При бурении неглубоких скважин в рыхлых и сыпучих породах получила распро-странение одна из разновидностей ударно-канатного бурения - бурение с применением забивных стаканов, ударных гильз, желонок. Такой способ бурения обеспечивает углубку скважины кольцевым забоем и получение керновой пробы с малонарушенной структурой. Способ реализуется легкими буровыми установками. На рис. 3.46 представлен общий вид установки Д-5-25 – типичный для установок данного класса. Транспортной базой подоб-ных установок является легкая мачта с однострунной талевой оснасткой , планетарная или фрикционная лебедка и карбюраторный двигатель внутреннего сгорания мощностью 6-8 л.с. Общий вес установки колеблется в пределах 0,3-1,3 тонны.
Технология ударно-забивного бурения «с лебедки» заключается в следующем. Бу-ровой снаряд (рис.3.46), состоящий из забивного стакана 1 и ударной штанги 2, подвеши-вается на канате 3, огибающем ролик 4 на вершине мачты 5, и закрепляется на барабане лебедки 7 с рычагами управления 8, приводимой в действие от двигателя 6. Ударная штанга вместе со стаканом поднимается вверх посредством лебедки и сбрасывается вниз на забой, чем обеспечивается постепенное забивание стакана в породу (метод клевания). Высота подъема инструмента изменяется от 0,6 м в мягких породах до 1,0м в крепких. Число ударов составляет 1525 в минуту. Для бурения мягких пород используются гильзы или стаканы (рис. 3.47 а). Буровые желонки (рис.3.47, б), применяемые часто в комплекте с утяжеленной ударной штангой (рис.3.47, в) применяют в водоносных песках и разжиженных глинах. Грунтоносы (рис. 3.47, г) предназначены для отбора монолитов грунтов при инженерно-геологических изысканиях.
Рис. 3.46. Установка Д-5-25 для ударноканатного бурения забивными стаканами и грунто-носами
Рис. 3.47. Инструмент для бурения легкими установками ударного действия а – ударный стакан: 1 – труба с вырезом, 2 – конус
резьбовой, 3 – башмак; б – желонка: 1 – цилиндрический корпус, 2 – конус резьбовой, 3 – башмак, 4 – плоский клапан; в – штанга ударная: 1 – штанга, 2 – переходник-ушко; г – грунто-
нос: 1 – гильза, 2 – переходник, 3 – клапан дренажный шариковый; д – плоское долото; е – ударник для забивания стаканов и грунтоносов: 1 – ударник, 2 - корпус
Имеется и другая модификация данного способа, предусматривающая забивание инструмента в породу без отрыва его от забоя. Ударная нагрузка в этом случае формиру-ется ударником (рис.3.47, е) типа ясса.
Плоские долота (рис.3.47, д) используются для разбивания валунов и прохождения твердых пропластков.
Бурение желонками осуществляется, как правило, одновременно с обсадкой сква-жины трубами, что необходимо для предотвращения обвалов ее стенок скважин. Высота подъема желонки составляет 250-450 мм, а частота ударов – 20-40 в минуту.
В гравийно-галечниковых отложениях высоту подъема инструмента уменьшают до 50-100 мм, а частоту ударов увеличивают до 40-60 в минуту.
Бурение забивными стаканами основывается на резании пластичных пород острой кромкой башмака стакана и одновременное уплотнение стенок скважины и образца гор-ной породы. В рыхлых породах преобладает резание.
Погружение стакана происходит под действием кинетической энергии, полученной снарядом с ударной штангой во время падения при бурении от забоя, или под действием энергии, которая сообщается неподвижному стакану забивной штангой. В первом случае по забою наносится 1-2- удара и стакан погружается на глубину 0,05-0,2 м. Во втором случае число ударов определяется необходимостью погружения стакана на 0,2-0,6 м при продолжительности углубки 1-3 минуты.