Studnia na działce własnymi rękami: przegląd technologii i narzędzi do ręcznego wiercenia

Studnia na działce ogrodowej pozbawi mnóstwa problemów. Zapewni wodę do podlewania, pielęgnacji samochodu i terenu. Jest mało prawdopodobne, aby własnoręcznie wydobyta woda nadawała się do picia, ale w zupełności wystarczy do zabiegów higienicznych.

Wiercenie wykopu nie jest zbyt tanie. Inaczej jest, jeśli studnia na działce jest wykonana własnymi rękami. W takim przypadku własne źródło wody można uzyskać przy minimalnych stratach finansowych. Czyż nie?

W proponowanym przez nas artykule szczegółowo opisano technologie wiercenia dostępne dla samodzielnych wiertaczy. Szczegółowo opisano narzędzia wiertnicze i zasady ich doboru w zależności od właściwości fizykomechanicznych gruntu. Nasze zalecenia będą skuteczną pomocą przy budowie ujęcia wody.

Krótki uproszczony kurs hydrogeologii

Wody podziemne znacznie różnią się od powierzchniowych. Nie płyną jako rwące strumienie z rzekami, nie gromadzą się w jeziorach, chyba że trafią na pustkę krasową w skorupie ziemskiej.

Gdyby pod naszymi stopami wszędzie szalały bystre strumienie, miasta i osady runęłyby wraz z gruntem, który nie ma pod sobą solidnego skalnego podłoża.

Wodę podziemną wydobywa się z porów, szczelin, jaskiń (pustek) występujących w strukturze skał

Charakter występowania wód w skałach

Wodę podziemną mieszczą pory, pustki i szczeliny utworzone w skałach podczas różnych procesów geologicznych. W genezę i zasadę działania tych procesów nie będziemy się zagłębiać w tym artykule.

Zauważmy tylko, że od sposobu powstawania gruntów zależą ich właściwości fizykomechaniczne, a także hydrotechniczna i hydrogeologiczna specyfika zawartej w nich wody.

Wody podziemne wykazują pewien ruch w obrębie warstwy je mieszczącej – warstwy osadów o równorzędnych właściwościach i strukturze. Działa na nie, analogicznie do powierzchniowych, grawitacja, powodująca przepływ do niżej położonych warstw lub wzdłuż nachylenia do niżej położonych obszarów.

Jeśli woda podziemna ma możliwość gromadzenia się, ale nie ma dróg odpływu, ciśnienie wzrasta. Ze względu na swoje właściwości fizyczne woda nie może być ściśnięta. W zamkniętej przestrzeni ciśnienie zmusza ciecz do poszukiwania naturalnego ujścia. Dzięki temu zjawisku na powierzchnię wypływają źródła i biją gejzery.

Wodę podziemną wypompowuje się z porów piasków o różnej granulacji i gęstości, ze spękanych wapieni, rzadziej piaskowców.

Grunty, których pory, pustki i szczeliny mieszczą wodę, nazywane są gruntami wodonośnymi lub wodonośnymi. Wykonany w celu poboru wody otwór powinien być zagłębiony właśnie w nich. Wśród wodonośców są rodzaje, które mogą swobodnie przepuszczać wodę, oraz takie, które tylko ją zatrzymują.

W przekroju geologicznym warstwy wodonośne zazwyczaj przeplatają się z warstwami nieprzepuszczalnymi. Są to grunty gliniaste, których struktura jest podobna do powszechnie znanej plasteliny, nie zawierają wody i jej nie przepuszczają.

Woda może znajdować się w małych soczewkach i szczelinach utworzonych w glinach i twardych piaskach gliniastych. Jednak najczęściej jest po prostu wchłaniana przez osady gliniaste, zmieniając w ten sposób ich konsystencję.

Do warstw nieprzepuszczalnych zaliczają się również skałe i półskałe odmiany w stanie nienaruszonym, tj. bez spękań. Jeśli ich masa jest usiana szczelinami różnej wielkości, a dodatkowo wypełnionymi wodą, to utwory skalne i półskalne przechodzą do kategorii wodonośnych.

Im większa objętość pustek w skale, tym większą zasobnością wodną będzie charakteryzować się warstwa wodonośna. Prawdę mówiąc, tę charakterystykę można uzyskać tylko podczas wiercenia studni lub dowiedzieć się od organizacji, która przeprowadzała wiercenia w pobliżu.

Klasyfikacja wód podziemnych

Charakter powstawania gruntów wodonośnych leży u podstaw klasyfikacji według właściwości fizyko-mechanicznych.

Zgodnie z tym, woda podziemna nadająca się do użytku jest w uproszczeniu dzielona na:

• Wody osadów. Znajdują się w porach piasków różnej granulacji, w pustkach żwirów, otoczaków i gruzu. Zawierają je grunty okruchowe, których cząstki nie są ze sobą połączone. Wymienione skały mają doskonałe właściwości filtracyjne: woda w nich i przez nie może swobodnie przemieszczać się w dogodnym dla niej kierunku.
• Wody skał macierzystych. Znajdują się w szczelinach skał twardych, półtwardych oraz niektórych osadów scementowanych. Najbardziej rozpowszechnionym przedstawicielem wodonośnym jest wapień. Woda może rozprzestrzeniać się w szczelinach twardych glin macierzystych, margli, piaskowców itp., ale dla wydobycia te opcje są nieodpowiednie.

Właściwości filtracyjne skał macierzystych zależą od stopnia spękania. W stanie nienaruszonym ich cząstki są utrzymywane przez wiązania krystaliczne lub skonsolidowane, które nie pozwalają wodzie przepływać w obrębie warstwy, przesiąkać na zewnątrz ani przenikać z zewnątrz.

Woda w gruntach macierzystych powstaje w wyniku kondensacji. Gromadzi się przez wieki, nie otrzymując zewnętrznego zasilania. Naturalnie, w ograniczonej przestrzeni jest jej ciasno, dlatego przy otwarciu takiego pokładu poziom statyczny zwykle ustala się powyżej głębokości zalegania. Czasami takie odwierty nawet tryskają.

Grunty osadowe zalegają w stosunkowo poziomych warstwach, w obrębie których właściwości fizyczno-mechaniczne i struktura są równe lub mają nieznaczne odchylenia. Grunty nieprzepuszczalne zwykle przeplatają się z nasyconymi wodą.

Osady osadowe są regularnie zasilane wodą atmosferyczną. Wnika ona przez zwykłe przesiąkanie – infiltrację przez leżące wyżej warstwy. Osadowe warstwy wodonośne mogą nasycać się również w kierunku poziomym, na przykład otrzymując wodę poprzez tę samą infiltrację z pobliskiego zbiornika wodnego.

Właściwości filtracyjne i natura powstawania skał są ściśle związane z hydraulicznymi cechami znajdującej się w nich wody.

Według wskazanego kryterium wody podziemne dzielą się na następujące kategorie:

• Swobodne (nie naporowe). Są to wody zalegające w skałach osadowych, w pierwszych od powierzchni ziemi warstwach przepuszczalnych. Są swobodnie zasilane i tak samo odprowadzane do zbiorników lub warstw leżących niżej, dlatego charakteryzują się zerowym ciśnieniem (naporem).
• Naporowe lub artezyjskie. Oczywiste jest, że w większości są to wody skał macierzystych. Jednak zalicza się do nich niektóre odwierty, które otwierają osadową warstwę wodonośną. Na przykład, jeśli teren znajduje się w obniżeniu między dwoma wzgórzami, woda odkryta przez wykop będzie dążyć do osiągnięcia średniego poziomu w warstwie i tryskać.

Jeżeli warstwa wodonośna związana ze skałami osadowymi zalega między warstwami nieprzepuszczalnymi tego samego pochodzenia, to mogą one charakteryzować się niewielkim naporem. Wyraźny przykład: piasek nasycony wodą, „objęty” od góry i od dołu warstwami gliny. Przy otwarciu poziom statyczny przez pewien czas może być nieco wyższy niż strop samej warstwy.

Wody gruntowe skał osadowych rzadko są naporowe, ponieważ prawie zawsze mają możliwość odpływu. Wyjątkiem są odwierty wykonane w obniżeniu między wzgórzami. W takich źródłach woda będzie dążyć do osiągnięcia ogólnego poziomu wód gruntowych (UWG) w warstwie nasyconej wodą zgodnie z zasadą naczyń połączonych.

Wśród ludzi taką wodę nazywa się międzywarstwową, wśród hydrogeologów – słabonapięciową. W praktyce takie sytuacje zdarzają się niezwykle rzadko. Ponieważ woda związana z gruntami osadowymi prawie zawsze ma możliwość rozładowania.

Ta możliwość może znajdować się w odległości od 1 do 10 i więcej km od punktu wiercenia, ale dzięki temu w warstwie wodonośnej nie występuje ciśnienie. Zatem nie może być mowy o naporze.

Kategoria wiertności jako argument

Oprócz wymienionych różnic klasyfikacyjnych istnieje jeszcze jedna bardzo ważna cecha, z którą powinni zapoznać się majstrowie chcący przewiercić studnię wodonośną na własnej działce. Jest to kategoria wiercenia, która znacznie ogranicza zakres możliwości ręcznego wiercenia.

Kategorię wiercenia ponownie określają fizyczno-mechaniczne właściwości skał i specyfika ich pochodzenia. Według tych cech grunty dzieli się na:

• Sypkie. Grubo- i drobnoziarniste skały osadowe, nie zachowujące formy podczas urabiania: piaski o różnym stopniu zagęszczenia i uziarnienia, żwirowe, gruzowe, otoczakowe osady. Łatwo ulegają zniszczeniu, ale nie zawsze łatwo je wydobyć ze studni.
• Plastyczne. Gliniaste grunty osadowe, zachowujące formę podczas urabiania wykopów: to rodzina glin, iłów i pyłów. Ulegają zniszczeniu trudniej niż poprzedni typ, ale wydobywa się je dzięki własnej „lepkości” bez większych problemów.
• Twarde. Należą do nich skały lite i półlite. Najwyższa kategoria wiercenia, potwierdzająca złożoność i pracochłonność urabiania. Skały trudno niszczyć, a wydobycie ich z dna otworu również nie jest łatwe.

Osady osadowe reprezentowane są przez odmiany sypkie i plastyczne. Z ich wierceniem można poradzić sobie samodzielnie. Nie ma szczególnej potrzeby angażowania sprzętu i wytwarzania super skomplikowanych narzędzi wiertniczych.

Tabela z klasyfikacją skał według wiercenia narzędziem ślimakowym. Świder ślimakowy należy do sprzętu o największej prędkości urabiania, ale w większości przypadków po przejściu nim trzeba oczyścić dno studni żłobkiem (+)

Tabela z kategoriami wiercenia skał metodą udarowo-linową. Prędkość wiercenia jest najniższa, ale tylko metodą udarowo-linową można przejść luźne piaski, osady żwirowo-otoczakowe, wydobyć ze studni grunty nasycone wodą i oczyścić dno otworu (+)

Do skał macierzystych należą głównie skały lite i półlite. Dla samodzielnego wiertacza jest to praktycznie niedostępna opcja.

Bez wiertnic opracowywanie jest zbyt trudne, a bez specjalistycznego narzędzia niszczącego, dłuta, w ogóle niemożliwe. Gliny twarde i półtwarde są wiercone łatwiej niż „skała”, ale wody z nich się nie pompuje.

Do ujęcia wody studnie buduje się z zagłębieniem części chłonnej w piasek lub w wapień. Dla osób chcących własnoręcznie wywiercić studnię, możliwy jest wariant “piaskowy” (+)

Należy zauważyć, że wodę pitną pozyskuje się zarówno z osadów, jak i ze skał macierzystych. Jednak odmiana związana z „osadami” częściej jest tylko techniczna ze względu na zdolność gruntów do przepuszczania wszelkich cieczy, w tym ścieków, olejów rozlanych na ziemię, produktów ropopochodnych itp.

W każdym razie wodę wypompowaną z prywatnego źródła należy zanieść do badania do SES w celu uzyskania popartego analizami werdyktu o przynależności do wody pitnej lub technicznej.

Dobór miejsca na studnię na działce

Przed wykonaniem studni do ujęcia wody na działce, należy przeprowadzić samodzielne badania hydrogeologiczne. Brzmi to poważnie, ale sprowadza się do podstawowego pytania sąsiadów posiadających własne źródło wody.

Należy ustalić podczas ankiety:

• Głębokość lustra wody w istniejących punktach poboru. Informację tę można uzyskać od właścicieli zarówno studni, jak i ujęć kopanych.
• Stabilność poziomu statycznego. Czy nie ma on tendencji do znacznego obniżania się w suchym okresie letnim i zimą.
• Sytuację geologiczną. Dokładniej, jakie skały zostały odsłonięte podczas kopania studni lub wiercenia? Czy napotkano głazy?

Działki rekreacyjne zazwyczaj znajdują się na terenie równinnym, charakteryzującym się prawie poziomym ułożeniem elementów geologicznych. Niewielkie odchylenia wystąpią tylko ze względu na różnicę w absolutnych rzędnych między istniejącym źródłem a punktem wiercenia.

Żadnych ludowych metod poszukiwania oznak wody na działce lepiej nie stosować. Rozmowy o wrażliwości mrówek i uwzględnianiu klimatu są wręcz śmieszne, nie wpływają one w żaden sposób na występowanie wód gruntowych. Na klimat należałoby się orientować w ogóle przy wyborze działki.

Warto zdecydować się na najkrótszą trasę od źródła do domu lub do sauny. I koniecznie uwzględnić możliwość ustawienia wieży z wygodą przeprowadzenia całego kompleksu prac. Wybrać najlepszy czas na wiercenie pomoże następny artykuł.

Wynajem mobilnej wiertnicy

Najprostszą i najmniej pracochłonną metodą wykonania studni na własnej działce jest wynajem mobilnego urządzenia wiertniczego. Za jego pomocą można w kilka dni wywiercić i urządzić na działce indywidualną konstrukcję do ujęcia wody.

Urządzenie bez trudu przejdzie przez grubość osadowych gruntów i, jeśli mistrz zechce, odsłoni skały macierzyste, ale tej metody nie można nazwać tanią.

Do wiercenia ujęcia wody potrzebne będą narzędzia wiertnicze. Do wydobycia luźnych skał potrzebna będzie łyżka wiertnicza, grunty gliniaste łatwiej podnosić świdrem, szklanką lub rurą rdzeniową. Jeśli konieczne jest kruszenie głazów lub skał litych, należy zaopatrzyć się w dłuta.

Jako tańszą alternatywę można zastosować składane ręczne urządzenie wiertnicze. Obejmuje ono świder z uchwytem do ruchu obrotowego przy wierceniu oraz zestaw żerdzi do przedłużania kolumny wiertniczej. «Ręcznym» spokojnie wierci się studnie o głębokości 10-25 m. Można też głębiej, jeśli pozwoli zdrowie i ilość żerdzi.

W przypadku braku fabrycznej wieży lub urządzenia wiertniczego stosuje się metody, które jeszcze niedawno były używane w profesjonalnym wierceniu. Mowa będzie o udarowo-obrotowej i udarowo-linowej metodzie ręcznej.

Ze względu na niejednorodność przekroju geologicznego, metody wiercenia są najczęściej stosowane kompleksowo. Różnica w technice niszczenia i wydobywania skał pozwala na przejście przez dosłownie wszelkie, nawet najbardziej złożone formacje geologiczne.

Zestaw do ręcznego wiercenia studni (potocznie nazywany “ręczną wiertnicą”) to najprostsza wiertnica w wykonaniu fabrycznym. Przeznaczony jest do wiercenia świdrowego. Do celów produkcyjnych stosowany jest tam, gdzie nie ma możliwości rozstawienia masztu standardowego zestawu wiertniczego (+)

Metody wiercenia ręcznego

Zanim zdecydujesz się na realizację projektu budowy ujęcia wody własnymi rękami, warto dokładnie zapoznać się z metodami wiercenia studni. Technologię dobiera się w zależności od budowy geologicznej terenu. W tym celu szczegółowo wypytuje się sąsiadów o to, jak kopali studnię lub wiercili u siebie.

Po ustaleniu, jaki rodzaj gruntu był wcześniej przewiercany, decyduje się o narzędziu wiertniczym. Będzie trzeba je wykonać samodzielnie lub wypożyczyć. Od razu trzeba zdecydować, co zrobić z masztem wiertniczym: pożyczyć od kogoś na czas lub zbudować samodzielnie.

Wariant #1 – wiercenie udarowo-obrotowe

Z nazwy jasno wynika, że niszczenie i wydobywanie urobku z otworu odbywa się za pomocą udarów i obrotów.

Do wykonywania tych czynności wiertniczych stosuje się różne rodzaje narzędzi, są to:

• Łyżka. Przeznaczona do wiercenia obrotowego, stosowana w przewiercaniu gruntów plastycznych. Jest to cylinder pozbawiony mniejszej połowy lub tylko segmentu. Wiertło wykonuje się z pewnym przesunięciem osi środkowej, aby wywiercić otwór szerszy niż samo narzędzie.
• Świder, inaczej ślimak. Przeznaczony do wiercenia zwartych gruntów gliniastych metodą obrotową. Jest to śruba z jednym lub więcej zwojami. Działa prosto: wkręca się w grunt i na łopatkach wynosi rozkruszoną masę na powierzchnię.
• Czerpak. Przeznaczony do wiercenia luźnych skał osadowych metodą udarową. Poza nim żadne narzędzie nie nadaje się do pełnego wydobywania osadów żwirowo-otoczakowych, tłucznia, otoczaków, piaszczystych piasków. Czerpak jest niezastąpiony przy podnoszeniu gruntów nasyconych wodą, przez co bardzo obciążonych.
• Dłuto. Przeznaczone do kruszenia twardych skał poprzez wielokrotne, uporczywe uderzenia. Stosowane w parze z czerpakiem, który po rozkruszeniu wybiera urobek z dna otworu.

Łyżka to uniwersalne narzędzie wiertnicze, z dwoma urządzeniami chwytającymi. Do ścinania i chwytania gruntu w pionie, jej lewa ściana charakterystycznego otworu w cylindrze jest lekko odgięta.

Do dolnego chwytu najczęściej stosuje się nóż w kształcie łyżki na podeszwie świdra. Odmian na temat łyżki jest ogromna ilość. Ci, którzy chcą ją samodzielnie wykonać, muszą jedynie zrozumieć zasadę działania.

Łyżkowe świdry niszczą i chwytają skałę w dwóch kierunkach. Pionowo grunt ścina krawędź półcylindra, znajdująca się w kierunku obrotu świdra, dolny nóż pogłębia studnię na zasadzie wkręcania.

Podobnie jak śruba, łyżkę wkręca się w skałę. Dolnym nożem wcina się w grunt, który po oddzieleniu od masy trafia do wnętrza niepełnego cylindra. Bocznym nożem łyżka podczas obrotu ścina skałę ze ścian pnia. Ponownie ścięty grunt zagęszcza poprzednią porcję i wypycha ją do wnętrza zestawu.

Pracę prowadzi się, aż wypełni się wnęka łyżki urobkiem w połowie lub w 2/3. Następnie świder jest wyciągany ze studni i opróżniany z wywierconego urobku przez istniejący w cylindrze boczny pionowy 'otwór'. Opróżniony zestaw ponownie opuszcza się na dno i dalej wierci.

Łyżka do wiercenia półtwardych i twardych gruntów gliniastych, niewymagających przytrzymywania dolnym chwytem

Dolny chwyt łyżkowego świdra wykonany jest w postaci spiralnego zwoju, dla ułatwienia przejścia wzmocniony dodatkowym świdrem.

Świder-łyżka do ręcznego wiercenia do głębokości 5 m ze skróconą częścią roboczą, która jest przyspawana do żerdzi startowej.

Oś symetrii łyżki jest przesunięta nie bez powodu. Mimośród pozwala wiercić otwór nadający się do jednoczesnego montażu rury osłonowej. Obudowa jest konieczna do uformowania pnia wyrobiska w osadach.

Bez niej sypkie skały będą bez końca osypywać się na dno studni, a gliniaste przy moczeniu będą 'wybrzuszać się' w pień, zwężając prześwit i utrudniając dostarczenie zestawu na dno.

Ostatnio łyżkę aktywnie wypierają różnorodne modyfikacje śrub. Przejście rzeczywiście ułatwiają, ale pod względem wydobycia zniszczonej skały znacznie ustępują łyżce.

Nią można wywiercić wilgotne lepkie piaski, a śruba ich całkowicie nie podniesie. Do czyszczenia dna po śrubie prawie zawsze trzeba użyć czerpaka. Okazuje się, że praca jest wykonywana w podwójnym nakładzie.

Wiercenie ślimakowe ma poważną wadę – podczas wkręcania świdra bardzo łatwo odchylić się od pionu. Znaczne odchylenia prowadzą do całkowitej nieprzydatności eksploatacyjnej odwiertu. Niewielkie odchylenia utrudnią montaż rury osłonowej, a następnie zanurzenie pompy (+)

Najprostszy model łyżki wiertniczej wykonuje się z odcinka rury Ø 180-220 mm w zależności od rozmiaru odwiertu. Nie zapominajmy, że do wypompowywania wody za pomocą pompy głębinowej wewnętrzna Ø rury osłonowej musi być o 2-3 cm większa od zewnętrznej Ø pompy. W przeciwnym razie nie będzie można jej opuścić do ujęcia wodnego.

Optymalna długość odcinka rury dla łyżki wiertniczej wynosi 1,0 – 1,2 m, aby nie męczyć się z podnoszeniem, opróżnianiem narzędzia i czyszczeniem go od środka ręką w razie potrzeby. W górnej jednej trzeciej wycina się okienko potrzebne do usunięcia wywierconego gruntu. Na górze mocuje się ją na śruby lub przyspawa ucho, do którego będzie przymocowana lina.

Stopę narzędzia wyposaża się najczęściej w jedno-, rzadziej dwupłatkowy zawór. W wąskich łyżkach wiertniczych zaworem jest kulka. Aby dolna część lepiej spulchniała i kruszyła skałę, na dole ostrzy się ostrą krawędź lub nacinane są zęby.

Kilka interesujących wariantów wykonania łyżki wiertniczej przedstawiono w artykule, z którym zalecamy się zapoznać.

Trzymaną na linie łyżkę wiertniczą swobodnie rzuca się na dno odwiertu. Przy uderzeniu w ziemię otwiera się zawór, a zniszczony grunt wsuwa się do wnętrza rury.

Po wpuszczeniu do wnętrza narzędzia porcji gruntu zawór zatrzaskuje się, dzięki czemu łyżka wiertnicza utrzymuje w sobie sypkie, niespoiste skały. Następnie narzędzie unosi się nad dnem odwiertu na wysokość 1,5 – 1,0 m i ponownie rzuca, aż do przejścia kolejnych 0,3 – 0,4 m.

O tym, jak wykonać narzędzie wiertnicze do ręcznego wiercenia ujęć wodnych, szczegółowo opisano w polecanym przez nas artykule.

Sprawdzone w praktyce konstrukcje dłut przedstawiamy, ale szczerze życzymy, aby nie trzeba było z nich korzystać. Oczywiście, ręczne zniszczenie «skały» bez dłuta jest niemożliwe. Ale czy warto się z tym męczyć?

Wiercenie będzie postępować dosłownie po parę cm na dobę. Bardziej rozsądne jest skorzystanie z mechanicznego sposobu: wynająć mobilne urządzenie lub zaprosić wiertaczy.

Dłuto może być potrzebne, jeśli w przekroju osadowym występują duże otoczaki i głazy. Przewidzenie, gdzie można na nie trafić w rzeczywistości, jest niemożliwe, ponieważ charakteryzują się one chaotycznym rozmieszczeniem.

Jeśli głaz napotkasz po dwóch/trzech metrach wiercenia, lepiej zmienić miejsce wykonania odwiertu. Jeśli wywiercono około 15 – 20 m, to lepiej się pomęczyć, długo i wytrwale zrzucając dłuto na kamień.

Dłuta są wykonywane z zastosowaniem maszyn kuźniczo-prasowych z jednolitego metalowego kęsa przez kucie. Będą one wymagały zamówienia (+)

Podczas wiercenia wszystkimi wymienionymi narzędziami do odwiertu okresowo dolewa się wodę. Pełni ona funkcję płuczki wiertniczej, tymczasowo wiąże luźne grunty, zmiękcza skały ilaste i chłodzi narzędzie, chroniąc je przed przedwczesnym zużyciem.

Do produkcji żerdzi wiertniczych idealnie nadają się rury z oznaczeniem VGP, których średnica wewnętrzna waha się w zakresie 33–48 mm. Długość żerdzi należy dobierać na podstawie wysokości wieży. Tak, aby podczas podnoszenia w prześwicie między blokiem a powierzchnią ziemi swobodnie mieściły się 2-3 ogniwa.

Tradycyjna długość żerdzi to 1,2–1,5 m, ale zdarza się, że wykonuje się je także o długości 5,0 m. Oczywiście, przy zestawieniu kolumny wiertniczej z długich elementów jest mniej połączeń. Zatem mniejsze prawdopodobieństwo zerwania łańcucha rur w przewodzie.

Jednakże wydobywanie długich żerdzi z wyrobiska jest dość trudne. Tym bardziej należy pamiętać, że wierzchołek kolumny podczas podnoszenia prawie sięga bloku z przerzuconą przez niego liną, a na dole zwykle z odwiertu wystaje część obudowy.

Żerdzie są używane do przedłużania kolumny wiertniczej, czasem do obciążania zestawu wiertniczego. Łączy się je ze sobą za pomocą złączek lub sworzni blokujących.

Żerdzie łączy się za pomocą złączek gwintowanych lub metalowych «palców» – odcinków pręta wykonanych ściśle według średnicy otworów w żerdziach przeznaczonych do łączenia. Ogniwo początkowe jest wyposażone w ucho do mocowania liny.

Dolna część każdego ogniwa powinna bezbłędnie łączyć się z kolejnym elementem i być konstrukcyjnie identyczna z urządzeniem na górze łyżki lub świdra.

Wariant #2 – wiercenie udarowo-linowe

Wiercenie obrotowe na głębokości powyżej 10–15 m staje się zbyt trudne, ponieważ oprócz obciążonego zestawu, który ma niemałą wagę, z wyrobiska trzeba wyciągnąć kolumnę żerdzi wiertniczych. Ponadto za każdym razem podczas podnoszenia wszystkie te metry trzeba stale demontować, a następnie ponownie składać, aby dostarczyć narzędzie do przodka.

W mechanicznym wierceniu wszystko jest prostsze – obrót, dostarczanie i wyciąganie narzędzia wykonuje hydraulika. Wykonywanie takiej pracy ręcznie jest niecelowe i zbyt ciężkie.

Ponadto podczas wykonywania ruchów obrotowych bez użycia mechanizmów łatwo można odchylić się od pionu. Im większa głębokość, tym większe będzie odchylenie, utrudniające zarówno dostarczenie świdra do przodka, jak i montaż obudowy oraz późniejszy montaż pompy w odwiercie.

Przy ręcznym wierceniu na takiej głębokości rozsądniej jest zastosować technologię udarowo-linową. W zasadzie została już przez nas przedstawiona w ramach opisu pracy łyżką. To standardowy zestaw do wiercenia metodą udarową.

Do przejścia przez grunty ilaste stosuje się stożkowy kubek z ostrzem na dole buta. W przeciwieństwie do łyżki, kubek nie ma zaworu ani okienka do wydobywania gruntu.

Również wrzuca się go na dno otworu z siłą i wyciąga w miarę napełniania. Podczas uderzenia w jego wnętrze wpychana jest skała ilasta, utrzymywana tylko przez ścianki i własną zdolność klejenia.

Uwalnia się cylinder od urobku poprzez opukiwanie jego ścian młotem. Lepka skała oddziela się wtedy od wewnętrznej powierzchni narzędzia i wypada na zewnątrz. Nie są potrzebne żadne żerdzie do wiercenia cylindrem.

Oznacza to, że nie trzeba stale demontować i ponownie składać sporego «łańcucha» żerdzi wiertniczych. Prawdę mówiąc, jedną lub dwie z nich można wykorzystać do zwykłego obciążenia narzędzia podczas opuszczania go na znaczną głębokość.

Cylinder – poprzednik rury wiertniczej rdzeniowej. Konstrukcyjnie przypomina łyżkę wiertniczą, ale nie jest wyposażony w zawór na spodzie.

Aby wykonywać uderzenia w skałę, do narzędzia wiertniczego mocuje się linę lub sznur, w związku z czym metoda wiercenia nazywana jest udarowo-linową. Do wykonywania ruchów obrotowych stosuje się kolumnę żerdzi wiertniczych, łączącą wiertło z ręcznym lub mechanicznym kołowrotem.

Aby zwiększyć postęp podczas wiercenia obrotowego, narzędzie również uderza w dno otworu, a aby wzmocnić siłę niszczenia, trzewiki wierteł wyposaża się w różnego rodzaju elementy skrawające.

Jasne jest, że podczas wiercenia wiertło należy regularnie opuszczać na dno otworu, a po jego napełnieniu wyciągać na powierzchnię. Nie zapominajcie Państwo, że wraz ze wzrostem głębokości wyciąganie narzędzia z urobkiem będzie coraz trudniejsze z każdym przejściem. Ułatwić wiercenie opisanymi metodami i narzędziami pomoże samodzielnie wykonany maszt wiertniczy.

Aby podczas wiercenia można było łatwo przechodzić z metody obrotowej na udarowo-linową, zestaw wiertniczy lepiej wyposażyć zarówno w kołowrót, jak i wciągarkę.

Klasyczny wariant masztu wiertniczego wykonuje się w formie trójnogu o całkowitej wysokości około 4,5 – 5,0 m. W górnej części masztu instaluje się bloczek, przez który przerzuca się linę połączoną z narzędziem. Przy wierceniu obrotowym maszt jest potrzebny do podniesienia kolumny wiertniczej składającej się z narzędzia i żerdzi wiertniczych.

Podczas wiercenia wyrobiska o głębokości 10–12 m można obejść się bez zestawu wiertniczego, ale praca będzie wymagać więcej wysiłku mięśni. Więc lepiej jednak z nim.

Jeśli nie chce się Państwu w ogóle zajmować jej budową, wystarczy urządzenie w formie dwóch słupów z poprzeczką i przerzuconą przez nią dźwignią. Niewykluczone, że na podstawie proponowanych konstrukcji będą Państwo mogli opracować własne urządzenie ułatwiające pracę wiertacza.

Obudowa pnia studni

Do obudowy otworu wiertniczego najlepszym rozwiązaniem są rury stalowe. Rury polimerowe też się nadadzą, ale pod względem wytrzymałości przy zagłębianiu w gruncie nie są zbyt dobre. Ponadto wciskanie rur okładzinowych do otworu będzie odbywać się nie za pomocą hydrauliki, lecz siłą rąk, a lekkie rury plastikowe w ręcznie wykonanym otworze wcale nie są łatwe do zagłębienia.

Rury okładzinowe montuje się z pojedynczych segmentów o długości około 2 m. Mogą być dłuższe, ale wtedy trudno będzie je umieścić w otworze podczas wiercenia. Dlatego, mimo że w kolumnie rur okładzinowych będzie wiele połączeń, lepiej zastosować rozmiar odpowiedni do pracy.

Pierwszy segment montuje się po dwóch/trzech cyklach. Następnie stopniowo wciska się go, kładąc na nim drewniany klocek, aby wykorzystać własną siłę i ciężar. Podczas wiercenia obrotowego zagłębianie rur okładzinowych następuje po wydobyciu narzędzia z gruntem.

Zastosowanie metody udarowo-linowej w gruntach sypkich wymaga zagłębiania rur okładzinowych z pewnym wyprzedzeniem w stosunku do narzędzia, w przeciwnym razie wiertło będzie bez końca czerpać warstwę, nie posuwając się w dół.

Montaż rur okładzinowych odbywa się jednocześnie z wierceniem otworu. Rury łączy się na gwint lub za pomocą spawania. Rury okładzinowe na czas prac są mocowane obejmą.

Segmenty rur okładzinowych łączy się przez spawanie lub za pomocą złączek gwintowanych, ale najlepiej od razu dobrać rury z gwintem. W miarę zagłębiania łatwiej i wygodniej jest je przykręcać, niż ciągle spawać i sprawdzać spoinę pod kątem wad.

Wiercenie kontynuuje się, aż do przejścia warstwy wodonośnej i zagłębienia się w leżącą poniżej warstwę nieprzepuszczalną co najmniej o 0,5 m. Następnie kolumnę rur okładzinowych nieco “wyciąga się” na powierzchnię, aby wyjść z warstwy nieprzepuszczalnej. Potem wykonuje się pompowanie otworu ujęcia wody, aby pozbyć się skruszonej podczas wiercenia skały.

Po zakończeniu płukania wewnątrz obudowanego otworu instaluje się kolejną kolumnę rur z filtrem studziennym, który oczyści wodę z zanieczyszczeń i ochroni pompę. Teraz można zainstalować pompę, której typ dobiera się w zależności od głębokości warstwy wodonośnej.

Ostatnim etapem organizacji własnego źródła wody jest urządzenie jego wylotu. W tym celu buduje się keson lub montuje się zakupioną w sklepie głowicę.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Demonstracja domowej roboty wiertnicy:

Wideo #2. Testowanie domowej roboty urządzenia do wiercenia ślimakowego:

Wideo #3. Zasada wiercenia hydraulicznego na podstawie opracowania odwiertu za pomocą świdra:

Przedstawione przez nas metody ręcznego wiercenia pomogą w trudnym, ale pożytecznym zadaniu opracowania własnego źródła wody na działce rekreacyjnej.

Zapraszamy chętnych do podzielenia się własnym doświadczeniem w wierceniu odwiertów o pozostawienie komentarzy w poniższym bloku. Prosimy zadawać pytania, opowiadać o przydatnych niuansach w drążeniu i urządzaniu ujęć wodnych, zamieszczać zdjęcia. Interesuje nas Państwa opinia na temat przedstawionych do zapoznania informacji.