Все о работе со специальными цементами.

Классификация, свойства, виды специальных цементов

Archive for the ‘БУРОВЫЕ РАБОТЫ’ Category

Гидравлическое бурение

Сущность гидравлического бурения заключается в использовании для разрушения горных пород энергии гидравлической струи, выбрасываемой из гидронасадки со скоростью до 60 м/с под давлением до 3 МПа. Разрушенная на забое порода выносится на поверхность по затрубному пространству. Этот способ бурения находит применение, в частности, для погружения эжек-торных иглофильтров диаметром 75... 100 мм на глубину до 25 м и легких иглофильтров диаметром до 50 мм на глубину 4...Э м.
При данном способе бурения необходима безостановочная работа насоса, поскольку при временном прекращении подачи воды разбуренная порода забивает отверстия гидронасадки и дальнейшее бурение зачастую становится невозможным. Поэтому главными требованиями при гидравлическом бурении являются обеспеченность места работ достаточным количеством воды (с учетом значительного ее поглощения) и надежность насосного оборудования.
Перед погружением иглофильтра к нему присоединяют напорный рукав. Другой конец рукава соединяют с напорным патрубком насоса или подводящим временным трубопроводом. Если вода берется из открытого водоема, необходимо конец приемного, рукава, опущенного в воду, защищать сеткой с отверстиями, имеющими сечение не более 1...2 мм2 каждое.
Обычно иглофильтр при гидропогружении в песчаные грунты опускается под действием собственного веса. При необходимости преодоления плотных прослоек выполняют ударно-поворотные движения-иглофильтров. Удары иглофильтром по грунту не должны приводить к его повреждениям и разуплотнению соединений. Для лучшей промывки затрубного пространства вокруг фильтрового звена рекомендуется периодически несколько замедлять погружение иглофильтра, придерживать его на весу. Необходимо следить за вертикальным положением погружаемого иглофильтра, чтобы избежать затруднений при извлечении его из грунта после окончания работ.
Расход и напор воды в каждом конкретном случае должен уточняться с учетом гидрогеологических условий строительной площадки.

Механическое бурение

Общие сведения. Технология механического бурения скважин определяется соответствующими параметрами режима работы по-родоразрушающего инструмента, т. е. режима бурения. При вращательном бурении к режимным параметрам относятся: скорость вращения (число оборотов) инструмента; осевая или удельная нагрузка на забой; объемный расход промывочной жидкости или скорость восходящего поiока. При бурении ударным способом показателями режима являются: частота и число ударов в единицу времени; сила удара; интенсивность удаления продуктов разрушения; навеска долота над забоем. В тех случаях, когда для промывки скважин применяют специальные буровые растворы, к указанным параметрам добавляются качественные характеристики раствора: плотность, вязкость, статическое напряжение сдвига, содержание песка, водоотдача и др.
Числовые параметры режима бурения подбирают так, чтобы получался наибольший эффект — максимальная скорость бурения при минимальной стоимости 1 м погонной длины скважины.
Диаметр бурения определяется проектной конструкцией скважин, которая зависит от глубины скважины, литологического состава и устойчивости пород, способа бурения, типа и диаметра фильтра и пр. При бурении под кондуктор и технические колонны диаметр долота должен быть на 50...100 мм больше диаметра муфты обсадной трубы. Диаметр бурения под фильтровую колонну принимается по наружному диаметру фильтрующей обсыпки, предусмотренной проектом. В случае использования фильтров без обсыпки диаметр бурения должен быть на 50... 100 мм больше диаметра фильтра.
Вращательное бурение. Роторное бурение. Роторное бурение заключается в разрушении пород на забсе скважин под действием вращения породоразрушающего инструмента и приложенной к нему осевой нагрузки при непрерывном выносе промывочным раствором разрушенных пород на поверхность. Кроме того, с помощью промывочного раствора осуществляются охлаждение бурового инструмента, крепление стенок и смазка трущихся частей.
В качестве промывочного раствора могут быть использованы вода, глинистые, меловые и другие растворы. При этом применяют две основные схемы промывки — прямую и обратную.
При прямой схеме промывки промывочная жидкость нагнетается по бурильным трубам на забой скважины и, омывая по-родоразрушающий инструмент, поднимается по стволу на устье в отстойник, вынося частицы разрушенной породы. При обратной промывке жидкость из отстойника самотеком поступает на забой по стволу скважины и вместе с выбуренной породой от-, качивается с помощью эрлифта или центробежного насоса по бурильным трубам.
Роторный способ с прямой промывкой применяют при бурении рыхлых, полускальных и скальных пород на глубину до 500 м. Начальный диаметр бурения —до 500 мм. При вскрытии водоносных горизонтов применение в качестве промывочной жидкости глинистого раствора оправдано в сложных гидрогеологических условиях, в маловодных районах — при условии хорошей изученности фильтрационных свойств вскрываемых пород. Применяемые станки: УРБ-ЗАМ, 1БА-15В, УРБ-ЗАЗ, УРБ-ЗА2, УРБ-2А2, УРБ-2.5А.
Роторное бурение с обратной промывкой водой применяют для проходки скважин большого диаметра (до 1000 мм) в мягких и рыхлых породах на глубину до 300 м. Помимо высоких скоростей проходки бурение этим способом обеспечивает получение наиболее высоких дебитов за счет создания мощного контура песчаной или гравийной обсыпки фильтра. Кроме того, применение в качестве промывочной жидкости воды позволяет сократить продолжительность освоения скважин. Способ не применим при положении статического уровня грунтовых вод менее 3 м от поверхности земли и при бурении по валунам, размер которых более 150 мм. Применяемые станки; 1БА-15К (производство СССР), FA-10, FA-12, FA-20.
Шнековое бурение. При этом виде бурения разрушение горной породы осуществляется специальными долотами, а вынос продуктов разрушения — шнеком. Шнек состоит из пустотелого вала, вокруг которого навита стальная лента толщиной 4...6 мм с шагом 0,7...0,8 наружного диаметра шнека. Этот способ используют для бурения скважин глубиной до 50 м в рыхлых пес-чано-глинистых породах. Диаметр бурения — до 300 мм. Достоинством, шнекового бурения является проходка скважин без промывки, что существенно облегчает организацию буровых работ. Данный способ чаще других применяют при сооружении скважин под иглофильтры (легкие и эжекторные). Применяемые станки: УГБ-50М, УГБ-18С и др.
Ударно-канатное бурение. Бурение ударно-канатным способом осуществляют за счет разрушения пород специальными долотами, имеющими рабочую часть в виде двустороннего симметричного клина, с последующим удалением раздробленной породы желонками. Долото, утяжеленное ударным снарядом, сбрасывается с определенной частотой с высоты, на которую его поднимает специальное устройство. Все основные операции ударно-канатного бурения, к которым относятся разрушение породы (долбление), очистка скважины от шлама и крепление стенок обсадными трубами, разделены во времени и выполняются с помощью механического станка. Глубина бурения скважин—до 300 м, начальный диаметр — до 900 мм.
В целом ряде случаев этот способ бурения позволяет получить более качественную и достоверную информацию о характере вскрываемых водоносных горизонтов, а его технико-экономические показатели по некоторым районам почти не уступают установкам роторного бурения с промывкой (бурение валунно-га-лечниковых отложений, бурение в безводных районах и др.). Основные буровые станки: УГБ-4УК, БУ-2 «Уралец», УГБ-ЗУК.

Способы бурения

Все способы бурения скважин различного целевого назначения (в том числе и для водопонижения) разделяются на три основные группы: механические — с применением специальных по-родоразрушающих забойных инструментов, гидравлические— без породоразрушающих инструментов и комбинированные.
При сооружении водопонизительных скважин применяют механический и гидравлический способы бурения. Среди механических способов наиболее широкое применение получили вращательное (роторное и шнековое) и ударно-канатное бурение.
Вращательное бурение характеризуется высокими механическими скоростями проходки, экономичностью, низкой металлоемкостью скважин, однако при вскрытии водоносных горизонтов глинистыми растворами могут произойти глинизация лрофильтро-вых зон скважин и снижение фильтрационных свойств водовме-щающих пород.
Ударно-канатное бурение лишено отмеченных недостатков вращательного, но низкие скорости проходки, ограниченность глубины бурения и высокая металлоемкость скважин сдерживают более широкое его применение.
Выбор того или иного способа бурения зависит от ряда факторов, наиболее существенные из которых — геологическое строение участка работ и его гидрогеологическая характеристика, глу" бина и конечный диаметр бурения, степень информативности, имеющееся в наличии буровое оборудование, условия производства работ.

Охрана труда

Все рабочие, занятые на буровых работах, должны пройти специальный инструктаж по безопасному использованию станков и перфораторов. Площадку для установки станков следует спланировать и располагать на прочном основании. Мачты, вышки, треноги должны быть надежно закреплены и обладать надежной устойчивостью. Запрещается бурить на крутых склонах и обрывах без предохранительных поясов. Монтаж, демонтаж или передвижку вышек производят под наблюдением ИТР. Нельзя опускать в скважину буровой инструмент с недовернутыми и незакрепленными винтовыми соединениями.
Посторонним лицам не следует подходить ближе 15 м к устью скважины. В период установки и извлечения обсадных труб, при спуске и подъеме бурового инструмента или ликвидации аварии все рабочие, не принимающие в них участие, должны удалиться в безопасную зону. В темное время суток площадка для бурения должна быть хорошо освещена.

Термический, электрогидравлический и гидравлический способы устройства скважин

Термический способ устройства шпуров основан на прожигании породы высокотемпературной плотной газовой струей, выходящей со сверхзвуковой скоростью из сопла огнеструйной горелки. Прожигание целесообразно производить в кремнеземистых, кварцевых и мерзлых грунтах. Для получения высокотемпературной газовой струи используют распыленный керосин и газообразный кислород, которые подаются в огнеструйную горелку автоматической установкой под давлением 0,7 МПа. Под воздействием высокой температуры (до 2000 °С) порода нагревается, увеличивается в объеме, растрескивается и разрушается на мелкие частицы, которые вместе с продуктами сгорания удаляются из скважины струей отходящих газов. Шпуры диаметром 32...35 мм, глубиной 1...1,2 м в крепких горных породах бурят ручным воздушно-кислородным термобуром ТВК-27. Скорость термического бурения таких шпуров до 10 м/ч. Производительность в 8... 10 раз больше, чем производительность станков механического бурения.

Вращательное, ударно-вращательное и вибровращательное бурение

Вращательное бурение скважин осуществляют станками, в которых буровой инструмент вместе со штангой непрерывно вращается и под воздействием внешней нагрузки погружается в породу. Станки вращательного бурения БС-110-25, СВБ-2, БСВ-2 и т. д. применяют для получения скважин глубиной до 25 м, диаметром соответственно ПО, 150 и 225 мм. Производительность станков вращательного бурения в 3...4 раза больше, чем станков ударно-канатного бурения и составляет в породах средней крепости 40... 50 м/смен. Станок вращательного бурения БС-110-25 применяют для бурения только вертикальных скважин, а самоходные станки на гусеничном ходу СВБ-2 и БТС-2 — для бурения вертикальных, горизонтальных и наклонных скважин под углом до 30° к вертикали.
Для устройства шпуров диаметром 50 мм и глубиной до 1,3 м в мерзлых и слабых скальных грунтах используют станок ПКУ, состоящий из трубчатой станины, ручной лебедки для подъема и опускания электродвигателя и бурового инструмента, имеющего штангу и резец. Станок обслуживают машинист и его помощник.

Ударно-канатное бурение

При ударно-канатном бурении буровой инструмент — долото — крепят к штанге, которая с помощью канатного замка подвешивается к тросу. Головная часть долота имеет коронку-резец, стержень, выемку для ключа (при сборке и разборке бурового инструмента) и желобок. Долото крепят к штанге с помощью резьбового соединения. Конструкция и размер долота зависят от прочности породы и диаметра шпура или скважины. Долота бывают зубильной, крестовой и фасонной форм.
Шлам из скважины в водонасыщенных грунтах удаляют с помощью поршневой желонки, состоящей из полого цилиндра диаметром 125...150 мм, скобы, седла и полусферического клапана с хвостовиком. Когда желонка опускается в скважину, хвостовик упирается в дно забоя, открывает клапан и желонка заполняется шламом. При подъеме желонки клапан закрывается под воздействием собственного веса хвостовика. Чистка скважины от шлама желонкой начинается на глубине 2... 2,5 м от поверхности земли, а в последующем — через каждые 1,5...2 м в мягких породах и через 0,6...0,8 м — при бурении крепких пород.
Скважины устраивают с помощью бурильных пневмомолотков, телескопических бурильных молотков и погруженных пневмоударников. Пневмомолоток для ударного бурения подвешивают к стальному канату и опускают в скважину.

Общие сведения о буровых работах

В городском строительстве буровые работы выполняются: при инженерно-геологическом изыскании грунтов; устройстве буронабивных и камуфлетных свай; шпуров (при взрывных работах, оттаивании и замораживании грунтов, искусственном понижении уровня грунтовых вод); скважин водоснабжения, а также — ям при установке столбов уличного освещения, светофоров, указательных знаков, оград, посадке деревьев, кустарников и т. д.
Скважины — это отверстия в грунте диаметром более 75 мм и глубиной более 5 м. Шпуры — отверстия в грунте диаметром до 75 мм и глубиной менее 5 м. Верхняя часть скважины называется устьем, а нижняя — забоем.
При устройстве скважин применяют следующие способы бурения: ударно-канатный, вращательный, ударно-вращательный, вибровращательный, термический, электрогидравлический и гидравлический.