7.3. Термический, гидравлический и электрогидравлический способы образования скважин
Термический способ применяют для бурения очень крепких пород с кристаллической структурой и рыхления мерзлых грунтов. Имеются передвижные станки термического бурения на гусеничном и автомобильном ходу и ручные термобуры. По производительности даже ручное термобурение в 10…12 раз эффективнее механических способов бурения (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Схемы способов физического бурения: а) схема горелки: 1 – выход воды, 2 – подача кислорода, 3 – подача топлива, 4 – вода, 5 – корпус горелки, 6 – камера сгорания, 7 - упор, 8 - выход газовых струй; б) схема ручного термобура: 1 – насадка, 2 – камера сгорания. 3 – топливная трубка, 4 – щиток, 5 – штанги, 6 – воздушный кран, 7 – монометр, 8 – рукав для воздуха, 9 – топливный кран, 10 – рукав для топлива, 11 – редукционный клапан, 12 – топливный насос, 13 – топливный бак; в) схема гидравлического бурения: 1 – насосная установка для подачи воды, 2 – труба, 3 – обсадная труба, 4 – насадка
Ручной термобур представляет собой металлическую трубку-кожух диаметром 30 мм, в которую вмонтирована реактивная горелка с форсункой, распыляющей керосин. Температура огненной струи, выбрасываемой термобуром, достигает 1800…2000 °С. Если для бурения не требуются такие высокие температуры, то вместо кислорода подводят сжатый воздух. Порода, нагреваясь, раскалывается на мелкие части, выбрасываемые струей газа наверх. Передвижными станками термического бурения можно бурить шпуры и скважины диаметром до 130 мм и глубиной до 8 м, а ручными термобурами – шпуры диаметром 60 мм и глубиной 1,5…2 м.
В мерзлых грунтах шпуры диаметром 50…70 мм и глубиной до 2 м бурят с применением горячего сжатого воздуха. Для бурения используют установку, состоящую из компрессора и калорифера. Сжатый воздух из компрессора, проходя через нагреватель, по шлангам поступает в калорифер. Струя сжатого воздуха, подогретого до 60…90 °С, по шлангу, имеющему перфорированный наконечник, подается в грунт, размораживает его и выбрасывает из шпура.
Гидравлический способ бурения. При этом способе воду нагнетают в скважину через колонну труб и специальную струйную насадку, прикрепленную к нижней части колонны. Вода размывает забой, и трубы погружаются в грунт. Гидромасса, образованная размывом грунта, под давлением воды выжимается вдоль наружных стенок обсадной трубы, извлекаемой из грунта лебедкой. С помощью гидравлического бурения можно проходить скважины глубиной до 8 м со скоростью до 1 м/мин.
Электрогидравлическое бурение основано на использовании гидравлического удара, который возникает в результате мгновенных давлений в сотни и тысячи атмосфер, создаваемых в жидкости специально сформированными электрическими высоковольтными разрядами. Для сформирования таких разрядов создана установка, позволяющая использовать электрогидравлический эффект для разрушения весьма крепких пород.
7.4. Охрана труда при производстве буровых работ
При производстве буровых работ необходимо выполнять «Единые правила безопасности при геологоразведочных работах» и требования СНиП III-4-80* «Правила производства и приемки работ. Техника безопасности в строительстве». Как правило, бурение необходимо осуществлять только мокрым способом; в отдельных случаях допускается сухое бурение с использованием пылеуловителей.
К управлению буровыми станками и самоходными установками допускаются лица, имеющие специальные удостоверения. Рабочие должны быть проинструктированы и снабжены соответствующими инструкциями, содержащими требования по технике безопасности, указания о системе сигналов, правила управления машиной и ухода за рабочим местом, указания о допускаемых скоростях, возможных совмещениях операций и т. д.
Буровой мастер отвечает за соблюдение правил безопасности всеми членами бригады; приступая к работе, он обязан убедиться в исправности и надежности всех механизмов, наличии ограждения движущихся частей и обеспечении свободного доступа к станку, а также тщательно проверить исправность заземления электродвигателей, электроинструментов и пусковой аппаратуры станков.
При перемещении буровых станков с помощью тросов категорически запрещается направлять руками трос на барабан лебедки и касаться фрикционных колес.
Сооружение, ремонт, передвижку и разборку буровых вышек выполняют под наблюдением ответственного лица. В пределах запретной зоны (до 15 м от устья скважины) пребывание посторонних лиц не допускается. Места бурения в темное время суток должны быть хорошо освещены.