Et dobbelt verktøy med et ikke-roterende indre rør brukes bare i geologisk undersøkelse. Det er nødvendig å trekke ut steinprøver som lett blir ødelagt under påvirkning av en rekke faktorer. Det lar deg ta en prøve i naturlig sammensetning, med en naturlig prosentandel av mineraler og avfallsbergart.
I prøvetaking for prosjektering og geologisk forskning, i geologisk undersøkelse og boring av hull for installasjon av kraftoverføringslinjestøtter, benyttes et enkelt kjernerør
Alle kjerneledninger er designet for bruk av rensing, tilførsel av boreslam til bunnen og spyling av brønnen. Toppen deres er utstyrt med et teknologisk hull som vann eller en luftstrøm injiseres gjennom.
Spesifisiteten til skjæredelen av prosjektilet
Enhver krone blir presentert i form av en ring med en gjeng plassert på toppen, nødvendig for å skru fast i kjernerøret, og kuttere som ligger på den nedre enden. Skjærer støpes eller sveises til denne skjærende metalldelen.
Bruk følgende kroner ved kjetting:
- Karbid - finskåret, ribbet.
- Diamant - impregnert og liten diamant.
Karbidskjæreelementer er designet for å bore "myke" jordarter. Med deres hjelp blir alle typer leirbergarter av enhver konsistens, halvbergart, lav fuktighet og fuktig sand med tett sammensetning og middels tetthet boret. For boring gjennom sandsteiner og myrer brukes kroner med wolfram-koboltforsterker.
Grunne biter er designet for middels hard bergboring med lav slitasjeevne. De er utstyrt med åttekantede eller firkantede kuttere. Når fortennene er plassert i forskjellige høyder, oppnås også trinnvis slakting, hvis fordeler ble beskrevet ovenfor.
Bruk av ribbestrikkede kroner forbedrer sirkulasjonen av spylevæske ved å utvide diameteren på brønnen
Ribbede kroner er designet for å bore harde bergarter med middels slitasje. Skjærene til slike kroner består av et sylindrisk eller prismatisk stålhode med karbidinnsats. I dette tilfellet, selv når slitasje av kronen ikke reduserer effektiviteten av arbeidet.
Kroner med diamantverktøy er designet for boring av stein og halvberg med høy slitasje.
For å øke styrken og øke slipeegenskapene, presses industrielle diamanter inn i den støpte massen under produksjonsprosessen. Nylig er naturlige krystaller ofte erstattet av kunstig dyrket
Antall ribber bestemmes av utformingen av kronen og dens diameter - de kan være fra tre til seks. Akselerasjon av prosessen med bergødeleggelse kan oppnås ved å bevege deg oppover ribbeina i forhold til endeflaten til kronen. Dermed sikres en trappet bunn og passasjen til spylefluidet letter.
Brønnhullsrør
Både kjerne- og foringsrør av stål produseres i samsvar med GOST 51682-2000. I leting og ingeniørgeologi brukes de for å forhindre kollaps av jord i bunnen, noe som ikke vil tillate oss å forstå på hvilken dybde det ene geologiske laget erstattes av et annet.
I arrangementet av vanninntaksåpninger danner foringsrør veggene i brønnen. I foringsrøret som er satt sammen fra dem, er en annen rørstreng nedsenket. Nå er det oftest satt sammen av plast. Produksjonshuset er utstyrt med et filter for å holde sandkorn og fin grus under pumping.
Det vanligste er foringsrør med brystvorter.I dette tilfellet har rørene en innvendig gjenge på den ene siden, og en ytre gjenger på motsatt side. Det gjengede fatet monteres ekstremt enkelt og raskt.
Både kjerne- og foringsrør er gjenget, fra den ene enden til utsiden, fra den andre til innsiden. Dette lar deg raskt og enkelt sette sammen foringsrøret. Dimensjonene på gjengene er samlet - ethvert foringsrør kan tjene som et kjernerør, det er nok å skru kronen og toppen til den
Det er foringsrør designet for sveisede skjøter. De brukes ikke i privat sektor på grunn av den arbeidskrevende prosessen med kolonnemontering.
Både foringsrør og kjernerør er laget av stålklasse 45 med styrkegruppen "K". For å øke motstanden mot slitasje på overflaten blir endene av rørene herdet. Avhengig av det brukte boreutstyret og diameteren på den nedsenkbare pumpen, blir rør med en diameter på 100 til 200 mm brukt i anordningen til private vanninntaksarbeider.
Kjerneboringsfaser
Før du starter arbeidet, må du studere matrikkelplanen og utarbeide arbeidsflaten. Det er nødvendig å sikre uhindret tilgang til boreområdet til både boreriggen og maskinen med spylevæske.
Neste trinn er å grave en grop med et volum på minst 2 kubikkmeter - dette vil unngå behovet for å bruke en ekstra tank. Graven er designet for å drenere grunnvann og brukt spylevæske. For å installere hoveddelen av bagasjerommet, er det nødvendig å slå jorden.
Dernest er den valgte kronen koblet til kjerneborrøret og valget av foringsrør, som vil øke når de blir dypere. Installasjonen skal være godt festet, hvoretter boreriggen startes.
Kolonneteknologi med å spyle bunnen av vannet tillater den enkleste og raske måten å frigjøre arbeidsakselen fra den ødelagte fjellet
Når kjerneboringen blir utdypet og fylt, løftes den med jevne mellomrom til dagsoverflaten og renses fra jord som er fanget opp av verktøyet under boring. Etter dette kan kjernen som er frigjort fra kjernen igjen bli nedsenket i hullet i brønnen for å fortsette boringen.
For å klatre opp borestrengen, bestående av et kjerneprosjektil og stenger, demontert. Det vil si at stangen etter stangen blir sekvensielt separert inntil kjernerøret er fjernet fra fatet.
Det beste alternativet for å utvikle en brønn for private næringsdrivende er kjerneboring, etterfulgt av spyling. Det skal ikke tas noen prøver i dette tilfellet. Hovedsaken er å raskt forme tønne og rense den for slam. Samtidig gjennomføres forberedelsene til utbygging for den kommende operasjonen.
For vask kan du bruke hvilket som helst vann, det er ganske passende fra et nærliggende dam eller elv. Boring kan også utføres tørt hvis det utvikles en sandbrønn. Vanligvis i dette tilfellet er et par spann med vann som borevæske bare tilstrekkelig for å avkjøle skallet i bunnen.
I følge kjerneteknologien blir hull boret i betong og armerte betongkonstruksjoner, fundamenter og murvegger.
Når du arbeider i løs, lavfuktig sand, for å styrke veggene i hullet i arbeidsløsningen, anbefales det å tilsette flytende glass eller leiremasse. I alle fall når boret passerer gjennom horisonten med en ustabil struktur, er det berettiget å styrke brønnens vegger med foringsrør.
Teknologiske trekk ved prosessen
I ferd med å utdype er det mulig å justere hastigheten på boret. Det skal bemerkes at bor lett overvinner sedimentære bergarter med lave hastigheter. Men når du går gjennom urfolk, er det nødvendig å øke rotasjonshastigheten. Med kjerneboringsmetoden kan formasjoner av forskjellige sammensetninger og eventuell hardhet føres.
Det er nødvendig å ta hensyn til det faktum at boreriggen skal være plassert på en forberedt, jevn, horisontal plattform. Inntrengningsvinkelen kan justeres hvis diameteren på hullet som utvikles ikke overstiger 1 meter. Deretter understøttes vertikaliteten av produksjonen av foringsrøret.
Foringsrør kan gjenbrukes hvis de umiddelbart etter synking fjernes fra gruven. Et kjernerør er et gjenbrukbart skall, som ikke kan sies for kroner. Boring i den sedimentære horisonten krever minst to, eller enda mer. Når du konstruerer en brønn på kalkstein, er det umulig å forutsi antall slettede kroner med nøyaktighet.
For å forlenge levetiden til diamantkjernen etter at den er installert eller byttet ut, må bunnen av brønnen meisles. Dette tiltaket vil øke penetrasjonshastigheten betydelig.
Boreriggen kan monteres på kjøretøy med høy nyttelastkapasitet eller på sporet spesielle kjøretøy i tilfelle arbeid i vanskelig terreng. Lettere mobilt utstyr kan brukes til kjerneboring av vannbrønner.
Fordeler og ulemper ved kolonnemetoden
På grunn av kronenes punktvirkning, sikres nøyaktig skjæring og fjerning av en hel kjerne til overflaten i dens radius. Teknologien kan brukes til å bore bergarter opp til XII-kategorien, du kan jobbe vinkelrett og i vinkel.
En av de viktigste indikatorene for kjernemetoden regnes som høy produktivitet og borehastighet.
I tillegg kan følgende fordeler skilles:
- Borevolumet ved bruk av spylevæske eller prosessvann er 85%;
- Innføringen av aktive emulsjoner i arbeidsløsningen gjør det mulig å holde brønnens vegger i sin opprinnelige tilstand;
- På grunn av reduksjon av aksiale belastninger på grunn av at fjellet ikke ødelegges kontinuerlig oppnås reduserte energikostnader.
- Metoden lar deg jobbe med alle bergarter, inkludert basalt og granitt.
- Når du bruker den ferdigmonterte mobilenheten, er det mulig å utføre arbeid på vanskelig tilgjengelige steder.
Sammen med fordelene har kjerneboring også sine ulemper:
- Når du arbeider i oppsprukket bergarter, oppstår det ofte fastkjøring i kjernen, noe som fører til behovet for å fjerne røret for å slå det ut.
- Under passering av harde bergarter på grunn av overoppheting og å ta tak i kronen, blir de raskt fort. For å unngå dette er det nødvendig å bruke kjølevæske og redusere fôrhastigheten. Som et resultat reduseres borehastigheten.
- Det lille tverrsnittet (opptil 200 mm) med boring tillater ikke bruk av kraftige nedsenkbare pumper.
Ved utvikling av brønner for vann ved bruk av leireløsning under åpningen av reservoaret, er sannsynligheten for siltning av akviferen stor.
Video 1. Det første stadiet av brønnboring etter kjernemetoden:
Video 2. Kjerneboring av en brønn i granittberg:
Påbegynnelsen av kjerneboringen bør foregå med en økonomisk beregning. Overholdelse av sikkerhetsstandarder og driftsregler for utstyret minimerer risikoen for at det mislykkes, og sikrer dermed høy effektivitet, borehastighet og lavere økonomiske kostnader.
Vil du bare dele de velkjente underfundighetene i kolonneteknologi med deg? Har du nyttig informasjon om artikkelen? Skriv kommentarer i blokkeringsskjemaet nedenfor, still spørsmål og legg ut bilder om emnet for artikkelen.