Шнековое бурение. Выбираем шнек

Содержание:

Вращательным шнековым бурением называют один из самых старых способов создания скважин, который со временем почти не менялся — только претерпел небольшие усовершенствования.

Плюсы и минусы шнекового бурения

Недостаток шнекового метода — ограничение по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования. Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.

Все, кто производит бурение скважин навесными гидробурами, ценят скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность, а также относительно несложную технологию.

Шнек буровой
Фото: Шнек буровой

Когда применяется шнековое бурение?

При шнековом бурении чаще всего бурятся скважины небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500 мм).

Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:

  • установка дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов, опор,
  • взятие проб грунта с разной глубины,
  • создание буронабивных свай,
  • пересаживание деревьев,
  • завинчивание винтовых свай,
  • лидерное бурение для забивки свай.

Наиболее часто такое бурение производится буровыми шнеками в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова. В твердых грунтах категорий III–IV процесс бурения требует высокой квалификации работников и использования наиболее надежного, профессионального рабочего инструмента.

Самые распространенные среди методов вращательного шнекового бурения — рейсовый и поточный.»

Рейсовый и поточный способы бурения

При рейсовом способе бурения используются шнеки, которые наращиваются штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнековый бур забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.

Процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит, в том числе, от длины винтовой части шнека. Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.

Сам винтовой шнекобур и удлинители — внушительная металлическая конструкция, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот комплекс может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины. В шнекобурах Технопарка «Импульс» учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит извлечь.

Шнек буровой
Фото: Шнек производства Технопарк "Импульс"

При поточном способе выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т. к. буримая порода сама движется по всей длине инструмента к устью скважины. Достигается такая производительность за счет того, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей. Соединяются шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя — получается шнековая колонна. Вращения колонны производят непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя на поверхность.

Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.

Полностью винтовые бурильные колонны всегда производительнее, но дороже, чем шнекобур с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 м., то рейсовый способ будет комфортным, а если 10 м.и глубже — наиболее предпочтительным будет поточный способ.

Есть виды работ, при которых поточный способ бурения необходим. Это те работы, которые требуют идеально четкие диаметр, вертикальность, ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления буронабивных свай.

Что такое шнек?

Слово „Шнек“ немецкого происхождения, в переводе означает „улитка“, „завиток“, „спираль“. Состоит он из основания в виде стержня, на котором, вдоль оси, закреплены спиральные витки. По сути это конвейеры, которые доставляют по трубе сыпучие материалы.»

Шнек буровой оснащен снизу режущей частью, которая разрушает буримую породу, и присоединительным хабом.

Транспортировка материала осуществляется одновременно с проходкой скважины — это и есть суть шнекового бурения.

Контакт шнекобура с породой происходит не одновременно по всей площади скважины. При забуривании мощное давление, сконцентрированное в зубьях, передается на породу. Происходит вдавливание зубьев в породу. В податливом, мягком грунте, с вкраплением камней 0 — 10%, что соответствует V — X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова, зубья для абразивного бурения врезаются в грунт и, срезая слой за слоем, транспортируют по шнеку землю к устью скважины.

Если порода соответствует категориям I — IVa, т. е. крепкая или очень крепкая, то при такой твердости применяются скальные зубья. Вдавливаясь, они скалывают, измельчают породу, посылая измельченный материал по стальным виткам (ребордам) с нижней части скважины к ее устью. Трубой в этом случае является скважина. Благодаря разнице коэффициентов трения породы и коэффициентов трения о стальные витки и породу стенок, поднимающаяся масса укрепляет стенки скважины. Коэффициент трения о сталь ниже, чем коэффициент трения о грунт, поэтому разрушенная порода продвигается по центральной части шнека быстрее, чем на границе с грунтом. Благодаря этому неровности стенок скважины удерживают и уплотняют породную массу, укрепляя таким образом стенки скважины. Увеличивающуюся из-за трения избыточную температуру инструмент отдает буримому грунту.

Шнек буровой
Фото: Шнек буровой с наплавкой

При шнековом вращательном бурении недопустимы отклонения в сторону крайностей. Количество разрушенной режущей головкой породы не должно быть маленьким — это сократит производительность. Но и не должно быть большим, это забьет межвитковое пространство и будет стопорить продвижение породы по скважине. Шнекобуры Технопарка «Импульс» изготавливаются исходя из того, что производительность шнекового транспортера должна быть выше или равна производительности режущей части шнека.

Непосредственно подъем породы по шнековому транспортеру возможен лишь при условии, когда угол линии спирали меньше значений трения породы о поверхность реборды. Этим важнейшим деталям Технопарк «Импульс» уделяет максимальное значение при проектировании и изготовлении шнековых буров.

Подобрать нужный шнек, буровой комплект или просто проконсультировать по вопросам бурения — наши специалисты всегда готовы помочь.

Михаил Михайлович Протодьяконов (1874—1930 гг. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости, зарубаемости. Эта шкала — лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича в горнодобывающей области.

Применяемость по буримым материалам. Классификация горных пород по крепости (шкала Протодьяконова):

Кат. породы
Степень крепости
Породы
Коэф. крепости, f
Вид зубьев
Тип шнека
Содержание камня
Iв высшей степени крепкие породыНаиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базальты. Исключитель- ные по крепости другие породы20Для бурения пород категорий I - IIIa , а также пород с содержанием каменистых включений свыше 30%, шнеки всех серий не применяются, ввиду повышенного износа режущих частей, а так же высокой вероятности поломок.
IIочень крепкие породыОчень крепкие гранитные породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Самые крепкие песчаники и известняки15
IIIкрепкие породыГранит (плотный) и гранитные породы. Очень крепкие песчаники и известняки. Кварцевые рудные жилы. Крепкий конгломерат. Очень крепкие железные руды10
IIIaкрепкие породыИзвестняки (крепкие). Некрепкий гранит. Крепкие песчаники. Крепкий мрамор. Доломит. Колчеданы8
IVдовольно крепкие породыОбыкновенный песчаник. Железные руды6СкалаS6
PA
Скальные шнеки применяются для бурения мягкой скальной породы и грунтов, с содержанием каменистых включений до 30%.
IVaдовольно крепкие породыПесчанистые сланцы. Сланцеватые песчаники5СкалаS6
PA
Vдовольно крепкие породыКрепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгломерат4Скала
Абразив
S5
S6
PA
Абразивные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв, с содержанием каменистых включений до 10%.
Vaсредние породыРазнообразные сланцы (некрепкие).
Плотный мергель
3Скала
Абразив
S5
S6
PA
VIдовольно мягкие породыМягкий сланец, очень мягкий известняк, мел, каменная соль, гипс. Мерзлый грунт, антрацит. Обыкновенный мергель. Разрушенный песчаник, сцементированная галька, каменистый грунт2Скала
Абразив
S5
S6
PA
VIaдовольно мягкие породыЩебенистый грунт. Разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень. Крепкий каменный уголь. Отвердевшая глина1,5Скала
Абразив
S4
S5
S6
PA
VIIмягкие породыГлина (плотная). Мягкий каменный уголь. Крепкий нанос, глинистый грунт1Абразив

S4
S5
S6
PA

VIIa мягкие породыЛегкая песчанистая глина, лесс, гравий0,8 Абразив

S4
S5
S6
PA

VIIIземлистые породыРастительная земля. Торф. Легкий суглинок, сырой песок0,6Абразив
Земля
S4
S5
S6
PA
Земляные шнеки применяются для бурения песков, земли, глины, суглинков, почв с отсутствием каме- нистых включений.
IXсыпучие породы Песок, осыпи, мелкий гравий, насып- ная земля, добытый уголь0,5Абразив
Земля
S4
S5
S6
PA
Xплывучие породыПлывуны, болотистый грунт, разжи- женный лесс и другие разжиженные грунты0,3Абразив
Земля
S4
S5
S6
PA

Технопарк «Импульс» изготавливает для Компании «Традиция-К» шнеки и удлинители всех типов и размеров для обоих способов бурения.

Производство буровых шнеков и удлинителей — процесс непрерывный, зачастую круглосуточный. Как только запущен техпроцесс, начинается изготовление комплектующих шнекобура. По мере изготовления они перемещаются на участок производственной комплектации: основание, реборды, режущая кромка, держатели зубьев, сами зубья, пилот/забурник, хаб.

Когда комплект собран, его перемещают на сборку, где, используя редуктор, полуавтоматом сваривают комплектующие в изделие.

Чтобы избежать даже минимальных отклонений, завод использует лазерный контроль во время сборки и непосредственно перед выходом со сборочного цеха.

Заготовка собрана, направлена на дробемет, который подает дробь до 1000кг/мин. За счет направленного потока абразива будущий шнекобур очищается от окалины. Далее — чистовая мехобработка, а затем обратно в дробемет для подготовки поверхности к покраске. В малярной камере производится окраска шнека и сушка. Теперь он надежно защищен от коррозии.

Шнек буровой
Фото: Шнеки в ассортименте

До того, чтобы изделие окончательно стало шнеком, осталось две операции — установка режущих элементов и финальный контроль качества. Установка зубьев и пилота-забурника — самое простое в производстве изделия. Установка режущих элементов производится легко за счет запатентованной системы крепления, это очень ценят наши заказчики. Замена изношенных элементов на новые производится «в поле» быстро без специальных приспособлений. Полностью собранному инструменту при прохождении через ОТК присваивается индивидуальный серийный номер и «выдается» собственный паспорт, который одновременно является инструкцией по эксплуатации.

Эпилог

Кустарный шнек не просто уменьшает производительность бурения или имеет меньший ресурс. Всё не так безобидно. При использовании неверных геометрических параметров забурника на вал гидровращателя передаются как избыточный момент сопротивления, так и разрушительные для зубчатых элементов планетарного механизма вибрации. В результате механизм планетарного редуктора перегревается, а зубья шестерён преждевременно изнашиваются. Также это дополнительный расход топлива экскаватора и нагрузка на гидросистему.

На обывательском уровне шнек можно сравнить с победитовым сверлом. Фирменное сверло и перфоратор загонит в бетон, как в масло, за секунды. И если его не перегревать, то послужит оно верой и правдой.

А можно купить сверло на рынке подешевле. Выглядят почти одинаково, но через пару отверстий его можно просто выкинуть. Забурник перегрелся, затупился и вместо сантиметров в бетоне вы, обливаясь потом, стоите на месте и вспоминаете пословицу «скупой платит дважды».

С неоригинальным шнеком это может быть и трижды, и похуже в случае выхода из строя гидровращателя.

Вот почему мы не только не рекомендуем использовать кустарные шнеки, но и снимаем гидробур с гарантии в этом случае. Уверяем вас, это не просто желание продавать только собственный продукт. Это опыт и здравый смысл.

Остались вопросы по бурению? Наши специалисты всегда на связи.

получить консультацию

Подписывайся на нас!

Заказать звонок

Наш консультант перезвонит вам и поможет выбрать подходящий продукт

Спасибо,

Ваша заявка отправлена!

Подождите,

Ваша заявка обрабатывается!

Упс,

Что-то пошло не так!