Een van de meest productieve en economische methoden voor het vormen van mijnen is kernboren. Het wordt gebruikt in veldverkenning en technische geologie. Bovendien is dit de gemakkelijkste en snelste manier om toegang te krijgen tot grondwater voor de watervoorziening.
In ons artikel leert u alles over de specifieke kenmerken van kernboren, de gereedschappen die nodig zijn voor de implementatie en toepassingsfuncties.
Toepassingsgebied van kernboren
Kernboren is een methode die met de grootste nauwkeurigheid de diepte van het dak en de bodem van de bodemlagen, evenals de dieptemarkering van de grondwaterspiegel, kan bepalen.
Kernboortechnologie wordt veel gebruikt in de volgende industrieën:
- Watervoorziening in industriële en particuliere sectoren. Het boren van putten voor particuliere watervoorziening, het organiseren van de wateropname van hele dorpen of stadsblokken wordt effectief uitgevoerd door kernboren omdat de boor gemakkelijk tot grote diepte doordringt. Een kernprojectiel kan bijna elk vernietigd gesteente opheffen, behalve waterverzadigde en losse onsamenhangende bodems (zand, grind, kiezels);
- Verkenning in de mijnbouw. Wanneer de rots passeert, vindt er een puntinslag op de grond plaats langs de rotatiestraal. Met andere woorden, een schaal, die structureel op een pijp lijkt, boort een massieve rotsmassa zonder de structuur en toestand te verstoren.
- Gebouw. Geotechnische studies uitvoeren om de fysische en mechanische eigenschappen van bodems, de toestand van gesteenten, te bestuderen. Kolomtechnologie biedt de mogelijkheid om de watervoorziening nauwkeurig te identificeren en om watermonsters te nemen om hun agressiviteit ten opzichte van beton te bestuderen.
Tijdens kernboren wordt een kern geëxtraheerd - een kolom grond of aangrenzende grondlagen. De kern wordt gekenmerkt door een integrale natuurlijke structuur, die zorgt voor een uitgebreide analyse van de bestudeerde rots. Boren met een kernpijp maakt het mogelijk om de diepte van het gesteente met de hoogste nauwkeurigheid te bepalen voor studie doeleinden.
Kernboren zorgt voor de integriteit van de gewonnen kern, wat bijdraagt aan de kwalitatieve studie van de rots. Tegelijkertijd wordt de hoogste kwaliteit reiniging van het gezicht van de vernietigde steen uitgevoerd.
Het gebruik van kernboren in de bouw vergemakkelijkt en versnelt processen aanzienlijk. Een paal wordt gemakkelijk in het gat geslagen dat met een kernboor is voorbereid of er wordt een kant-en-klare constructie van gewapend beton gemonteerd. Met kernboren kunt u cilindrische gaten maken in baksteen- en betonconstructies.
Werktechnologie en apparatuur
Er zijn twee methoden voor het gebruik van een kernboor bekend: werken met de toevoer van vloeistof naar het gezicht of naar het droge, dat wil zeggen zonder modder te boren.
Boren zonder gebruik van boorspoeling wordt gebruikt als onsamenhangende bodems verzadigd zijn met natuurlijk vocht in een hoeveelheid die voldoende is voor penetratie en extractie. Water wordt ook niet in de werkas gevoerd wanneer het door vloeibaar plastic, zacht plastic en stijve plastic leem / klei, harde en plastic zandige leem gaat.
De vloeistof wordt zonder twijfel gebruikt bij het boren van rotsachtige en halfrotsachtige rotsen. Bij afwezigheid van water is in dit geval de verdieping veel langzamer.Bovendien neemt de kans op vroegtijdig falen van de kroon aanzienlijk toe, en daarom wordt droog boren als duurder beschouwd.
De technologie van kernboren met spoelen maakt het niet alleen mogelijk om de service van werkapparatuur uit te breiden, maar ook de snelste en minst tijdrovende manier om het gezicht van de vernietigde rots te bevrijden
Bij het boren met boorvloeistof neemt de mate van verdieping aanzienlijk toe. Meestal wordt deze methode gebruikt bij het boren van putten met een aanzienlijke diepte. Hierdoor kunt u in de kortst mogelijke tijd werkzaamheden uitvoeren met minimaal risico op beschadiging van de kroon.
Tijdens de ontwikkeling van de put in losse, onsamenhangende gronden wordt stilstaand water onder hoge druk naar de bodem toegevoerd, indien het boren geen taak is. In dit geval wassen ze met een stroom water eenvoudig het gezicht, waardoor de werkende schacht wordt bevrijd van de vernietigde grond.
Het principe van kolomtechniek
Het kernelement bij kernboren is het destructieve snijgedeelte dat op de bodem van de kernpijp is gemonteerd. Ze noemen haar een kroon. Voor het zinken van rotsen worden speciale kronen gebruikt die zijn uitgerust met diamantgereedschappen.
Kronen zijn uitwisselbare elementen die aan de onderkant van de kernbuis zijn geschroefd. Tijdens het boren moeten ze meerdere keren worden vervangen
Het is de diamanten kroon die zorgt voor de vrijwel ongehinderde doorgang van de boor naar grote diepte tijdens de doorgang van de waterinlaat naar kalksteen. Dat wil zeggen, bij het ontwikkelen van putten begraven in gesteente, in de scheuren waarvan als gevolg van eeuwenoude condensatie de reserves van het zuiverste ondergrondse water werden gevormd.
De boren worden op de eenvoudigste manier vervangen - ze verwijderen het versleten deel en schroeven een nieuwe kroon op de kernpijp
De rots wordt gesneden met een kroon die met hoge snelheden draait. De rotatiesnelheid van de boor kan worden aangepast afhankelijk van de dichtheid van de ontwikkelde grond. De kroon “snijdt” de grond alleen langs de rand van een bijzondere cilinder, waarvan het centrale deel in de kernbuis wordt gedrukt.
Om de kern te verwijderen, wordt de boor naar de oppervlakte gebracht. De door hem opgevangen grond wordt letterlijk uit de kernboor geblazen met een luchtstroom naar het bovenste deel van de buis. Het blaasproces wordt versneld door met een voorhamer op de schaal te tikken.
Bij kernboren wordt een geboord kegelvormig gesteentesegment in de kernpijp geduwd. Om het te extraheren, wordt de kernschil uit de loop gehaald door de boorkolom te demonteren. De kern wordt geblazen en uit de buis gestampt
Kolomboormachines tijdens het passeren van sterke rotsen hebben een hogere productiviteit dan matrix- en kegelbits. Dit komt door de hoge rotatiesnelheid van de boor, wat de mate van toegepaste ontwikkelingsinspanning vermindert.
Bovendien vernietigen de beitels de rots volledig, die door de bailer moet worden "uitgehold" of water moet leveren om het gezicht door te spoelen. In feite zul je twee keer, of zelfs drie keer, door hetzelfde segment moeten gaan: eerst vernietigen, dan wissen. Met kolomtechnologie kunt u in één keer door het gezicht gaan en het gezicht verwijderen.
Werktuigmachines en booreilanden
De keuze van een machine of booreiland wordt bepaald door het doel van de put en de diameter. De populariteit van de kernboormethode bepaalt de productie van booreilanden en gereedschapsmachines over de hele wereld. Zware tractoren, vrachtwagens en terreinwagens zijn geschikt voor installaties die zijn ontworpen voor proefboringen.
Het gebruik van zware rupstrekkers maakt kernboren mogelijk in gebieden met onbegaanbaarheid, wateroverlast en onstabiel terrein.
Meestal is boorapparatuur gemonteerd op klassieke MAZ-, KAMAZ- en Ural-auto's. Er zijn echter montagemogelijkheden voor lichtere apparatuur, die wordt gebruikt voor het boren van waterputten in privéconstructies.
Bij handmatig roterend boren wordt de kernbuis vervangen door zijn historische voorganger, het glas. Deze schaal is een verkorte versie van de kernbuis met een puntige rand op de zool. Een glas handmatig of met een motorboor wordt in de grond gedraaid en alles wat erin wordt gestapeld, wordt naar de oppervlakte verwijderd.
Voor de mechanisatie van het handmatig boren van ondiepe putten en het vormen van gaten voor de installatie van hekken en krachtoverbrengingsmasten, worden benzine- en elektromotoren gebruikt. Ze melden rotatiebewegingen aan de boor of de kernbuis
Apparatuur voor het zinken en rangschikken van putten
Bij de implementatie van kernboren is apparatuur nodig waarmee u diepgaand kunt werken, een grote verscheidenheid aan soorten gesteenten kunt ontwikkelen en extraheren. Tijdens het werk moet worden gezorgd voor een periodieke stijging naar het oppervlak van het materiaal dat door het projectiel is vernietigd.
Standaard boorgereedschapset
Voor hoogwaardige werkprestaties is vereist:
- Kolomschalen. Ze worden zowel voor horizontaal boren als voor verticaal boren gebruikt. Met standaard kernbuizen is boren onder een hoek tot 45 graden mogelijk. Dunwandige kernschalen kunnen alleen worden gebruikt voor horizontaal sleufloos boren bij het leggen van communicatie.
- Kronen. Het is een steenvernietigend gereedschap dat is uitgerust met een kernbuis om het kernsnijden in gesteente te vergemakkelijken. Voor het boren van sedimentaire cohesieve en onsamenhangende bodems worden koperen kronen gebruikt. Voor het zinken van gesteente worden de vorming van gaten in beton, asfalt, een bakstenen muur, hardmetalen kronen met diamantslijpers geproduceerd.
- Stalen behuizing. Ze zijn nodig voor het bekleden van de productie - de vorming van de boorput, gelijktijdig geproduceerd met de verdieping ervan. Hun diameter is gelijk aan de diameter van de put. De behuizing voor wateropname wordt vooraf geselecteerd, met de nadruk op de diameter van de kernpijp en pomp, die volgens plan in de put zal worden bedreven.
- Hengels. Dit zijn smalle, in elkaar gedraaide pijpen. Gebruikt om de boorstring te bouwen. Simpel gezegd, ze worden afwisselend op de bovenkant van de kernbuis geschroefd, zodat deze een rotatiebeweging kan overbrengen op een diepte die de hoogte van het projectiel overschrijdt. De hoogte van de kernpijp + de hoogte van de reeks boorstangen = productiediepte.
- Sub Ze zijn nodig om de verbinding van schroefdraadverbindingen met verschillende diameters te verzekeren die aanwezig zijn op boorstangen, rotatoren, spoeloliekeerringen en andere componenten.
- Spoelpluggen en afdichtingen. Met hun hulp wordt gezorgd voor de opkomst van het oppervlak van de vernietigde grond, als de selectie van een hele kern niet nodig is. In dit geval wordt water naar het gezicht gevoerd, waardoor de vernietigde grond onder druk op het dagoppervlak wordt weggespoeld.
- Beitels. Ze worden gebruikt om het boorgat op de moeilijkste plaatsen te verdiepen voor de doorgang van de kernboor. Bij het gebruik van een bit schakelen ze soms over van roterend boren naar schokboren.
De gepresenteerde tool is een standaardset voor boren met kerntechnologie. In sommige gevallen, afhankelijk van de complexiteit van de ontwikkeling, zijn mogelijk extra gereedschappen en apparatuur vereist.
Bij het verdiepen van de uitgraving wordt achtereenvolgens een reeks boorstangen op de bovenkant van de kernpijp geschroefd. Om het kernprojectiel op het oppervlak te extraheren, wordt de staaf nadat de staaf is losgedraaid
Ontwerpkenmerken van de kernpijp
Het ontwerpkenmerk van de schaal tijdens het kernboren is te danken aan het maximale behoud van de kernintegriteit en bestaat uit een ringvormige opstelling rond de vrije doorgang. Een van de belangrijkste kenmerken is de coëfficiënt van kernbemonstering. Het wordt gedefinieerd als de verhouding van de kerndiameter tot de buitendiameter van het gereedschap.
Het kernboorgereedschap is gestandaardiseerd, het verschilt voornamelijk alleen in diameter. Volgens structurele kenmerken worden kernpijpen geclassificeerd in enkel en dubbel. Enkele schalen die zijn ontworpen om onder normale geologische omstandigheden te werken, zijn geweldig voor het ontwikkelen van waterputten.
Een dubbel gereedschap met een niet-roterende binnenpijp wordt alleen gebruikt bij geologische verkenning. Het is nodig om gesteentemonsters te extraheren die gemakkelijk kunnen worden vernietigd onder invloed van verschillende factoren. Hiermee kunt u een monster nemen in natuurlijke samenstelling, met een natuurlijk percentage mineralen en gesteente.
Bij bemonstering voor technisch en geologisch onderzoek, bij geologische exploratie en het boren van gaten voor de installatie van steunen voor krachtoverbrengingsleidingen, wordt een enkelkernige buis gebruikt
Alle kernpijpen zijn ontworpen voor het gebruik van spoelen, het toevoeren van boorspoeling naar de bodem en het spoelen van de put. Hun bovenkant is uitgerust met een technologisch gat waardoor water of een luchtstroom wordt geïnjecteerd.
Specificiteit van het snijgedeelte van de schaal
Elke kroon wordt gepresenteerd in de vorm van een ring met een schroefdraad bovenop, die nodig is om aan de kernbuis te schroeven, en snijders aan de onderkant. Op dit snijdende metalen onderdeel worden scharen gegoten of gelast.
Gebruik bij het boren de volgende kronen:
- Carbide - fijn gesneden, geribbeld.
- Diamant - geïmpregneerd en kleine diamant.
Carbide snijelementen zijn ontworpen voor het boren van "zachte" grond. Met hun hulp worden alle soorten kleirotsen van elke consistentie, halfgesteente, vochtarm en vochtig zand met een dichte samenstelling en gemiddelde dichtheid geboord. Voor het boren door zandstenen en mergels worden kronen met wolfraam-kobalt-snijtanden gebruikt.
Ondiepe bits zijn ontworpen voor boren in middelhard hard gesteente met een laag abrasief vermogen. Ze zijn uitgerust met achthoekige of vierkante uitstekers. Wanneer de snijtanden zich op verschillende hoogtes bevinden, wordt ook stapsgewijs slachten bereikt, waarvan de voordelen hierboven zijn beschreven.
Het gebruik van geribbelde kronen verbetert de circulatie van spoelvloeistof door de diameter van de put te vergroten
Geribbelde kronen zijn ontworpen voor het boren van harde gesteenten met een middelmatig abrasief vermogen. De snijders van dergelijke kronen bestaan uit een stalen cilindrische of prismatische kop met een hardmetalen inzet. In dit geval vermindert zelfs in het geval van slijtage van de kroon de efficiëntie van zijn werk niet.
Kronen met diamantgereedschappen zijn ontworpen voor het boren van gesteente en semi-gesteente met een hoge abrasiviteit.
Om de sterkte en de schurende eigenschappen te vergroten, worden industriële diamanten tijdens het productieproces in de gegoten massa geperst. Onlangs zijn natuurlijke kristallen vaak vervangen door kunstmatig gekweekt
Het aantal ribben wordt bepaald door het ontwerp van de kroon en de diameter - ze kunnen van drie tot zes zijn. Versnelling van het proces van vernietiging van gesteente kan worden bereikt door de ribben omhoog te bewegen ten opzichte van het eindvlak van de kroon. Zo wordt een getrapte bodem verzekerd en wordt de doorgang van de spoelvloeistof vergemakkelijkt.
Wellbore behuizingsbuizen
Zowel kern- als mantelstalen buizen worden geproduceerd in overeenstemming met GOST 51682-2000. In exploratie- en engineeringgeologie worden ze gebruikt om de ineenstorting van de bodem onderaan te voorkomen, waardoor we niet zouden kunnen begrijpen op welke diepte de ene geologische laag wordt vervangen door een andere.
Bij de opstelling van waterinlaatopeningen vormen bekisting de wanden van de put. In de daaruit samengestelde behuizing wordt een andere pijpserie ondergedompeld. Nu wordt het meestal gemaakt van plastic. Het productieomhulsel is voorzien van een filter voor het vasthouden van zandkorrels en fijn grind tijdens het verpompen.
De meest voorkomende zijn mantelbuizen met tepelverbindingen.In dit geval hebben de buizen aan één kant een binnendraad en aan de andere kant een buitendraad. De schroefdraad is extreem eenvoudig en snel te monteren.
Zowel kern- als mantelbuizen zijn van het ene uiteinde naar buiten, van het andere naar binnen geschroefd. Hierdoor kunt u de behuizing snel en eenvoudig monteren. De afmetingen van de draden zijn verenigd - elke behuizing kan als kernpijp dienen, het is voldoende om de kroon en de bovenkant erop te schroeven
Er zijn mantelbuizen ontworpen voor lasverbindingen. Ze worden niet gebruikt in de privésector vanwege het moeizame proces van kolommontage.
Zowel mantel- als kernpijpen zijn gemaakt van staalkwaliteit 45 met sterktegroep "K". Om de weerstand tegen oppervlakteslijtage te vergroten, zijn de uiteinden van de buizen gehard. Afhankelijk van de gebruikte boorapparatuur en de diameter van de dompelpomp, worden buizen met een diameter van 100 tot 200 mm gebruikt in het apparaat van privé-waterinlaatwerkzaamheden.
Kernboorstadia
Voordat u met de werkzaamheden begint, moet u het kadastrale plan bestuderen en het werkoppervlak voorbereiden. Het is noodzakelijk om ongehinderde toegang tot de boorlocatie van zowel de boorinstallatie zelf als de machine te verzekeren met spoelvloeistof.
De volgende stap is het graven van een kuil met een inhoud van minimaal 2 kubieke meter - hierdoor wordt het gebruik van een extra tank vermeden. De put is ontworpen om grondwater en verbruikte spoelvloeistof af te voeren. Om het grootste deel van de stam te installeren, moet de grond worden geponst.
Vervolgens wordt de geselecteerde kroon verbonden met de kernboorpijp en de selectie van mantelbuizen, die zullen toenemen naarmate ze dieper worden. De installatie moet stevig worden bevestigd, waarna de boorinstallatie wordt gelanceerd.
Kolomtechnologie met het spoelen van de bodem van het water maakt de meest eenvoudige en snelle manier mogelijk om de werkschacht te bevrijden van de vernietigde rots
Terwijl de kernboor wordt verdiept en gevuld, wordt deze periodiek opgetild naar het dagoppervlak en gereinigd van grond die tijdens het boren door het gereedschap is opgevangen. Daarna kan de van de kern vrijgemaakte kern weer in het gat van de put worden ondergedompeld om verder te boren.
Om de boorkolom omhoog te klimmen, bestaande uit een kernprojectiel en staven, gedemonteerd. Dat wil zeggen, de staaf na de staaf wordt achtereenvolgens gescheiden totdat de kernbuis uit de loop wordt verwijderd.
De beste optie voor het ontwikkelen van een put voor particuliere handelaren is kernboren, gevolgd door spoelen. In dit geval mogen geen monsters worden genomen. Het belangrijkste is om snel het vat te vormen en het van slib te verwijderen, terwijl tegelijkertijd de voorbereiding voor ontwikkeling voor de komende operatie wordt uitgevoerd.
Voor het wassen kunt u elk water gebruiken, het is best geschikt uit een nabijgelegen vijver of rivier. Het boren kan ook droog worden uitgevoerd als er een zandput wordt ontwikkeld. Meestal is in dit geval een paar emmers water als boorvloeistof alleen voldoende om de schaal onderaan te koelen.
Volgens de kerntechnologie worden gaten geboord in beton- en gewapend betonconstructies, funderingen en bakstenen muren.
Bij het werken in los, vochtarm zand wordt het aanbevolen om vloeibaar glas of kleimassa toe te voegen om de wanden van het gat in de werkoplossing te versterken. In ieder geval, wanneer de boor met een onstabiele structuur door de horizon gaat, is het gerechtvaardigd om de wanden van de put te versterken met bekledingsbuizen.
Technologische kenmerken van het proces
Tijdens het verdiepen is het mogelijk om de snelheid van de boor aan te passen. Opgemerkt moet worden dat boor bij lage snelheden gemakkelijk sedimentair gesteentelagen overwint. Maar bij het passeren van inheemse rotsen is een verhoging van de rotatiesnelheid vereist. Met de kernboormethode kunnen formaties van verschillende samenstellingen en elke hardheid worden doorgegeven.
Er moet rekening mee worden gehouden dat het boorplatform zich op een voorbereid, genivelleerd horizontaal platform moet bevinden. De penetratiehoek kan worden aangepast als de diameter van het te ontwikkelen gat niet groter is dan 1 meter. Vervolgens wordt de verticaliteit van de productie ondersteund door de behuizing.
Bekistingsbuizen kunnen opnieuw worden gebruikt als ze direct na het zinken uit de mijn worden verwijderd. Een kernbuis is een herbruikbare schaal, wat niet gezegd kan worden over kronen. Voor boren in de sedimentaire horizon zijn er minstens twee of zelfs meer nodig. Bij het bouwen van een put op kalksteen is het onmogelijk om het aantal gewiste kronen nauwkeurig te voorspellen.
Om de levensduur van de diamantkern te verlengen nadat deze is geïnstalleerd of vervangen, moet de bodem van de put worden gebeiteld. Deze maatregel zal de penetratiegraad aanzienlijk verhogen.
De boorinstallatie kan worden gemonteerd op voertuigen met een hoog draagvermogen of op speciale voertuigen met rupsbanden bij werkzaamheden op moeilijk terrein. Lichtere mobiele apparatuur kan worden gebruikt voor het kernboren van waterputten.
Voor- en nadelen van de kolommethode
Door de puntwerking van de kroon in zijn straal, is nauwkeurig snijden en verwijderen van de hele kern naar het oppervlak gegarandeerd. De technologie is toepasbaar voor het boren van rotsen tot de XII-categorie, u kunt zowel haaks als haaks werken.
Een van de belangrijkste indicatoren van de kernmethode wordt beschouwd als hoge productiviteit en boorsnelheid.
Daarnaast zijn de volgende voordelen te onderscheiden:
- Het boorvolume bij gebruik van spoelvloeistof of proceswater is 85%;
- De introductie van actieve emulsies in de werkoplossing maakt het mogelijk om de wanden van de put in zijn oorspronkelijke staat te behouden;
- Door vermindering van axiale belastingen doordat het gesteente niet continu wordt vernietigd, wordt een verlaging van de energiekosten bereikt.
- Met deze methode kunt u met alle rotsen werken, inclusief basalt en graniet.
- Bij gebruik van de prefab mobiele machine is het mogelijk werkzaamheden uit te voeren op moeilijk bereikbare plaatsen.
Naast de voordelen heeft kernboren ook zijn nadelen:
- Bij het werken in gebroken rotsen treedt vaak kernverstopping op, wat ertoe leidt dat de buis moet worden verwijderd om deze uit te slaan.
- Tijdens het passeren van harde rotsen als gevolg van oververhitting en het grijpen van de kroon wordt het snel dof. Om dit te voorkomen, moet koelvloeistof worden gebruikt en de toevoersnelheid worden verlaagd. Hierdoor wordt de boorsnelheid verlaagd.
- De kleine doorsnede (tot 200 mm) van het boren maakt het gebruik van krachtige dompelpompen niet mogelijk.
Bij het ontwikkelen van waterputten bij gebruik van een klei-oplossing tijdens het openen van het reservoir is de kans op verzilting van de aquifer groot.
Video 1. De beginfase van het boren van putten volgens de kernmethode:
Video 2. Kernboren van een put in granietgesteente:
De start van kernbooroperaties moet worden voorafgegaan door een economische berekening. Naleving van veiligheidsnormen en bedrijfsregels voor apparatuur minimaliseert het risico op falen, waardoor een hoge werkefficiëntie, boorsnelheid en lagere economische kosten worden gegarandeerd.
Wilt u alleen de bekende subtiliteiten van kolomtechnologie met u delen? Heeft u nuttige informatie over het onderwerp van het artikel? Schrijf opmerkingen in het onderstaande blokformulier, stel vragen en plaats foto's over het onderwerp van het artikel.