Что сделать, чтобы обеспечить свой дачный участок или частный дом нужным вам для хозяйственных или бытовых вопросов количеством воды, если подключение к центральному водопроводу отсутствует? Часто самым простым вариантом решения вопроса становится обустройство собственной скважины воды на участке, что может помочь сделать желонка для скважины. Если бюджет не позволяет нанять бригаду для этих целей, то при наличии желания и времени это вполне можно сделать самому. Методов, позволяющих наладить поставку воды к себе в дом, достаточно много — они отличаются в зависимости от конкретного местоположения участка и прочих факторов.

Бурение с использованием металлической желонки является достаточно популярным методом. Обычно она применяется в совокупности с вращательным методом, чтобы при работе свободно извлекать несвязанные рыхлые породы (илистые отложения, грунт, гравий, песок и пр.). В некоторых случаях рабочая головка такого типа незаменима, так как позволяет очень просто извлечь размягчённый грунт из забоя и быстро добиваться нужного результата.

В нашем обзоре расскажем об особенностях проведения бурильных работ таким способом: как грамотно сделать бурение скважины на участке, не используя при этом профессиональных инструментов и сложных технологий. Уверены, что после прочтения статьи вы сможете самостоятельно оборудовать источник воды.

Бурение скважины желонкой — как это работает?

Этот способ относится к ударно-канатной категории, являющейся, пожалуй, самым простым и удобным вариантом для самостоятельного решения вопроса добычи воды на собственном участке. Основной функциональный элемент, использующийся для проведения бурения, это обрезок металлической трубы со стенками от 0,2 до 1 см, который в скважину забрасывается с небольшой высоты. Под её тяжестью разрушается внутри скважины грунт, становится мягче и податливее, после чего извлекается, попадая внутрь желонки. Затем она снова забрасывается в скважину, процесс повторяется до момента достижения нужной глубины. В тексте, конечно, описание процесса выглядит очень простым, но по факту это обычно долгий и достаточно трудоёмкий процесс.

К преимуществам относятся:

• в отличие от роторного или шнекового типа работ не требуется подача в ствол бурящейся скважины воды. Это позволяет не мочить грунт, что повышает безопасность в плане обрушения или ослабления стенок;
• легче определяется наличие водоносного слоя. При бурении с использованием технологий «мокрого» типа даже опытные мастера, долго занимающиеся подобными работами, нередко продолжают процесс, не сумев определить, что водоносный слой уже достигнут;
• скважины «сухого» типа по дебиту выгоднее, чем «мокрого». Выдача воды из водоносного слоя значительно продуктивнее, чем при стандартных технологиях. Поэтому с финансовой точки зрения скважины, которые были пробурены таким способом, значительно выгоднее и в плане эксплуатации, и в плане проведения работ с нуля.

При выборе при бурении скважины на воду между шнековым способом и использованием желонки большинство мастеров сталкиваются с такими отрицательными моментами шнековой технологии — практически у любой современной установки такого типа есть значительные ограничения, связанные с максимально доступной глубиной. Мощность стандартной шнековой буровой установки обычно равна 12 кВт, найти подобный двигатель в быту практически нереально.

Что касается использования желонки. Маломощный редуктор (к примеру, на 2,2 кВт) без проблем справится с подъёмом груза, вес которого составляет до 1 тонны. Даже рабочую часть большого веса механизм с таким двигателем без проблем поднимет и будет с ней работать. Поэтому при значительно пониженных затратах энергии вы получите высокую эффективность работы.

Изготовить самостоятельно желонку в отличие от шнекового механизма гораздо легче, имея при этом для этих целей только подручные инструменты и средства. Есть немало случаев, когда, при затратах, естественно, большого количества времени и сил (до нескольких месяцев труда), были с использованием этого метода выкопаны скважины с глубиной в 35-40 метров.

Важно помнить, что стоит заранее освободить немало времени и озаботиться поиском помощников в этом нелёгком труде, поскольку использование такого метода копки на участке требует немало сил и энергии, а также времени, требующегося для этого. Очистка таким способом обычно занимает от 1 до 5 рабочих дней, а работы с нуля, в зависимости от глубины и типа грунта, — от 5 до 10 дней.

Устройство желонки и принцип работы

Фактически — это обрезок трубы достаточно большой длины. Диаметр напрямую зависит от фактического диаметра имеющейся обсадной трубы (при работе между внешними стенками желонки и внутренней поверхностью обсадки должно быть не меньше, чем 2 см по кругу). Нижняя кромка металлической трубы, использующейся в качестве рабочей части механизма, обтачивается, чтобы разрыхление грунта происходило быстрее и качественнее.

В нижней части желонки монтируется клапан с обратным ходом в форме лепестков или шара:

• в рабочих компонентах системы небольшого размера обычно устанавливается утяжелённый шар с кольцом;
• в крупногабаритных чаще ставятся лепестковые или плоские клапаны, которые делаются из листовой стали и дополняются уплотнителем.

Для чего требуется установка клапана? До момента поднятия заполненной грунтом или грязью трубы на поверхность всё это должно внутри неё удержаться, чтобы при процессе транспортировки до верха изъятый грунт не выпал обратно в скважину. Чтобы не произошёл случайный выброс ила или земли, в верхней части наваривается решётка или сетка со средним размером ячеек.

В верхней части обрезка металлической трубы также приваривается прочное металлическое кольцо, которое служит креплением к тросу из металла — на нём рабочая часть механизма опускается в скважину для забора грязи и почвы. Толщина троса подбирается с запасом с учётом показателей прочности и жёсткости. Он должен быть достаточно жестким, чтобы не порваться при подъёме с грузом изнутри, а также гибким, чтобы она без проблем разгонялась перед ударом и забором разрыхлённого грунта.

Процесс бурения достаточно простой:

• на специально подготовленной треноге с применением системы взаимосвязанных блоков подвешивается желонка на подобранном с учётом глубины и веса устройства металлическом тросе;
• приводится механизм в действие путём ослабления силы натяжения троса. При падении внутрь скважины заточенная нижняя кромка обрезка металлической трубы сильно ударяется о дно, разрыхляя грунт;
• при сильном ударе о дно раскрывается клапан, впуская внутрь металлической полой трубы грунт или илистые отложения;
• на тросе рабочая часть бурильного механизма чуть приподнимается, затем с силой вновь опускается на дно скважины. Повторяют это до тех пор, пока вся труба не заполнится размягчённым грунтом или илом;
• затем труба поднимается, из неё вычищается всё, что внутри. Делается это путём открытия подвижной части, расположенной в верхней части устройства;
• повторяется эта процедура до тех пор, пока не будет достигнута нужная глубина;
• после полного завершения бурения очищение ствола от остатков грунта и илистых отложений производится с использованием насоса.

Виды желонок для ударно-канатного бурения

Обычно конструкция такого устройства предполагает достаточно большие размеры конструкции для упрощения работ. К примеру, размеры трубы для бурения в некоторых случаях могут достигать 3-4 м. Работает при бурении она за счёт силы падения и тяжести, поэтому самым важным показателем, оказывающим прямое влияние на работоспособность устройства является масса. Толщина стенок её может варьироваться от 0,2 до 1 см.

В качестве дополнительных средств утяжеления могут использоваться заливка верхней части бетонной смесью или иные варианты дополнительного груза. Важно понимать, что рост веса повышает эффективность бурения, но усложняет процесс эксплуатации оборудования и делает работу сложнее.

Классификация видов бурильных желонок производится по 2 основным параметрам: функциональному назначению и типу используемого клапана. Они бывают:

1. Лепестковые. Здесь в качестве клапана используется специальный лепесток, изготавливающийся из материала с повышенной упругостью (полимера или тонкого листового металла). Обычно имеет овальную или круглую форму. Для повышения качества стыка клапана с внутренними стенками трубы на него дополнительно устанавливается резиновый слой уплотнителя. Внутри трубы лепестковый металлический клапан крепится на шкив.
   Принцип работы у такого типа желонки достаточно простой: после удара о дно скважины лепесток провернётся, открыв пространство трубы для попадания внутрь свободного пространства размягчённых илистых отложений или грунта;
   после начала подъёма наверх на тросе клапан вернётся на исходное место, так как накопленный внутри трубы грунт надавит на лепесток, вернув его на прежнюю позицию;
   когда вы извлечёте грунт из внутреннего пространства трубы, клапан останется закрытым. Устройство вновь готово к использованию. Такая конструкция отличается простотой, а также пригодностью к очистке скважины или бурению новой. Недостатки в пониженной прочности самого клапана и относительной ненадёжности в конструктивном аспекте. Современные конструкции желонок лепесткового типа нередко предусматривают наличие съёмного резьбового лепесткового клапана, который при выходе из строя легко меняется на новый.
2. Шаровидные. Здесь в качестве запорного клапана используется тяжёлый шар из металла, диаметр которого обычно равен 70-75% от диаметра используемой в рабочей части толстостенной трубы. Принцип работы: внутрь нижней части укладывается шар, затем плотно крепится воронка или широкое кольцо. В нерабочем состоянии шар плотно прижат этим запирающим элементом;
   при ударе нижнего сегмента трубы о дно скважины шар поднимается вверх, а освободившаяся часть заполняется разрыхлённым грунтом или вязкими илистыми отложениями;
   во время подъёма накопившаяся в трубе масса придавливает шар сверху, что не даёт грунту выйти наружу;
   после очищения процесс повторяется столько раз, сколько нужно для завершения бурения. Такие рабочие части буровых механизмов для самостоятельного использования долговечны и обладают высокой устойчивостью к механическим нагрузкам. Изготовить их самостоятельно из подручных средств крайне сложно.
3. Для проведения бурения скважины на воду. Практика показывает, что лучше всего использовать желонку для бурения небольшой глубины — до 10-12 м. Применение для более глубокого бурения ввиду большого количества времени и сил считается не самым рентабельным. Рекомендуется в подобных случаях использовать специализированные буровые установки. Бурильные желонки обладают иной конструкцией и высокой прочностью, значительно меньше изнашиваются и реже ломаются. Что в них сделано по-другому?

• нижний сегмент трубы не просто заточен, а имеет отточенные заострённые разнонаправленные зубья;
• во внутренней полости жёстко закреплена труба с нарезанной резьбой;
• при увеличении глубины длина трубы регулируется за счёт наличия соединения резьбового типа.

Используемые для изготовления технологии и материалы

Для самостоятельного изготовления требуется для начала правильно выбрать трубу. Стоит сразу подобрать оптимальную по всем параметрам заготовку, которая обеспечит максимальную способность к разрыхлению грунта на дне скважины, а также беспроблемный подъём для очистки от накопившегося грунта.

Для желонок, предназначенных для бурения скважин, стоит подобрать трубу с длиной от 2 до 4 м. Зависит длина от глубины необходимого вам бурения. Важно понимать, что слишком длинной трубой будет неудобно работать, а короткая сможет повредить внутренние стенки скважины. Выбирайте трубу, изготовленную из металла толщиной от 0,2 до 1 см, при необходимости утяжелите её с помощью дополнительного груза или бетона. Чтобы рассчитать нужный вам диаметр металлической трубы для того, чтобы изготовить из неё желонку, просто вычтите из диаметра внутренней части обсадной трубы 4 см. Если расстояние между внешними стенками и внутренним диаметром обсадной трубы скважины станет слишком большим, то высокого качества изъятия грунта ожидать не стоит, а при слишком малом зазоре высока вероятность повреждения трубы скважины. Если вы работаете с бурением пластичных или вязких грунтов, то можно использовать её и без клапана, так как вязкий грунт всё равно будет в трубе оставаться и извлекаться без потерь.

Изготовление лепестковой желонки

• из небольшого отрезка трубы (аналогичного с желонкой диаметра) изготавливается вставка. В качестве основания для клапана будет использоваться отрезок примерно в 10-15 см;
• из листа металла вырезается заготовка под лепесток клапана. По диаметру также аналогична вставке;
• собирайте из вышеуказанных деталей клапан: зафиксируйте лепесток на основе с использованием петель пружинного типа;
• вставьте получившийся готовый клапан внутрь, зафиксируйте его в нижней части устройства с помощью болтов. Лепесток должен открываться внутрь.

Изготовление шаровой желонки

• внутри нижнего сегмента желонки приваривается шайба или воронка с отверстием примерно в 2/3 от диаметра;
• сверху на приваренную деталь опускается и укладывается шар, диаметр которого составляет 70-75% диаметра;
• в верхней части (примерно на расстоянии 4-5 диаметров шара) нужно установить ограничительную проволоку, которая не даст шару выпасть из желонки. Также можно использовать приваренную на верхнем конце средне ячеистую сетку.

Окончательная сборка всех механизмов

• нижний срез обтачивается, оптимально после этого провести дополнительное термическое закаливание. Чтобы повысить эффективность рыхления можно дополнительно приварить сюда отрезки арматуры или заострённого металла;
• на верхней части качественно привариваются проушины из металла, сквозь них будет продеваться металлический гибкий и прочный трос. Важно приварить их строго по вертикали, чтобы желонка не «гуляла» внутри скважины;
• предусмотрите наличие специальных зацепов, которые позволят достать её, если трос или проушины оборвутся.

Для организации процесса бурения с помощью желонки нужно также установить на специально собранной треноге механизм из блоков и троса. Варится тренога из 3 швеллерных балок, длина каждой при этом превышает желонку в 4-5 раз. В точке их соединения в верхней части монтируется блочный механизм для движения троса с подвешенным на нём рабочим грузом. Установить треногу над местом бурения стоит так, чтобы желонка располагалась строго по центру. Трос, закреплённый в проушинах, пропускается через блочную систему.

Описание технологии бурения

Если вы запланировали бурение своими силами без привлечения бригады мастеров с профессиональным оборудованием (например, они могут производить бурение малогабаритной установкой) то оптимальным вариантом станет использование лепестковой желонки. Клапан в ней будет двигаться с помощью специальной конструкции инструмента.

Есть несколько основных правил:

• начинается бурение с использованием бензинового или ручного бура. Первое углубление с его помощью делается либо до начала первого водоносного слоя, либо до окончания длины рабочей части бура;
• внутрь получившегося углубления устанавливается первая часть обсадки. Затем начинается бурение с использованием желонки. Она с усилием бросается на дно, после чего внутрь набивается раздробленный грунт или илистые породы через приоткрывающийся лепестковый клапан;
• каждый цикл обычно включает в себя 3-5 ударов поднимающейся вверх желонкой о дно скважины, обычно этого достаточно для полного заполнения размягчённым грунтом. После этого с использованием установленной на треноге системы блоков она извлекается и освобождается от накопившейся грязи;
• после полного погружения первого сегмента обсадной трубы устанавливается второй и так далее;
• окончательная очистка после достижения водоносного слоя и её прокачка производится с использованием насоса.

Полезные советы по правильной эксплуатации

Есть разные технологии, связанные с процессом на участке с разными видами грунта:

• при проведении бурения почв повышенной плотности труба опускается небольшими рывками, при этом не поднимаясь слишком высоко, с небольшого расстояния;
• при проведении работ на почвах повышенной сыпучести или с высокой плывучестью нужно обязательно применяться обсадные прочные трубы, которые гарантируют укрепление стенок повышенной надёжности. Сначала выкапывается объёмный и достаточно надёжный приямок, с которого и ведётся работа. В приямке помещается первая часть обсадной конструкции, затем начинается основной процесс. Обсадная труба должна проворачиваться 2 или 3 людьми, поэтому стоит заранее озаботиться о том, чтобы найти помощников;
• песчаные сухие или землю с высоким процентным содержанием глины перед началом работы стоит предварительно размочить большим количеством воды;
• глинистые грунты обычно не требуют установки обсадных труб. Мягкую породу с высоким содержанием глины бурят без клапана. При высоком содержании твёрдых и очень плотных элементов нужно разбить их молотком или долотом, чтобы механизм проще справлялся со своей задачей;
• при наличии гравия или его включений желонка используется с минимальной амплитудой и на пониженной скорости. Крупные куски гравия нужно также предварительно разбить с использованием молота или долота, затем уже работать основным механизмом. Облегчается процесс с использованием потока воды для размягчения земли;
• вне зависимости от того, какой тип грунта вам попался, промывку и чистку рекомендуют проводить раз в 1,5-2 года.

Выводы

К преимуществам относятся такие моменты:

• весь инструмент легко изготавливается из подручных материалов, которые имеются практически на любом участке;
• простой процесс, который без проблем проводится, если в начале предусмотреть некоторые сложности.

Использование самодельного механизма желонки для организации подачи воды на своём земельном участке значительно сократит затраты средств, поскольку не нужно тратить деньги на найм мастеров, аренду соответствующего профессионального оборудования, частое регламентное обслуживание с привлечением бригады. Содержание в порядке и обустройство таких скважин также обходится дешевле, чем иных вариантов. Уверены, что наши советы помогут вам в бурении собственного источника подачи воды и обеспечении собственного участка водой.