2.2.3 Гірничі роботи на ділянці інженерно-геологічних вишукувань. Ручне буріння свердловини. Проходка закопушок і шурупів. Відбір проб інженерних грунтів.

Буріння є одним з найважливіших видів розвідувальних робіт, застосовується в основному для дослідження горизонтальних пластів. За допомогою буріння з'ясовують склад, властивості, стан грунтів, умови їх залягання. Вся ця робота грунтується на дослідженні зразків порід, які безперервно витягуються з свердловини по мірі її поглиблення в процесі буріння. Залежно від способу буріння і складу порід зразки можуть бути непорушеної або порушеної структури. Зразки, отримані бурінням, мають назву керна.

До переваг буріння відносяться: швидкість виконання свердловин, можливість досягнення великих глибин, високу механізацію виробництва робіт, мобільність бурових установок. Буріння має свої недоліки: малий діаметр свердловин не дозволяє проводити огляд стінок, розмір зразків обмежується діаметром свердловини, по одній свердловині не можна визначити елементи залягання шарів.

При інженерно-геологічних дослідженнях застосовують такі види буріння свердловин: ручне ударно-обертальне, обертально-колонкове, вібраційне, шнекові. У всіх випадках буріння здійснюється буровим наконечником (буром), який, з'єднуючись з бурильними трубами (штангами), створює буровий снаряд. Удари або обертання цього снаряда або те й інше разом здійснюють буровими верстатами, що приводяться в дію різними двигунами (механічне буріння), або ручним бурінням. Останній спосіб застосовують в маломіцних породах і при дрібному бурінні.

Тип бурового наконечника залежить від міцності і особливостей породи. Так, наприклад, для проходки скельних порід використовують долота і коронки. Долотом дроблять породу, її витягують на поверхню у вигляді щебеню. За допомогою коронок з зачеканеннимі в них зубами з твердих сплавів в забої свердловин виробляється кільцевої зазор, і зразок отримує форму циліндра. У більш м'яких породах ту ж роботу виконує порожнистий зубчастий циліндр довжиною 1-3 м, всередині якого залишається порода у вигляді керна або колонки. Звідси і назва цього виду буріння - обертальний колонкове. У глинистих породах використовують наконечники спеціальної конструкції - Грунтоноси, діаметром не менше 100-125 мм. Це дає можливість отримувати зразки грунту з непорушеною структурою у вигляді монолітів.

В останні роки стали застосовувати вібраційний метод буріння, тобто буріння з використанням вібратора для занурення бурового снаряда в породу вибою. За допомогою вібро-бура можна проходить насипні грунти, м'які глинисті мергелі і багато інших осадові породи, але слід пам'ятати, що глинисті грунти при цьому змінюють свій фізичний стан. При вібробуреніі неможливо зафіксувати рівень грунтових вод.

Шнекове буріння. Шнеки - особливі штанги, на поверхні яких навита сталева спіраль. Шнеки з'єднуються в буровий снаряд, утворюючи безперервний гвинтовий транспортер для виймання грунту з свердловини.

Руйнування забою і підйом грунту на поверхню відбувається одночасно. Цей вид буріння дозволяє проходити свердловини діаметром від 150 до 1500 мм.

Шнекове буріння застосовується лише в деяких пухких породах, наприклад типу лесових суглинків, Цей спосіб відрізняється великою швидкістю проходки, але має ряд недоліків: важко визначити межі різних верств, встановити рівень грунтових вод, зразки мають порушену структуру.

Проходка свердловин в слабких і водонасичених породах скрутна внаслідок обвалювання і опливаніе стінок. Для їх кріплення застосовують сталеві обсадні труби, які опускають в свердловини, після чого продовжують буріння наконечником вже меншого діаметру.

Документація буріння здійснюється шляхом ведення бурого журналу, куди вносять усі дані по проходці свердловин і відбору зразків. Складається бурова колонка свердловини в масштабі від 1:100 до 1:500.

Після завершення бурових робіт гирло свердловини засипається грунтом з ущільненням.

Ручний бур геолога

Бур геолога - своєрідний буровий інструмент, за допомогою якого в ручну буриться не глибокі свердловини. Бур геолога (ручний буровий комплект) має не велику вагу і дозволяє бурильника самостійно донести комплект до місця призначення (наприклад до необхідної точки в лісі). Призначення ручного бурового (комплекту) інструменту: за допомогою ручного бурового інструменту буріння свердловин відбувається обертальним і ударним способом у м'яких породах (грунтах) на глибину до 10 метрів, з відбором проб, при інженерних, вишукувальних, будівельних, меліоративних роботах, екологічних дослідженнях, при пошуках водоносних горизонтів.

Гвинтовий бур (Змійовик)

В якості технологічного бурового інструменту при обертальному бурінні застосовують спіральні й ложкові бури, бурильні труби (штанги), інструмент для з гвинчення і розгвинчування бурових труб та здійснення спускопод'емних операцій.

Спіральний гвинтовий бур або змійовик складається з гвинтового тіла, шийки, різьбової головки для приєднання до бурових труб тбсу (тб) і леза. При обертанні бур угвинчується в породу, як штопор. Заповнює лопаті бура порода при підйомі утримується тертям. Застосовується цей інструмент при бурінні в глинах і суглинках - в'язких пластичних породах.

Буріння змієвиковим буром (змійовиком) здійснюється в глинистих досить м'яких породах обертанням снаряда з періодичним (через 3-5 оборотів) підйомом снаряда над забоєм на висоту 10-15 см для відриву породи від масиву, до якого змійовик угвинчується при обертанні, і для вступу рідини до вибою, що знижує сили тертя і размягчающей щільну глину. Піднімають снаряд важелем або лебідкою. Поглиблення за рейс може досягати 50-60 см, після чого снаряд витягують на поверхню. Змійовик очищають від вибуреного породи і знову опускають в свердловину. В цьому процесі неприпустимо обертання бурового снаряда вліво, щоб уникнути розгвинчування різьбових з'єднань.