Бурение абиссинской скважины: плюсы решения, схемы, методика работ, оборудование

Какие геологические условия нужны для устройства колодца

Абиссинский колодец — неглубокая скважина, в которую устанавливается ручной насос. С его помощью вода качается из водоносного песчаного слоя.
Такое сооружение от обычного колодца отличается наличием очень чистой воды. Его не засоряет пыль, грязь, стоки и верховодка.
Перед тем как приступить к реализации задуманного, необходимо познакомиться с геологией своего района. Обычно, об этом могут рассказать соседи, давно владеющие участками поблизости.
Они в курсе, где расположены слои грунта и какая глубина залегания водоносных слоев.

Схема расположения абиссинского колодца

Требования к грунту для устройства колодца:

• Водоносный слой, для которого будет сооружаться колодец, должен содержать среднезернистый песок или смесь щебенки и песка. Такой грунт хорошо пропускает воду, ее легко будет откачивать.
• Условие для вышерасположенных слоев — только их проходимость. В противном случае понадобится специальное оборудование.

Какие преимущества такого водоснабжения

Преимущества абиссинского колодца:

• Простота и дешевизна конструкции.
• Не требуется много места для его обустройства: сооружение не нарушает композицию ландшафта.
• Нет необходимости использовать технику, не нужны подъездные пути для её доставки на участок.
• Насос можно установить на участке или в помещении.
• На проведение работ понадобится не больше 10 часов, что зависит от твердости грунта и глубины залегания водоноса.
• Заиливание предотвращает качественный фильтр для скважины, что позволяет эксплуатировать сооружение длительное время.
• С поверхности земли в устройство не попадают загрязнения.
• Качество воды из такого колодца аналогично родниковой.
• Скважина на воду игла обеспечивает постоянную подачу объёма воды. Ее хватит на полив участка, для домашних нужд: для среднего колодца дебет составляет от 0,5 до 3 куб.м/час.
• Устройство легко демонтируется и устанавливается в другом месте.
• Такие колодцы мельче, чем традиционные скважины на песок, что уменьшает вероятность попадания в сооружения растворенного железа. Что исключает потребность в установке фильтров, цена которых не маленькая.

Виды скважин и колодцев

Существует несколько видов скважин, различающихся друг от друга по глубине, следовательно, и по качеству подаваемой воды. На глубину от 10 до 50 метров бурятся мелкие или песчаные скважины.

Если источник глубиной более 50 метров, то он считается артезианским. Для него характерен известняковый слой, и пробить его можно только при наличии спецтехники.

Если пробить источник воды планируется самостоятельно, то выделяют и ручную технологию бурения. На чем остановить свой выбор, зависит от величины планируемого заглубления, вида почвы, целей использования воды.

Наиболее распространенными видами источников воды являются колодец, скважина на песок и артезианская скважина. Для них характерна своя глубина, качество и объем подаваемой воды. Также различаются они по виду почв, в которых пробиваются, и по сроку эксплуатации.

Основные виды:

1. колодец;
2. на песок;
3. артезианская.

Колодец или абиссинский колодец не требует привлечения для работы спецтехники, и может быть сделан самостоятельно. Используется металлическая труба с острым наконечником и отверстиями по стенкам.

Трубка забивается в землю на глубину 8-10 метров. Благодаря отверстиям на стенках труба является осадной, и одновременно служит фильтром для колодца. Порода почвы не должна быть твердой.

К преимуществам такого колодца можно отнести доступность изготовления своими усилиями и простоту конструкции. Однако есть свои минусы — невозможно установить углубленный насос, а только поверхностный, из-за малого диаметра трубы.

Вследствие этого нет возможности обеспечить достаточный напор водоснабжения. Также недостатком является относительно небольшой срок службы, около 5 лет.

Заглубление на песок происходит до уровня 15-30 метров. В пробуренное отверстие устанавливается труба, на конце которой крепится металлическая сетка из нержавеющей стали. Сетка предназначена для фильтрации гальки, которыми богаты крупно-фракционные пески.

Именно в этих пластах устанавливается фильтрационная труба. Такой источник воды способен обеспечить потребности загородного дома. При постоянной эксплуатации он прослужит 15 лет.

Поэтому глубина залегания артезианской воды может достигать и 200 метров. Такой источник может обеспечить больше 10 кубометров воды в час. Его срок службы составляет 50 лет.

Устанавливаем металлопластиковые трубы своими руками: инструменты, необходимые для монтажа, а также пошаговая инструкция.

Технология создания скважины

Абиссинский колодец обустраивают двумя способами: забивкой или бурением скважины. Для осуществления первого метода применяют так называемую забивную бабу, а в процессе работы в трубу периодически льют воду. В тот момент, когда вода резко уйдёт в грунт, трубу вкапывают ещё на 50 см, а затем монтируют насос. Забивной способ хорош в том случае, когда вы создаёте колодец самостоятельно, но метод этот не лишён недостатков. Во-первых, если на пути трубы попадётся валун, игла может полностью испортиться. Во-вторых, при забивании колодца можно пропустить водоносный слой.

Второй способ, предполагающий бурение скважины, требует помощи мастеров и привлечения специального оборудования, зато при осуществлении этого метода вы гарантировано найдёте воду в колодце.

Забивать скважину-иглу можно несколькими способами:

1. При помощи скользящей бабки и подбабка – специальной детали, которая плотно охватывает трубу и не соскальзывает вниз. В процессе забивания иглы рабочий поднимает бабку и с силой опускает её вниз, на подбабок. Деталь постепенно перемещают вверх по трубе и работают таким же способом до тех пор, пока не будет найден водоносный слой.
2. Второй метод создания абиссинского колодца – забивка торцевой бабкой с заглушкой. В подобном случае удар приходится на верхнюю часть трубы, заглушка же устанавливается на торце для того, чтобы обезопасить резьбу от повреждения. Этот способ хорош тем, что позволяет использовать максимальную силу удара.
3. Забивать скважину можно и при помощи штанги. В этом случае нет опасности согнуть трубу, а сам процесс происходит легче и быстрее. Забивную штангу можно сделать из шестигранника или круглого прута. Отдельные части прутков скручивают между собой с помощью резьбового соединения. Чтобы после окончания работы штангу можно было извлечь из земли, длина её должна быть большей, чем глубина залегания водоносного слоя.

Бурение

Этот способ используется часто для прохождения грунта до плывуна, как называют насыщенный водой песчаный слой, который из-за своей рыхлости может осыпаться сразу после продвижения в нем бура. Чтобы избежать этого, бурение скважины совмещают с погружением обсадной трубы.

Буры для производства абассинской скважины иглы можно сварить в домашней мастерской. Оптимально использовать две модификации:

• рамочный бур, представляющий собой П-образную конструкцию, и использующийся для прохождения плотного глинистого слоя,
• рамочный бур с цилиндром, который установлен внутри рамки и служит для сбора и последующей эвакуации грунта из канала.

Технология бурения достаточно проста – прохождение слоев грунта осуществляется последовательно, с постепенным наращиванием рабочей части штангами. На этапе бурения буром с цилиндром лучше использовать лебедку (покупную или собранную самостоятельно из стартера и троса, оснащенных ограничительными шайбами и установленных на подставку). Такое приспособление позволит легко извлекать из канала бур, штанги и скопившийся в цилиндре грунт, которые в сумме дают немалый вес.

Забивка бабкой с подбабком

Подбабком называют конусообразный элемент, закрепленный на штанге с помощью упорной шайбы. Несложная конструкция позволяет достичь максимальной эффективности.

Скользящая по штанге бабка, падая после подъема, отдает подбабку энергию, благодаря чему штанга входит в грунт. Для того чтобы избежать разрушений, конус подбабка должен быть изготовлен из более прочного материала, чем бабка. Упорная шайба не дает конусу слететь со штанги даже при очень сильных ударах. Напротив, в это время он «садится» еще прочнее.

Забивка бабкой с заглушкой

Для реализации этого способа используют не скользящую по штанге, а торцевую бабку. Для защиты резьбы штанги в верхней части устанавливается заглушка. Рекомендуется использовать бабки от 30 кг и более.

Забивка штангой

Оборудование для забивки штангой – шестигранные пруты, диаметр которых позволяет поместить их в колонну. Каждый из них снабжается резьбой для наращивания длины (внутренней с одной стороны и наружной с другой). Для надежности крепления длина участков с резьбой должна быть не менее 2 см. Процесс забивания обсадной трубы, погруженной в пробуренную скважину, заключается в бросании прута в полость штанги.

Что такое абиссинская скважина?

Такое экзотическое название получил упрощенный вариант автономной скважины, доходящей только до верхних водоносных пластов. Автором изобретения стал американский инженер Нортон, решивший проблему обеспечения водой английских солдат во время военных действий в эфиопской пустыне – тогдашней Абиссинии — в 1860-е годы. Появившись впервые на территории Эфиопии в XIX веке, абиссинская скважина востребована и сегодня благодаря простоте, производительности и долговечности. 

Конструкция абиссинки

Основная конструкция устройства состоит из водозаборной трубы, заглубленной в водоносный пласт на 10-15 метров, и ручного поршневого насоса или электрической насосной станции, крепящихся сверху. Труба имеет диаметр 2,5-4 сантиметра и может быть изготовлена из металла или пластика. К нижней части трубы крепится конусовидный наконечник, который и называют «иглой», а чуть выше находится фильтр, через который происходит забор воды. С помощью абиссинки можно получать до 5 кубометров воды в час. Ее производительность зависит от того, насколько насыщен водоносный слой. 

Вода не накапливается в скважине, а поступает в водозаборный ствол при создании в нем разряжения с помощью насоса. Сам источник подпитывается через нижние и верхние почвенные слои. Химические особенности водоносного пласта влияют на долговечность скважины. Для этого показателя важна и эффективность фильтра трубы.

Фильтры для скважины

Фильтры для абиссинки можно купить или изготовить своими руками. Для самостоятельной установки рекомендуется использовать полутораметровую толстостенную оцинкованную трубу. С двух сторон у нее нарезается резьба и на основание навинчивается заостренная «игла» — наконечник в форме конуса или пирамиды, задача которого – раздвигать грунт при углублении. Для прочности эти элементы можно проварить в месте соединения. Диаметр наконечника в широкой части должен быть больше диаметра трубы на 2-3 сантиметра. 

В шахматном порядке, начиная с полуметра от основания (место для отстойника под песок), через каждые 3-5 сантиметров в трубе просверливаются несколько десятков 10-миллимитровых отверстий. Затем этот участок с отверстиями обвивается нержавеющей проволокой (рекомендованный диаметр – 1,5 миллиметра, расстояние между витками – 4 миллиметра), а сверху – в два слоя наматывается сетка из нержавейки с небольшими отверстиями, не пропускающая песок и глину. Ее можно закрепить нержавеющими хомутами или приварить припоем без свинца. Для более эффективной фильтрации применяется и геотекстиль, который после обмотки трубы также крепится стальными хомутами. 

При изготовлении фильтра следует соблюдать необходимые технологии. В противном случае при наличии большого количества примесей в водоносном слое скважина может заилиться, качество воды снизится, и установка быстро выйдет из строя.

Это интересно: 3д обои на кухню: что надо знать

Куда бурить?

Каким образом в природе формируются водоносные пласты можно посмотреть на следующей схеме:

Верховые воды, залегающие на глубину до 10 м, формируют преимущественно атмосферные осадки. Такую воду можно использовать для питья после очистки (фильтрации через шунгит, кипячения), а для технических целей верховодку берут прямо из колодца. Что касается дебета скважины под нее, то он слишком мал, да еще и нестабилен.

Для питьевой воды своими силами лучше всего бурить скважину в межпластовые воды (на схеме они указаны красными стрелками). Конечно, самая качественная вода — это артезианская, но самостоятельно до нее добраться практически невозможно, даже если наверняка знать, где нужно бурить. А кроме того, индивидуальная разработка и добыча такого ценного природного ресурса запрещена законом вплоть до уголовной ответственности.

Своими силами получается пробурить скважину только в безнапорный пласт — то есть в песок, пропитанный водой и лежащий на глиняной подстилке. Отсюда еще одно распространенное название таких скважин — скважины «на песок», хотя водоносный слой в них может состоять и из галечника, и из гравия, и еще из какой-нибудь субстанции. Дебет их невелик (если есть 2 000 «кубов» в сутки, то это очень хорошо) и может колебаться.

Глубина залегания безнапорных вод — 5-20 м от поверхности земли. И такую воду уже можно пить, правда, после раскачки скважины и соответствующей проверки качества добываемой жидкости в контролирующих инстанциях.

Обратите внимание! Конструкция любой скважины в безнапорный пласт достаточно сложна, поскольку требует отфильтрования песка при добыче. Добавляет сложности и отсутствие напора – в связи с этим появляется ряд требований к насосу и водопроводу в целом

Напорные пласты ниже безнапорных. Глубинный диапазон их залегания в земле — от 7 до 50 м. Такие пласты — это плотные породы: трещиноватые, водоупорные (суглинок, известняк) или гравийно-галечниковые отложения. Самую качественную воду можно добывать из известняка. И скважины (их еще называют «скважинами на известняк»), пробуренные в эту породу, служат достаточно долго. Их дебет, как, впрочем, и многих других напорных скважин, составляет до 5 кубов воды в сутки. Эти сооружения также отличают высокие показатели стабильности. Воду почти до поверхности земли поднимает ее собственный напор, поэтому любые напорные скважины, как и соответствующие системы водоснабжения, гораздо легче обустраивать.

Важные обстоятельства

Собираясь бурить скважину на воду, следует помнить:

1. В местах, где массово и бесконтрольно осуществляется забор воды из безнапорных пластов, становится возможна суффозия грунта, которая, в свою очередь, приводит к непредсказуемо-внезапным грунтовым провалам.
2. На российской равнине критическая глубина самостоятельного бурения составляет 20 м, а если нужно глубже, то стоит заказать скважину профессионалам, поскольку затраты на «самобур» уже не оправдаются.
3. Срок эксплуатации скважины, выполненной самостоятельно, зависит от регулярности забора воды из нее. Так, если выполнена скважина «на песок», а воду из нее берут регулярно и понемногу, она прослужит до 15 лет, «на известняк» при тех же условиях — уже до 50 лет. Когда же скважину используют от случая к случаю, да еще и периодически выкачивают ее до дна, срок службы сооружения сокращает до 3-7 эксплуатационных лет. А ремонтировать скважину или повторно ее раскачивать, это настолько затратно, что проще и дешевле пробурить новую. Поэтому, встретив на глубине 12-15 м безнапорную воду, не стоит останавливать бурение. Лучше двинуться дальше и выйти на известняк.

При трудностях со средствами, временем и силами правильнее произвести для начала разведочное бурение, используя для этого скважину-иглу. Такая скважина справится и с ролью временного источника водоснабжения, пока не будут изысканы и задействованы вспомогательные производственные ресурсы.

Подбор насоса для абиссинского колодца

Если вам нужно поднимать воду на высоту более 7 метров либо транспортировать жидкость в инженерные системы, процесс лучше автоматизировать. Какой насос выбрать для абиссинского колодца? В большинстве случаев с объемами справится бытовая станция, обеспечивающая напор от 20 литров в минуту. Как правило, в комплект входит сам агрегат, пускорегуляторное устройство и электрический кабель. Подающий шланг и фильтрующие системы придется покупать отдельно.

Стоимость насоса зависит от его способности пропускать твердые частицы различного размера без вреда для оборудования. Не стоит переплачивать за эту опцию: диаметр компонентов взвеси в шахте примерно в два раза больше сечения ячеек фильтра. Например, если были высверлены отверстия в 5 мм, подойдет насос на 10 мм тверди. Более мощный себя попросту не оправдает.

Для абиссинской скважины достаточно бытового насоса

После того как вы закончили работы по обустройству абиссинского колодца, установили обратный клапан и насос, скважину необходимо прокачать. Для этого нужно присоединить выходной шланг и запустить оборудование. Дождитесь появления чистой воды — ее можно употреблять для полива или стирки. Использовать воду для питья и готовки рекомендуется только после сдачи анализа на химический состав.

Как выбрать насос?

Для подъема воды более чем на 7 м или для запитки домашнего водопровода понадобится насосная станция. Не пугайтесь – это не строение с гудящими агрегатами и дежурным за пультом. Бытовую насосную станцию уносят из магазина в руках. В ее состав входят погружной насос, электрокабель к нему и пускорегуляторное устройство. Шланг нужной длины придется приобрести отдельно.

Все бытовые насосные станции обеспечивают напор не менее 45 м и расход от 20 л/мин, но цена колеблется от 4000 до 15 000 руб. В чем дело?

В способности насоса пропускать через себя без потери работоспособности твердые частицы определенного размера. Конструктивно один и тот же «Водолей» на твердь в 5 мм стоит где-то 5000 руб, а на 25 мм – 13 000.

Размер частиц взвеси в абиссинской скважине считается равным удвоенному диаметру отверстий ее фильтра. Т.е., если насверлены отверстия в 5 мм, то насос нужно брать на 10 мм тверди, а «крутой» будет ничем не лучше.

Видео: как сделать абиссинский колодец своими руками

При наличии на вашем приусадебном участке линий электропитания, можно облегчить себе работу по подъему воды для абиссинского колодца.

Поскольку глубина такого источника водоснабжения довольно невелика, то подъем из него воды производится поверхностным насосом, входной патрубок которого опускается в трубу до уровня заполнения ее водой. На окончании входного шланга такого насоса необходимо установить дополнительную фильтрующую сетку.

Также подъем воды из колодца абиссинского типа можно осуществлять при помощи погружного насосного устройства. Однако такой способ обойдётся дороже, чем использование поверхностного устройства. Причина – высокая стоимость погружных насосов с небольшим диаметром корпуса. Это достаточно узкоспециализированное оборудование, предназначенное для откачки воды из глубоких скважин на известняк или из артезианских скважин.

Обустройство круглогодичной работы абиссинского колодца

Если вы проживаете в загородном доме или на даче постоянно, в том числе и в холодное время года, то имеет смысл задуматься над круглогодичной работой колодца абиссинского типа.

Основной проблемой эксплуатации насосов и скважин в зимний период является низкая температура на поверхности земли. Она может вывести из строя как трубопроводы водоснабжения, так и насосное оборудование.

Для предотвращения замерзания трубопровод, подающий воду от колодца до обогреваемых помещений, а также качающий воду насос необходимо размещать либо в строениях с постоянной плюсовой температурой, либо в специальной ёмкости — кессоне.

Может представлять собой как заглубленное ниже уровня промерзания почвы капитальное сооружение, так и готовую конструкцию из железа или пластика, обычно в виде бочонка, также заглубленную в землю. Нижний край кессона необходимо расположить ниже линии промерзания почвы, на таком же уровне следует разместить и трубопровод водоснабжения вашего дома. Кессон может иметь дополнительный уплотнительный слой, изготовленный из материалов, невосприимчивых к воздействию грунта. Трубопровод водоснабжения может иметь как пассивный утепляющий слой, так и активную систему отопления, например, на основе греющего кабеля.

Как видите, самостоятельная постройка колодца абиссинского типа и сопутствующей инфраструктуры вполне под силу даже людям с минимальными технологическими навыками. При небольших стартовых затратах, абиссинский колодец вполне может стать источником постоянного автономного водоснабжения для бытовых нужд вашего дома, а при проведении дополнительной источником питьевой воды.

Чтобы более подробно ознакомиться с процедурой самостоятельного строительства абиссинского колодца, вы можете посмотреть обучающее видео.

Видео — Абиссинский колодец своими руками – технология

Время чтения ≈ 4 минут

Не всегда есть возможность обеспечить загородный дом центральным водоснабжением. Есть несколько других возможностей наладить подачу воды, подходящей для питья и хозяйственных нужд. Одна из них — это бурение абиссинской скважины, а как ее обустроить, можно узнать из данной статьи.

Условия для сооружения абиссинской скважины

Для устройства абиссинского колодца недостаточно горячего желания владельца участка, подкрепленного знанием конструкции водозаборной установки. Перед стартом работ необходимо выяснить, подходят ли геологические условия для сооружения скважины иглы.

Залегающие в земле грунты различаются по физико-механическим свойствам: по плотности, структуре, параметрам твердости и т.д. У буровиков есть классификация по так называемой «буримости» пород.

Для проходки песчаника и песка, например, применяется разный вид инструмента и способ бурения. Скальный песчаник бурится колонковой трубой с твердосплавной коронкой, а водовмещающие пески поднимают ударно-канатным методом с помощью желонки.

Установка абиссинского колодца не сможет быть произведена при близком к поверхности залегании известняка (1), песчаника (2), оптимальными для работы грунтами являются глинистые отложения (3) и пески (4)

По совокупности физико-механических свойств вместе с буримостью породы условно делятся на:

• Твердые или скальные. Они способны раскалываться, дробиться, постепенно разрушаются при бурении с высокой скоростью и давлением. Твердые породы представлены в верхней части отложений известняками, песчаниками, мергелями, доломитами и т.п.
• Пластичные. Они легко или относительно легко поддаются резке ножом и буровым инструментом, в том числе наконечником абиссинской скважины. К пластичным представителям относятся глины, суглинки, супеси с высоким числом пластичности.
• Сыпучие. Они не держат форму, т.к. состоят из несоединенных друг с дружкой частиц. При насыщении водой некоторые пылеватые виды могут «плыть». К сыпучей разновидности относятся пески всех категорий по крупности, гравийно-галечниковые, дресвяно-щебнистые и подобные отложения.

В распоряжении домашних мастеров, желающих заняться устройством абиссинского колодца, нет бурового инструмента для проходки всех перечисленных типов грунтов. Самостоятельные буровики смогут пересечь лишь пластичные и сыпучие категории. Раздробить твердую породу наконечником абиссинского колодца невозможно.

Для устройства и нормальной работы абиссинской скважины идеально подходят осадочные отложения: гравий, щебень, галька с заполнителем, пески, супеси, суглинки (+)

Не стоит пытаться разбить крупный валун: лучше немного переместиться и там снова начать выработку. Тем более что демонтаж водозаборного устройства производится в разы быстрее установки.

Кроме ограничений по буримости на возможность сооружения скважины-иглы влияет высота зеркала воды. Дело в том, что извлечение ее из тонкоствольной выработки можно поручить только поверхностному насосному оборудованию. Большинство марок поверхностных насосов готово поднять воду с глубины не более 8 м.

Для откачки воды из скважины-иглы применяется поверхностное насосное оборудование, извлекающее воду с глубины в среднем 8 – 10 м

Даже если в техпаспорте глубина всасывания указана порядка 10 м, нельзя забывать о стандартных потерях давления в стволе и о том, что насос обычно транспортирует воду еще и по горизонтальному участку.

Каждые 10 м горизонтального перемещения отнимает у глубины всасывания по 1 м. К тому же поверхностные насосы настоятельно рекомендовано располагать в закрытых помещениях, а они зачастую удалены от места забора воды.

Если кроме абиссинской скважины нет совершенно никакого выхода, а глубину появления воды в близлежащих колодцах фиксируют на 12 – 15 м от поверхности земли, то для подъема воды следует запастись эрлифтом или ручным насосом, способным качать воду с означенной глубины.

Для откачки воды с глубины более 15 – 20 м можно использовать эрлифт, который выгодно кроме транспортировки воды выполняет насыщение ее кислородом

Альтернативный вариант адаптации водозаборной иглы к неподходящему уровню грунтовой воды заключается в устройстве приямка. Перед забивкой колонны в землю выкапывается шурф глубиной около метра, шириной удобной для работы лопатой в нем. Забивка штанг начинается тогда со дна шурфа. Насос в подобных ситуациях устанавливается в приямок.

Если грунтовые воды на участке залегают ниже, чем максимальная глубина всасывания насоса, сооружают приямок и в нем располагают насосное оборудование

Выбор места для бурения

Самым важным моментом является выбор места для обустройства скважины-иглы. Для этого используют несколько способов. Самый простой – с помощью виноградной лозы. В месте, где вода близко подходит к поверхности, лоза в руках будет двигаться навстречу друг другу.

Стоит внимательно присмотреться к природным особенностям:

• во влажных местах больше комаров и мошек;
• над поверхностью земли часто стоит туман там, где вода близко;
• в подходящих местах хорошо растет полынь – ее корни уходят вглубь на 6 м, люцерны – на 10 м.

Можно пользоваться профессиональными геодезическими картами. Но работать с ними могут люди с опытом и знаниями, как происходит движение подземной жидкости в каждом конкретном регионе. Об уровне залегания жидкости можно узнать от соседей.

Если колодец располагается вблизи садов или полей, на которые высыпают химикаты, это тоже плохо для качества воды. Рекомендуется проанализировать жидкость в лаборатории – ее можно взять из соседских скважин, чтобы оценить химический состав и количество биологических отходов.