Техника - молодёжи 1969-01, страница 9

ЖИДКИЙ ПЕСОК

СНАЙПЕРЫ БУРОВОГО ДЕЛА

ЗЕМЛЕКОПЫ" XX ВЕКА

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ

Г. РАЗУМОВ,

кандидат технических наук

НА РАКЕТЕ В ГЛУБЬ ЗЕМЛИ

Efe акета. Произнося это слово, мы представляем себе остроносый серебристый гигант с ослепительным огненным хвостом. Но есть и другая ракета — землеройная.

Посмотрите на вкладку, где изображена буровая головка-самоход. Мощный насос под большим напором подает в нее воду. Часть воды выходит из носа буровой головки и, отжимая в стороны частицы грунта, создает на мгновение свободную полость, куда и входит снаряд. Большая же часть воды заворачи вает по каналам назад и с силой выбрасывается через сопла наружу. Отдача струй движет бур вперед, а он тянет за собой, как на буксире, шланг или трубу.

Вспомним изящные фонтаны в парках и скверах — на длинноногих стойках неторопливо вращаются традиционные «сегнеровы колеса». Они тоже пример реактивного действия вытекающей воды. Но не только реактивного, еще и центробежного. Реактивно-центробеж-ная гидравлическая насадка сконструирована в Белгородском центральном научно-исследовательском институте горного осушения группой ученых во главе с инженерами А. Митрофановым и Н. Оболенцевым. Каналы для выхода реактивных струй в этой насадке идут под углом к горизонтальной оси бурения. Вода, как на карусели, закручивается и, вырываясь из сопел, ввинчивает буровую головку в грунт. Скорость проходки скважин резко возрастает.

Течь могут вода, молоко, кисель, если не очень густой. А может ли течь песок? Конечно, если он взвешен в воде. Но разжиженный сухой грунт — это на первый взгляд абсурд.

Во Всесоюзном научно-исследователь-ском институте строительных дорожных машин в Москве давно уже разрабатывают установки для уплотнения грунта вибротрамбованием. Кажется, что уплотнение и разжижение — совершенно разные процессы и связывать их нельзя. Однако это не так. Поясним на примере. Лет десять назад старший научный сотрудник института Д. Трифонов-Яковлев изобрел оригинальный и очень простой «пневмотрамбовщик». В землю опускается трубка, на конце которой расположена обычная футбольная камера. В камеру с определенной периодичностью подается сжатый воздух. Резиновый баллон пульсирует: то раздувается, то сжимается. Переменное давление jt него передается окружающему грунту. Естественные связи между отдельными частицами земли нарушаются, и они приходят в подвижное состояние. Грунт начинает течь. Эффект трамбования достигается за счет того, что при вибрации «взвешенные» зерна песка укладываются более компактно, чем раньше.

Текучесть грунта при вибрации может быть использована и для бурения. Автором этой статьи получено свидетельство на изобретение буровой головки ударно-рыхлительного действия для проходки горизонтальных скважин (см. вкладку) На обтекаемой стальной насадке — заостренный подпружиненный наконечник. При его вибрации грунт перед буровой головкой разрушается, приходит в подвижное состояние и начинает течь вдоль поверхности головки. Боковые приемные отверстия заглатывают часть грунта, освобождая в земле место, куда проталкивается буровой снаряд. Локомотивом-толкачом, который продвигает в земле весь «поезд» горизонтальных труб, может служить обычный домкрат.

БУЛЬДОЗЕР-ПОДРЫВНИК

Американские инженеры сконструировали новое бульдозерное оборудование, которое позволяет увеличить производительность машины в 60 раз. За отвалом, перед трактором» вмонтирована камера, в которой сгорает топливо (см. вкладку). Основание (опорный башмак) агрегата проталкивается под забой грунта. В камеру поступают компоненты горючего: бензин и сжатый воздух. При достижении определенного давления подача топлива прекращается, и смесь воспламеняется с помощью искры. Механизм управления, который включал свечу зажигания, теперь поворачивает шаровой затвор, открывая доступ выхлопным газам в верхнюю часть цилиндра, где находится поршень. Поршень (и жестко связанный с ним выпускной клапан) идет вниз, продукты горения устремляются в выходной патрубок и через зарешеченное отверстие выбрасываются в грунт. Происходит взрыв. Грунт мгновенно разрыхляется и отбрасывается от машины.

По утверждению специалистов такой бульдозер, двигаясь со скоростью 3,2 км/час, способен перемещать до 11 500 м³ грунта (средней категории) в час, оставляя за собой траншею шириной 3 м и глубиной 1,5 м.

„International Construction", N 11, 1967

П ассажирам, проезжающим тоннели Закавказской железной дороги, обычно рассказывают трагическую легенду.

Велось сооружение тоннеля через горный хребет. Строители шли навстречу друг другу двумя штреками, прорезавшими гору с двух сторон. И вот, когда по расчетам должна была произойти сбойка, выяснилось, что штреки никогда не встретятся — горняки разминулись. Начальник строительства, разочарованный в инженерном искусстве, бросился с обрыва в ближайшую горную реку.

А каково же тогда работникам Лисичанской конторы направленного бурения, ведущим встречные горные проходки? Работа ведется вслепую. Диаметры скважин всего 0,1—0,3 м, в десятки раз меньше железнодорожных тоннелей.

Лисичанским мастерам приходится иметь дело со скальными породами, твердость и крепость которых не позволяет применять реактивно-гидравличе-ское и вибрационное бурение. Этими способами скалу не разрушить. Единственный (по крайней мере сейчас) выход — использовать механическое, например вращательное, бурение. В землю вгрызаются стальные челюсти-долота. они измельчают породу, превращают ее в песок. После такой «обработки» ее уже легко вымыть струей воды.

ЗАЧЕМ ВСЕ ЭТО НУЖНО?

Под скважиной мы привыкли понимать вертикальное отверстие в земле. А здесь идет разговор о горизонтальных скважинах. Для чего они нужны?

У Земли неоднородное строение. Верхняя ее часть напоминает слоеный пирог: пласты песка сменяются слоями глины, ниже могут опять залегать пески, потом граниты, известняки, песчани» ки и так далее. В слоях «пирога» начинка — полезные ископаемые (нефть, газ, вода). В отличие от вертикальной горизонтальная (или хотя бы наклонная) скважина, будучи намного длиннее, захватывает большую полезную площадь продуктивного пласта, каким бы тонким он ни был. В результате нефтяники получают больше нефти, а вододо-бытчики больше воды. Вот пример.

Вблизи поселка Новая Маячка Херсонской области недавно начато сооружение диковинных лучевых скважин. Буры врезаются в грунт наклонно к поверхности земли, а на глубине 30—50 м делают крутой поворот и горизонтально проходят еще полкилометра. Таким путем «протыкаются» несколько наклонно-горизонтальных скважин. Все они идут навстречу друг другу и пересекаются в одной точке, затем сверху, точно в «перекресток», пробивается колодец, который дополнительно соединяет трассы в один узел (см. вкладку).

Этот пучок каналов служит для добычи подземных вод и дренажа Каховского орошаемого массива. Простираясь по тонкому слою трещиноватых водоносных известняков, скважины-лучи, как щупальца гигантского спрута, высасывают воду и подают ее в вертикальный колодец. Оттуда насос откачивает ее на поверхность земли. Каждый из таких водозаборов, по расчетам киевского института «Укргипроводхоз», сможет дать почти 150 млн. л воды в сутки. Вертикальной скважине откачать такое количество воды «не по силам».

5