Технология бурения и обустройства артезианской скважины: есть ли смысл выполнять работы своими руками

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

• Механическое;
• Ручное.

Варианты исполнения скважины

В зависимости от принципа работы буры:

• Ударно-вращательный метод;
• Ударный;
• Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Ручное бурение скважины вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

Шнек-бур и станок для бурения скважин своими руками

1. Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
2. Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
3. Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
4. Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
5. Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При  желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

• Прочный канат;
• Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
• Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

Ударно-канатный способ — технология бурения

1. Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
2. Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
3. К верхней части стакана крепят трос.
4. Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
5. Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Бурение скважины шнеком

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда малогабаритной легкоперевозимой буровой установки, так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что шнековый способ подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Колонковая технология все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Виды конструкций

Классическая скважина представляет собой наличие одной металлической трубы, которая используется для обсадки и выполняет функции эксплуатационной. Без использования дополнительных труб невозможно сделать скважину, когда известняковый слой не содержит глиняных или песчаных прослоек. Перед тем, как пробурим до известнякового слоя, нужно использовать трубу, а слой перед водой не требует обсады, поскольку деформаций не должно быть.

В однотрубных конструкциях диаметр труб должен быть 133 или 159 мм. В классической скважине обустраивать насосом нужно на середине трубопровода. До середины вода поднимается самостоятельно под напором.

Устройство артезианских скважин

Артезианская скважина может быть и с двойной обсадной трубой. Такая конструкция предусматривает использование еще одной обсадной трубы в пласте сухого известняка и устанавливается до начала пласта известняка. Затем в неё вставляется труба из пластика меньшего диаметра и проходит до самой воды.

Если на поверхности грунта есть много плавунов, то необходимо устанавливать кондуктор перед обсадной трубой. Он представляет собой трубу, большего диаметра. Она устанавливается сверху и используется для защиты от сильного давления. При желании установить кессон, кондуктор можно отлично совмещать с кондуктором.

Однотрубная артезианская скважина.

Монтаж оборудования

Оборудование должно обеспечить стабильность подачи воды. Для бесперебойной подачи существуют различные виды насосов, а для их работы требуется электрическое питание. Наиболее простой вариант обустройства места для оборудования скважины является приямок. Неоспоримое преимущество такой площадки в том, что ее можно сделать из подручных материалов.

По причине того, что в приямок может попасть влага, специалисты рекомендуют такой вид площадки для оборудования как адаптер. Способы обустройства площадок с адаптером подразумевают, что роль кессона играет обсадная колона. Применять способ можно, если обустройство обсадной колоны сделано в одну емкость и обеспечена герметичность труб. Для такого случая трубы обычно выбираются из стали. Пластик не рекомендуется для конструкции адаптера, так как насос закрепляется на водопроводной трубе, а не подвешивается на тросе.

Еще один вариант площадки для обустройства оборудования, упомянутый выше кессон. Это герметичная емкость, которая считается надежной и долговечной. Емкость можно обустроить готовую или сделать ее своими руками. Кессоны бывают пластиковыми или стальными. Пластиковые герметичны, весят немного, просты в монтаже. Стальные варианты герметичны, надежны, но нуждаются в обработке антикоррозийными составами, отличаются более высокой ценой

Оборудование монтируется уже после того, как смонтирована площадка, при этом важно учесть некоторые нюансы

Преимущество бурения артезианских скважин на воду

Артезианская скважина считается самым лучшим источником воды изо всех существующих. И не зря, ведь данный источник имеет ряд существенных преимуществ в сравнении с другими водоносными жилами, а именно:

• высокая производительность скважины. Известняк характеризуется большой водоотдачей, которая равна 1-3 кубическим метрам в час. Во время работы обычной грунтовой скважины удается добыть воды от 300 до 1000 л в час, что достаточно для обеспечения жидкостью небольшого коттеджа (на семью из трех человек). Источники артезианской воды способны давать более 150 л в минуту. Данная скважина может добывать очень большое количество воды, что позволяет обеспечить жидкостью садовое товарищество или микрорайон города;
• непрерывная подача воды. Размещать артезианскую скважину можно в любом месте, при этом напор воды будет постоянно производиться под высоким давлением. На напор никак не влияет время работы насоса: даже после трех часов работы водоотдача будет одинаково мощной. В случае если производительность составляет 3 кубометра в час, то разрешается одновременная работа от 3 до 5 точек водозабора воды. При этом в любой из них давление будет отличным. Если это простой артезианский колодец, насос сможет полноценно питать не более двух точек потребления воды. Если потребность в жидкости возрастает, то вода из кранов будет течь тонкой струйкой;

Бурение артезианской скважины производится на глубину до 100 м

• отлично работает независимо от времени года. Использование артезианской водяной скважины особенно актуально для регионов с продолжительным низкотемпературным периодом. Это происходит потому, что благодаря глубокому расположению водных горизонтов сохраняется стабильная и высокая производительность водоснабжения. Подобного не увидишь в работе традиционных песочных скважин. Кроме того, такой источник воды никогда не пересыхает, не зависит от погодных условий и количества атмосферных осадков;
• обильность водоносного слоя. Если на одном грунтовом водоносном горизонте пробить пару десятков объектов водоподачи, то продуктивность воды снижается. А в случае разработки какого-либо карьера или строительства огромного объекта работоспособность песчаных скважин может и вовсе прекратиться. На работу артезианской скважины любые подобные действия не оказывают абсолютно никакого влияния;

Расположение артезианской воды в пластах земли в сравнении с обычным колодцем

качество воды. Артезианская вода – это жидкость, которая защищена от попадания химических компонентов из внешней среды, свободна от микроорганизмов и возбудителей различных заболеваний. Данная вода очищена природным грунтовым фильтром. Кроме того, насыщение минералами такой жидкости значительно выше, чем добываемой из грунтовых пластов. Также вода из артезианского источника характеризуется высоким процентом содержания железа и солей жесткости – на основе кальция, магния и других макроэлементов.

Срок эксплуатации артезианской скважины зависит от жилы на которой она расположена

Недостатки устройства артезианской скважины

1. Цена артезианской скважины. Данный объект водообеспечения однозначно обойдется дороже, чем любая водная скважина или колодец. При этом на формирование стоимости бурения влияют следующие факторы: сезон (зимой бурение обойдется дешевле), применяемая технология бурения, цена насосного оборудования, кессона, автоматики. Отдельно оговаривается стоимость услуг бурщиков.
2. Необходимость установки водоочистительных конструкций. Высокое содержание железа – ключевой недостаток воды, добытой из артезианской скважины. Этот компонент невозможно увидеть невооруженным глазом, поскольку железо в двухвалентном состоянии не видно. А значит, вода, поднятая наверх, будет кристально чистой и прозрачной. Однако спустя некоторое время, после взаимодействия с воздухом железо переходит в трехвалентную фазу и выпадает в виде осадка. Именно такой осадок накапливается в чайниках, на ТЭНах бойлеров и других нагревательных элементах. Учитывая данный фактор, во время обустройства артезианской скважины необходимо выполнить монтаж системы очистки. Установка данного оборудования выполняется только после проведения анализа воды, который позволит определить количество железа в жидкости.

Во время бурения скважины необходим монтаж системы очистки, так как артезианская вода имеет очень высокий уровень железа

Какие бывают водоносные слои

Очевидно, что бурить нужно там, где есть водоносный слой (горизонт)

Важно понимать, что эти слои распределяются на разной глубине, не равномерно, исходя из свойств породы

По глубине залегания существуют следующие виды подземных вод:

• Почвенные — находятся почти возле поверхности. Осадки сцепляются с твердыми частями почвы и образуют почвенные подземные слои. Водоупорного слоя у них нет
• Верховодка — в основном это осадки, которые скапливаются сверху водоупора.
• Грунтовые — есть почти везде, их образуют осадки, воды озер, рек, других водоемов. Этот постоянный водоносный горизонт лежит на водоупоре.

Важно! У этих трех слоев своего напора нет. Если сделать до них скважину, то вода не будет литься

Именно поэтому бурят до других межпластовых горизонтов. В редких случаях хватает бурения до грунтовых вод, но это скорее исключение.

Межпластовые — это водоносный слой, который зажат между двумя водоупорными горизонтами. Здесь есть напор и можно ставить скважину — их часто называют артезианскими. Вода из нее будет подниматься и бить даже без помощи насоса.

Специалисты компаний, которые занимаются бурением скважин, обычно знают, на какой глубине находится вода в конкретном регионе. Но это не значит, что водоупорный слой  распространяется на весь регион! Может быть так, что на вашем участке вода залегает на 25-30 метрах, а у соседей ее совсем нет или она гораздо глубже.

Что делать, если вам предлагают бурить дорого и глубоко? В этом случае лучше дополнительно проверить, что на участке нет других водоносных слоев, которые залегают не так глубоко. Уточнить это можно так:

1. Собрать сведения в нескольких компаниях. Если несколько специалистов настаивают на глубоком бурении, то, скорее всего, так оно и есть.
2. Есть платные и бесплатные базы данных, в которых указана глубина верхнего водоносного слоя в разных регионах. Можно получить информацию там.
3. Обязательно стоит пообщаться с соседями, особенно, если у них уже есть эксплуатируемая скважина. Соседи могут подсказать другие данные о подземных водах и их качестве.
4. Для густонаселенных и хорошо изученных регионов гидрогеологические карты и разрезы есть в интернете. Их легко отыскать по запросу «водоносные горизонты + название региона».
5. Теоретически информацию можно получить из государственных геологических фондов.

Оборудуем скважину

Прежде всего, нужно установить обсадную трубу, иначе пробуренная скважина быстро обрушится. Потом фильтровая колонка, состоящая из труб, отстойника и собственно фильтра. Обсадную трубу необходимо сразу же закрепить в грунте. В противном случае края ямы начнут обваливаться, и всё придётся начинать сначала. Для этого полости вокруг трубы засыпаются рыхлым материалом и утрамбовываются.

Сразу же после закрепления трубы, в неё нужно залить воду. Это делается для промывания затрубья и фильтра. Кроме того, так создаются преграды для крупных примесей.

Новую скважину обязательно нужно прокачать. Для этого грязная вода откачивается до тех пор, пока не пойдёт чистая. Прокачка производится с помощью ручной помпы или электрического центробежного насоса. Последнее, конечно, удобней и эффективней.

Когда станет понятно, что вода идёт чистая и скважину можно эксплуатировать, на нужную глубину опускается насос. Он соединяется с трубой локального водопровода или со шлангом. Дальнейшее обустройство скважины находится в зависимости от её типа и назначения.

Тонкости обустройства артезианской скважины

Насос

При его выборе обращайте внимание его мощность и диаметр. Экономить не рекомендуется, от него зависит работоспособность водопроводной системы

Лучшими считаются образцы в высокопрочном корпусе, с датчиками, автоматикой, фильтрами. В обыкновенной скважине насос располагают над дном на высоте 1-1.5 м, но в артезианской можно разместить выше. Часто его опускают на 10 м ниже зеркала воды, но не ниже обсадной трубы. Обязательно должна быть защита насоса от холостой работы.

Оголовок. Его крепят к верхней части обсадной трубы для предотвращения попадания мусора внутрь скважины с поверхности. Он состоит из крышки, фиксатора, карабина и уплотнителя. К нему также крепят трос для фиксации насоса. Изделия собственного изготовления приваривают к обсадной колонне. Промышленные образцы фиксируют на болтах.

Гидроаккумулятор. Он необходим для создания автономной системы водоснабжения. Устройство защищает насос от частого включения и гидроудара. Изделие представляет собой емкость с датчиками давления и автоматикой. Насос закачивает жидкость в бак, а дальше она поступает к кранам самотеком. Объем бака зависит от хозяйственных потребностей.

Кессон. Его устанавливают для защиты скважины от промерзания над обсадной трубой. Это прямоугольная или круглая конструкция, которую вкапывают в землю на глубину до 2 м. Ее утепляют снаружи или изнутри, что позволяет эксплуатировать колодец круглый год. Внутри кессона можно расположить оборудование для обслуживания скважины.

Определение места для артезианских колодцев на даче

Учтите такие моменты:

• Конкретная точка расположения источника.
• Место, где будет устанавливаться оборудование на объекте.
• Участок, куда будет сливаться техническая вода.
• Определение рабочей зоны.

Площадка должна быть размером минимум 4 на 9 метров. Это объясняется потребностью в установке специального бурового оборудования. Если используется машина, высота ее мачты до 10 метров. Поэтому в данном месте не должны находиться электрические провода.

Узнать, где именно бурить, может помочь карта вашего региона. Более того, существуют нормативы по отдаленности от некоторых объектов:

• От промышленных предприятий и других потенциально опасных объектов по загрязнению на расстоянии не ближе 300 м.
• От канализации, могильников, свалок на ближе чем 200 м.
• От домов и других сооружений не ближе 30 м.

Обустройство скважины

Бурение артезианских скважин в Московской области осуществляется специалистами по вышеупомянутым ценам. Однако если вы планируете производить работы самостоятельно, то должны знать, что водоносный слой насыщен песком. На нижней части водозаборной трубы следует установить фильтрующие устройства. Для решения вопроса можно использовать готовые конструкции, которыми снабжаются погружные насосы.

Фильтрующую колонку можно изготовить своими руками с использованием мелкоячеистой сетки и цилиндра с перфорацией. Узнав стоимость бурения артезианской скважины, вы можете отказаться от услуг специалистов, заручившись помощью товарищей. При этом на протяжении пробуренной скважины необходимо установить обсадную трубу. Между стенками скважины и трубой засыпается крупнофракционный щебень или кварцевый песок, один из них будет фильтровать загрязнения.

О способах бурения

Перед тем, как пробурить скважину для воды своими руками, необходимо выбрать тип бурильной установки (их три).

Ударно-канатная

Тяжелый груз, называемый патроном, а также специальный инструмент – желонку – с помощью троса подвешивают к раме. Снизу на патрон, весящий около 80 кг, наваривают несколько прочных треугольных зубьев. Поднимая его и сбрасывая, разрыхляют грунт, который затем извлекают желонкой.

Перед началом работ необходимо сделать неглубокую скважину с помощью садового бура. Подъем патрона можно осуществлять и вручную, но лучше использовать для этого роторный мотор.

С помощью такого нехитрого оборудования можно построить скважину самостоятельно

Применяется данный способ при работах на легком или глинистом грунте.

Шнековая

Рабочий орган такой установки похож на садовый бур, только очень мощный. Изготавливается он из 100-миллиметровой трубы, на которую наваривают пару витков шнека диаметром 200 мм. Для изготовления одного витка используют круглую листовую заготовку с прорезанным в ее центре отверстием диаметром чуть более 100 мм. По радиусу заготовки выполняют разрез, затем кромки в месте этого разреза разводят в двух противоположных направлениях, перпендикулярных плоскости заготовки.

Бурение скважины шнековой установкой

По мере погружения бура штангу, на которой он закреплен, наращивают. Вращают инструмент вручную с помощью длинной ручки, изготовленной из трубы. Через каждые 50 – 70 см бур придется извлекать, а поскольку по мере углубления он будет иметь все больший вес, для этого необходимо будет установить треногу с лебедкой.

Роторная

При всей своей сложности данный вариант является наиболее эффективным и универсальным. Разработка грунта ведется посредством буровой коронки, закрепленной на постоянно наращиваемой трубе – буровой штанге или колонке. Буровые коронки могут иметь различную конструкцию, выбор которой зависит от типа преодолеваемого в данный момент грунта.

При роторном бурении сочетают вращательное и ударное воздействие на породу. Кроме того, конструкция буровой колонки позволяет закачивать в скважину воду или глинистый раствор, которые размывают грунт и значительно ускоряют продвижение инструмента.

Далее мы будем говорить именно о роторном способе бурения.

Срок службы и правила эксплуатации

Качественно выполненные артезианские скважины могут прослужить как минимум 25 лет, а применение двухтрубных новейших конструкций обеспечивает их эксплуатационный срок в 45−50 лет.

Срок службы зависит от следующих параметров:

• глубина бурения;
• тип грунта на участке;
• напор водоносного горизонта;
• используемая конструкция скважины.

Эксплуатационный срок службы скважины напрямую зависит от правильности ее использования. При наличии ила или песка трубы следует прочищать, а в отдельных случаях даже требуется замена установленных фильтровальных колонок. Такая очистка скважины выполняется с помощью специальных установок, которые под большим давлением прогоняют по трубам воду или напор воздуха.

Выбор технологии

Стоимость бурения артезианской скважины, которая была упомянута выше, может показаться вам слишком высокой. Если работы вы планируете осуществлять самостоятельно, то сможете выбрать одну из технологий, которая позволит осуществить работы. Выбор методики зависит от проходимого уровня. Буровая колонка извлекается, а ее рабочий наконечник заменяется.

При прохождении песчаного грунта лучше использовать бура-ложки. Буровая колонка при этом заполняется водно-глиняной смесью. Когда вы дойдете до плотного слоя, можно использовать метод долбления. А вот разрыхленная порода вынимается наверх. Натолкнувшись на слой песчаного плывуна, пройти его можно будет с помощью желонки. Когда на территории глиняные слои, использовать можно бур-змеевик.

Для того чтобы облегчить прохождение породы в буровую шахту, внутрь можно залить воду. Бурение артезианских скважин на воду, цены на которое были упомянуты выше, может осуществляться по помповому методу. Он предусматривает размывание почвы с помощью подаваемой воды, которая поступает под давлением. О приближении водоносного слоя вы узнаете, когда значительный объем воды будет присутствовать в извлекаемом грунте. Проходимость в этом случае станет легче, но бурение нужно будет остановить лишь в том случае, когда вы достигнете непроницаемого слоя, а бур упрется в твердую породу.

Документальное оформление

Согласно российскому законодательному праву, перед реализацией проекта АС, необходимо получить соответствующее разрешение. Для этого следует собрать следующий пакет документов:

• Свидетельство прав собственности на недвижимость (участок, где буду проводиться работы). Если право владения принадлежит другому лицу, то в этом случае предоставляется договор аренды.
• Утвержденный сотрудниками Федерального агентства защиты водных ресурсов расчет потребления воды.
• Заключение, полученное в органе Роспотребнадзора, о том, что на участке могут проводиться соответствующие работы. Согласно требованию этой службы, необходимо организовать охрану участка, где будет водоразборная скважина. Размеры такой зоны 60,0х60,0 м, на территории запрещено устанавливать любые виды сооружений. Вокруг такой территории необходимо возводить защитное ограждение. В некоторых случаях позволяется сократить охраняемую территорию до 30,0х30,0 м.
• Резолюцию по проектированию в департаменте мониторинга недр.
• Заключения геологической экспертизы (необходимо для постановки на учет).

Помимо предоставленных документов понадобится оплатить налог и получить лицензию на добычу, ее стоимость начинается от 70 тыс. рублей. На размер оплаты влияет производительность АС, например, если добыча ведется в промышленных масштабах, то лицензии возрастет до 300 тыс. руб (максимальная стоимость). Согласитесь, цена не малая, но если от скважины будет запитан поселок, то расходы на лицензию можно сократить.

Обратим внимание, что многие компании, предлагающие услуги по обустройству АС, помогают своим клиентам оформить все разрешительные документы