Колонковые трубы для инженерно-геологического бурения
Инженерно-геологическое бурение применяют для изучения строения грунтов перед строительством зданий, дорог, мостов, промышленных объектов и других сооружений. Одна из главных задач таких работ – получить образцы грунта и горных пород с минимальным нарушением структуры. Для этого используют колонковый способ бурения, при котором порода разрушается по кольцевому забою, а центральная часть сохраняется в виде керна.
Колонковая труба входит в состав бурового снаряда, принимает керн и защищает его при подъеме из скважины. От ее диаметра, длины, толщины стенки и состояния резьбовых соединений зависят качество отбора материала и надежность всего процесса бурения.
Технология колонкового бурения
При колонковом бурении породоразрушающая коронка работает не по всей площади забоя, а по кольцу. В центре остается цилиндрический столбик породы, который постепенно поступает внутрь колонковой трубы.
Типовой цикл включает несколько операций:
- Буровой снаряд опускают на забой.
- Коронке передают вращение и осевую нагрузку.
- Разрушенная порода удаляется промывочной жидкостью или другим способом очистки забоя.
- Керн входит внутрь колонковой трубы.
- После заполнения рабочей части снаряд поднимают, керн извлекают, описывают и передают на исследование.
В инженерной геологии ценность такого метода состоит именно в возможности изучить последовательность слоев, их мощность, трещиноватость, включения, степень выветривания и другие особенности массива.
Диаметр колонковой трубы подбирают с учетом требуемого диаметра керна, конструкции скважины и применяемой коронки. Чем крупнее получаемый образец, тем полнее можно оценить неоднородность грунта, однако одновременно возрастают масса снаряда, площадь забоя и нагрузки на оборудование.
Из чего состоит колонковая труба
Колонковая труба - это элемент колонкового снаряда, внутри которого размещается керн. На концах выполняются соединительные элементы, позволяющие установить коронку, переходник, подкоронник или другие детали колонкового снаряда.
Для современных колонковых труб по ГОСТ Р 51682-2000 применяется цилиндрическая трапецеидальная резьба с шагом 4 мм и высотой профиля 0,75 мм. Стандарт предусматривает трубы ниппельного соединения типа НС и несколько вариантов термической обработки: нормализацию, улучшение, а также эти способы с поверхностной закалкой.
При работе колонковая труба выполняет сразу несколько функций: принимает керн, защищает его от разрушения при подъеме, передает часть механических нагрузок и обеспечивает соединение элементов снаряда.
При выборе необходимо учитывать 4 основных параметра: наружный диаметр, длину, толщину стенки и материал. Именно эти характеристики определяют массу, жесткость, износостойкость и совместимость трубы с остальным инструментом.
Какие колонковые трубы подходят для инженерно-геологического бурения
ГОСТ Р 51682-2000 предусматривает колонковые трубы диаметром от 25 до 108 мм. Однако при инженерно-геологических изысканиях на практике применяются и увеличенные размеры 127, 146 и 168 мм. Более крупный диаметр позволяет получить керн большего сечения, что может быть важно при изучении неоднородных грунтов, галечников, трещиноватых пород и участков с крупными включениями.
В ассортименте «Геобурмаш» представлены, в частности, трубы 89×5, 108×5, 127×5 и 146×5 мм. Например, для трубы 108×5 масса одного погонного метра составляет 12,7 кг, для 127×5 – 15,04 кг, для 146×5 – 17,386 кг. Для этих исполнений используется резьба с шагом 4 мм.
Длина также подбирается под оборудование и условия работы. По согласованию с заказчиком завод «Геобурмаш» изготавливает колонковые трубы длиной от 0,5 до 4,0 м (под заказ до 6,0 м). В нашем ассортименте представлены исполнения длиной 1; 1,5; 2; 3 и 4 м для разных диаметров.
По ГОСТ трубы должны изготавливаться из стали 36Г2С, а по согласованию допускается сталь 45. Для твердых и абразивных пород «Геобурмаш» также отмечает практику применения стали 40Х благодаря ее повышенной износостойкости.
При инженерно-геологическом бурении выбор можно условно разделить так:
- меньшие диаметры рациональны для стандартных разведочных скважин и относительно однородных пород;
- 127–168 мм целесообразны, когда необходим увеличенный диаметр керна;
- для абразивных пород стоит уделять повышенное внимание материалу и термообработке;
- длину трубы выбирают с учетом высоты мачты, глубины рейса и удобства спуско-подъемных операций.
Перед работой обязательно проверяют резьбу и прямолинейность корпуса. Для защиты соединений при перевозке производитель предусматривает предохранительные резьбовые пробки.
Вывод
Колонковая труба – ключевой элемент снаряда при инженерно-геологическом бурении. Именно внутри нее формируется и сохраняется керн, по которому специалисты оценивают строение грунтового массива.
При подборе трубы необходимо учитывать диаметр скважины и керна, геологический разрез, абразивность пород, длину рейса и характеристики буровой установки. Для большинства стандартных работ используются трубы относительно небольшого диаметра, однако инженерно-геологические изыскания нередко требуют исполнения 127, 146 или 168 мм.
Чем точнее труба, коронка и остальные элементы колонкового снаряда подобраны под конкретные грунты, тем выше качество керна, стабильнее проходка и ниже риск преждевременного износа оборудования.
Если у вас остались вопросы, позвоните нам по телефонам 8 (343) 201-41-55 или 8-800-302-83-83, и мы проконсультируем вас по ассортименту и характеристикам бурового оборудования.