Что такое ударно-канатный метод

Типов бурения скважин много, но самым простым и популярным при необходимости быстрого и малозатратного вскрытия поверхностных водоносных слоёв является ударно‑канатный метод. Современные установки этого типа отличаются компактностью, простотой организации работ и отсутствием потребности в тяжёлой технике.

История появления

История метода древняя и многоплановая. Долгое время считалось, что он зародился в Японии (Бирме), однако письменные свидетельства из Китая опровергли эту версию. Конфуций упоминал «ударный способ» добычи воды с глубин до ~100 м и описывал получение солевых растворов.

Барельефы из гробницы династии Хань (провинция Сычуань) детально показывают этапы глубинного бурения: буровое «зубило» приводили буйволы, а вертикальный толчок обеспечивала группа мужчин, прыгающих по брусу. Элементы древней установки изготавливались из бамбука, а крепёж — из верёвок и колышков. Настоящие глубинные скважины бурились годами, а технологии держались в секрете.

Состав установки

• Ударная штанга.
• Трос или канат.
• Каркас (мачта/рама) установки.
• Блок (полиспаст/отводной).
• Лебёдка.
• Рабочий инструмент: забивной стакан, желонка или буровое долото — по типу грунта.

Принцип работы (пошагово)

• Забивной стакан поднимается лебёдкой над забоем и свободно падает.
• Стакан врезается в породу и захватывает часть грунта внутрь (за счёт кромки и трения).
• Для усиления удара по наковальне стакана наносят удары ударной штангой, сбрасываемой с высоты.
• Повторяют серию ударов до полного заполнения стакана грунтом.
• Стакан поднимают на поверхность и очищают от выбуренной породы.

На несвязных и сыпучих породах вместо стакана используют желонку с нижним клапаном, удерживающим породу. На твёрдых грунтах применяют буровое долото.

Инструмент и оснастка

Ниже — основные рабочие органы и элементы оснастки, применяемые в ударно‑канатном бурении.

1. Стакан забивной

Служит для бурения мягких пород с отбором образцов в виде столбиков керна. Это труба с башмаком режущего действия и дужкой с резьбовой головкой для присоединения раздвижной и ударной штанг. В верхней части приварена вилка с замковой резьбой. К нижней части трубы присоединяется башмак (с клапаном или без). В боковой поверхности выполнена прорезь для описания пробы.

1.1 Желонка с плоским клапаном

Предназначена для бурения в несвязных грунтах и плывунах ударно‑канатным способом, удаления с забоя крупных обломков и очистки забоя от шлама при бурении твёрдыми долотами. Корпус‑труба с башмаком и клапаном; сверху — вилка с резьбовым ниппелем. Диаметр башмака на 2–6 мм больше диаметра корпуса. Для увеличения массы применяют ударные штанги.

2. Штанга ударная

Увеличивает вес бурового снаряда. Выполнена в виде сплошного стального цилиндра: верхний конец имеет наружную соединительную резьбу (ниппель), нижний — внутреннюю (муфта). Длина 0,7–3 м подбирается из расчёта требуемой массы снаряда.

3. Ушко желоночное

Применяется для соединения желонки/стакана с тросом или канатом; обеспечивает надёжную подвеску инструмента и быструю смену оснастки в полевых условиях.