Недостатком является ограничение по максимальной глубине, которую можно достичь без применения дополнительного оборудования. Однако преимущества делают шнековое бурение самым популярным способом создания скважин.
Все, кто связан с бурением скважин навесными гидробурами, по достоинству ценят скорость производимых работ, универсальность применения оборудования, финансовую доступность и относительно не сложную технологию.
Шнековое бурение применяется чаще всего для скважин небольшой глубины (до 20 метров) шнеками небольших диаметров (до 1500мм).
Перечислим несколько самых популярных направлений работ, при которых применяется шнековое бурение:
установка дорожных ограждений, дорожных знаков, оград, столбов и опор различного назначения, взятие проб грунта с разной глубины, создание буронабивных свай, пересаживание деревьев, завинчивание винтовых свай, лидерное бурение для забивки свай и т.п.
Наиболее часто шнековое бурение гидробурами производится в грунтах категорий III- Х по классификации крепости горных пород Протодьяконова. В грунтах категорий III-IV процесс бурения более сложный и требует высокой квалификации участников, производящих работы, и использования наиболее надежного и профессионального рабочего инструмента.
Самые распространенные методы шнекового бурения – рейсовый и поточный.
При рейсовом способе бурения используется шнек, который наращивается штанговыми удлинителями для достижения заданной глубины. Шнек забуривается на глубину витков, извлекается из скважины по мере наполнения витковой части буримой породой. Порода сбрасывается в стороне от скважины, шнек погружается обратно за следующей порцией грунта.
Этот процесс продолжается до достижения необходимой глубины. Производительность такого метода зависит, в том числе от длины винтовой части шнека. Но тут нельзя забывать о том, что, чем больше диаметр, тем более тяжелый груз извлекается базовой машиной из скважины.
Сам шнек и удлинители являются внушительной металлической конструкцией, а вместе с грунтом, особенно при большой глубине бурения, этот комплекс может оказаться на грани грузоподъемности базовой машины. На шнеках производства ТП Импульс учтена эта особенность — количество витков зависит от серии шнека и его диаметра, но с учетом максимально возможного объема породы, который предстоит этим шнеком извлечь.
При поточном способе бурения выход породы из забоя происходит постоянно на всей глубине бурения. Этот способ более производительный, чем рейсовый. При работе поточным способом не надо постоянно извлекать шнек с породой, т.к. буримая порода сама движется по всей длине шнека к устью скважины. Достигается такая производительность тем, что реборда идет по всей длине шнека и всех удлинителей. Соединяя шнек и удлинители таким образом, чтобы на стыке последний виток шнека переходил в первый виток удлинителя и так далее, в зависимости от глубины, получается шнековая колонна, производящая непрерывное (поточное) транспортирование буримого грунта из забоя на поверхность.
Выбор способа бурения зависит от поставленной задачи.
Полностью винтовая шнековая колонна всегда более производительная, но стоит дороже, чем шнек с удлинителями-штангами. Если бурится скважина глубиной до 5 или 10 метров, то рейсовый способ бурения будет комфортным, а если 10 метров и глубже, наиболее предпочтительным будет поточный способ.
Есть виды работ, при которых поточный способ не просто предпочтительнее, но именно он и необходим. Это те работы, которые требуют идеально четкие диаметр, вертикальность и ровность по всей глубине скважины, например, лидерное бурение для последующей забивки свай или создание скважин для изготовления буронабивных свай.
Для достижения наибольшей эффективности и качества бурения основное внимание уделяется рабочему инструменту – шнеку.
Слово «Шнек» немецкого происхождения и имеет такие значения, как улитка, завиток, спираль.
Состоит шнек из основания в виде стержня, на котором, вдоль оси, закреплены спиральные витки. По своей сути это конвейер, который доставляет по трубе сыпучие материалы.
Шнек буровой оснащен снизу режущей частью, которая разрушает буримую породу, и присоединительным хабом.Транспортировка материала осуществляется одновременно с проходкой скважины – это и есть суть шнекового бурения.
Контакт шнека с породой происходит не одновременно по всей площади скважины. При забуривании мощное давление, сконцентрированное в зубьях, передается на породу. Происходит вдавливание зубьев в породу. Если порода мягкая и податливая, с вкраплением камней 0 – 10%, что соответствует V – X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова, зубья для абразивного бурения врезаются в грунт и, срезая слой за слоем, транспортируют по шнеку землю к устью скважины.
Если порода соответствует категориям I – IVa, т.е. крепкая или очень крепкая, то применяются скальные зубья, которые вдавливаясь, скалывают и измельчают ее, посылая измельченный материал по стальным виткам (ребордам) с нижней части скважины к ее устью. Трубой в этом случае является скважина. Благодаря разнице коэффициентов трения породы между коэффициентами трения о стальные витки и породу стенок, поднимающаяся масса укрепляет стенки скважины. Коэффициент трения о сталь ниже, чем коэффициент трения о грунт, поэтому разрушенная порода продвигается по центральной части шнека быстрее, чем на границе с грунтом, благодаря чему неровности стенок скважины удерживают и уплотняют породную массу, укрепляя таким образом стенки скважины. Увеличивающуюся из-за трения избыточную температуру шнек отдает буримому грунту.
Во всех сферах деятельности человека недопустимы отклонения в сторону крайностей.
В случае со шнеками это выражено в том, что количество разрушенной режущей головкой породы не должно быть маленьким, т.к. это сократит производительность, и не должно быть большим, т.к. забьет межвитковое пространство и будет стопорить продвижение породы по скважине. Таким образом, шнеки производства ТП Импульс изготавливаются исходя из того, что производительность шнекового транспортера должна быть выше или равна производительности режущей части шнека.
Непосредственно подъем породы по шнековому транспортеру возможен лишь при условии, когда угол линии спирали меньше значений трения породы о поверхность реборды. Этим важнейшим деталям Технопарк Импульс уделяет максимальное значение при проектировании и изготовлении шнеков.
Михаил Михайлович Протодьяконов (1874-1930г.г. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости и зарубаемости. Эта шкала — лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича в горнодобывающей области.
Применяемость по буримым материалам.Классификация горных пород по крепости (шкала Протодьяконова):
Технопарк Импульс изготавливает для Компании Традиция-К шнеки и удлинители всех типов и размеров для обоих способов бурения.
Эти шнеки предназначены для использования в комплекте с соответствующими моделями гидровращателей Delta, или Импульс, или любой другой марки для бурения в грунте скважин заданного диаметра на заданную глубину при температуре окружающего воздуха от -40°С до +40°С.
Шнеки, изготовленные Технопарком Импульс, подобрать достаточно просто, т.к. они разбиты на серии, каждая из которых имеет свои ограничения по максимальному крутящему моменту.
Шнеки разных серий имеют свои посадочные размеры, что, в большинстве случаев, позволяет избежать ошибки при установке несоответствующих шнеков на гидровращатели Delta или Импульс.
22- летний опыт производства навесного оборудования и рабочего инструмента к нему дает уверенность в том, что продукция, произведенная ТП Импульс, выполнит все работы, которые от него ожидает заказчик. На момент написания статьи (19.10.2016) реализовано 10 061шт. шнеков собственного производства, это в среднем 140шт./мес.
Успешная история производства шнеков началась с того, что в 2010 году компании Традиция-К и Auger Torque пришли к взаимному соглашению о том, что производство шнеков для рынков РФ и стран СНГ необходимо перенести в Россию, а именно передать компании Традиция-К.
На первом этапе для подготовки к производству был выделен несколько миллионный бюджет. Далее была проведена тщательная подготовка, во время которой прорабатывались все нюансы изготовления этого, на первый взгляд, не сложного изделия. В процессе настройки станочных линий проводилось обучение рабочих.
Для того что бы передать свой тридцатилетний опыт из Англии приехали рабочие и конструкторы Auger Torque, а так же хозяин компании Алистер Райнер.
В результате многодневного обучения были переданы все технологии и секреты производства шнеков Auger Torque. В процессе обучения и производства первых шнеков было освоено множество нюансов и фирменных секретов, о которых даже не догадывается кустарный производитель.
Производятся шнеки поэтапно на нескольких производственных площадках, входящих в единую сеть. Металл и трубы для оснований приходят на склад. После разгрузки и сортировки материал сразу попадает (ни тени сомнения!) в производственный процесс.
Почему нет ничего сколько-нибудь интересного об этапе «хранение»?
Потому что производство шнеков и удлинителей — процесс непрерывный, зачастую круглосуточный. Как только запущен техпроцесс, начинается изготовление комплектующих шнека. По мере изготовления они перемещаются на участок производственной комплектации: основание, реборды, режущая кромка, держатели зубьев, сами зубья, пилот/забурник и хаб.
Когда комплект собран, его перемещают на сборку, где, используя редуктор, полуавтоматом сваривают комплектующие в изделие – почти готовый шнек.
Чтобы избежать даже минимальных отклонений, мы используем лазерный контроль во время сборки и непосредственно перед выходом со сборочного цеха.
Заготовка шнека собрана и направлена на дробемет, который подает дробь до 1000кг/мин. За счет направленного потока абразива будущий шнек очищается от окалины. Далее производится чистовая мехобработка и обратно в дробемет для подготовки поверхности к покраске. В малярной камере производится окраска шнека и сушка. Теперь он надежно защищен от коррозии.
До того, чтобы это изделие окончательно стало шнеком, осталось две операции – установка режущих элементов и финальный контроль качества. Установка зубьев и пилота-забурника – самое простое, что происходит в производстве шнека, т.к. установка режущих элементов невероятно легкая за счет запатентованной системы крепления, и это очень ценят наши заказчики: замена изношенных элементов на новые производится «в полях» быстро без каких-либо спец. приспособлений. Полностью собранному шнеку при прохождении через ОТК присваивается индивидуальный серийный номер и «выдается» собственный паспорт, который одновременно является и инструкцией по использованию.
Всё, шнек готов и перемещен на склад готовой продукции в ожидании трудной работы.Эпилог
Опыт, качество, технологии — путь к успеху.
Кустарный шнек не просто уменьшает производительность бурения или имеет меньший ресурс. Всё не так безобидно. В результате использования неверных геометрических параметров забурника на вал гидровращателя передаются как избыточный момент сопротивления, так и разрушительные для зубчатых элементов планетарного механизма вибрации. В результате механизм планетарного редуктора перегревается, а зубья шестерён преждевременно изнашиваются. Также это дополнительный расход топлива экскаватора и нагрузка на гидросистему.
На обывательском уровне шнек можно сравнить с победитовым сверлом. Фирменное сверло и перфоратор загонит в бетон, как в масло, за секунды. И если его не перегревать, то послужит оно верой и правдой.
А можно купить сверло на рынке подешевле. Выглядят почти одинаково, но через пару отверстий его можно просто выкинуть. Забурник перегрелся, затупился и вместо сантиметров в бетоне вы, обливаясь потом, стоите на месте и вспоминаете пословицу «скупой платит дважды».
С неоригинальным шнеком это может быть и трижды, и похуже в случае выхода из строя гидровращателя.
Это то, почему мы не только не рекомендуем использовать кустарные шнеки, но и снимаем гидробур с гарантии в этом случае. И, уверяю вас, это не просто желание продавать только собственный продукт. Это опыт и здравый смысл.