Как самостоятельно построить абиссинский колодец: руководство по обустройству скважины-иглы на вашем участке

Возможность подключения загородного дома к централизованному водоснабжению часто ограничена из-за значительного расстояния до водопроводной сети. Копка традиционного колодца или бурение глубокой скважины иногда могут оказаться слишком затратными, и тогда необходимо задуматься о создании автономного источника воды.

В таких ситуациях отличным решением станет абиссинский колодец, который вы можете построить своими руками — технология его установки достаточно доступна для самостоятельного освоения. Прежде чем начать, важно получить представление о конструкции и принципе работы этого устройства.

В данной статье мы расскажем, как разработать проект абиссинского колодца, какое оборудование для этого потребуется и как осуществить бурение своей курицы-иглу. Не забудьте обратить внимание на тип почвы, который есть на вашем участке.

Как работает абиссинский колодец

Абиссинский колодец представляет собой упрощенный вариант скважины, позволяющий извлекать воду из верхних, первого или второго водоносного горизонтов. Его конструкция весьма элементарна. Это массив труб, скрепленных между собой, с простым фильтром и металлическим наконечником внизу.

Ствол выработки вызывает ассоциации с древними швейными инструментами, что стало причиной второго названия — скважина-игла.

Правильно сконструированный абиссинский колодец может обеспечить ваше водоснабжение так же эффективно, как и традиционный шахтный колодец, при этом он не уступает по долговечности.

Традиционный способ создания абиссинского колодца — это забивание, самый простой и популярный метод среди домашних мастеров. Забивают колонну до тех пор, пока нижняя труба с наконечником не достигнет водоносного слоя.

Иногда для частичного углубления используют шнековое бурение, однако аренда бурового устройства может значительно увеличить затраты.

Абиссинская скважина была изобретена в 1867-68 годах во время военных действий между колониальной Британией и Эфиопией. Конструкция, предложенная американским инженером Нортоном, успешно обслуживала английские войска, когда они передвигались по засушливым территориям.

Поскольку глубина скважины-иглы обычно не превышает 10-12 м, для ее обслуживания подойдет недорогой поверхностный насос.

Дебит абиссинской скважины сопоставим с дебитом стандартного трубчатого колодца.

Создать скважину-иглу можно в любом, даже труднодоступном для бурения месте, например, в подвале вашего дома.

Установка скважины-иглы не потребует больших затрат.

Вода откачивается при помощи поверхностных насосов.

Дебит абиссинской скважины аналогичен обычному.

Создание абиссинской скважины в подвале возможно.

Устройство, позволяющее извлекать воду из подземных слоев, быстро устанавливалось, разбиралось и могло использоваться снова при необходимости.

Такие важные характеристики, как мобильность, доступность и простота конструкции, были высоко оценены военными, а также привлекали путешественников и исследователей.

Преимущества создания скважины-иглы собственными силами заключаются в простоте, минимальных сроках и низкой стоимости материалов (+).

В России абиссинским колодцем заинтересовались только через год после завершения английской военной кампании. Оборудование для подъема воды с небольшой глубины описал К. И. Маслянников в своей книге о бурении.

Из пяти скважин, пробуренных в районе Царского Села, две оказались пригодны для получения пресной воды, в то время как три не достигли водоносного пласта из-за близко залегающего известняка.

Работающие абиссинские колодцы давали в минуту по ведру. В начале вода была мутной, но через полчаса выкачивания становилась прозрачной и чистой.

Скважина-игла вскрывает только верхние водоносные слои, поэтому полученная вода не подходит для питья, а используется для полива, уборки и других хозяйственных нужд.

При желании можно установить систему фильтров для очистки, чтобы задерживать механические и химические вещества.

Недостаток абиссинского колодца заключается в малой глубине забора воды, использующей поверхностные насосы, но это все же удобный временный источник.

Конструкция скважины-иглы

Созданный полтора века назад абиссинский колодец не претерпел значительных изменений за эти годы, хотя на время его забыли. По своей легкости монтажа и доступности он значительно опережает традиционные колодцы.

В конструкции абиссинского колодца можно выделить две основных части:

• Буровой снаряд, который включает режущий наконечник и ствол, увеличивающий свою длину в процессе заглубления. Этот ствол также служит каналом для подъема воды с глубины, поэтому он состоит из отрезков трубы, а не из цельной стальной конструкции.
• Копер, состоящий из металлического треножника и тяжелого молота, который используется для забивания. На верхушке треножника размещены два блока, через которые продеты веревки, к которым привязан молот.

Когда натягиваются веревки, молот поднимается к вершине установки, и при ослаблении веревок он стремительно падает, ударяясь о фиксированный участок ствола, что способствует его погружению в землю.

Фундаментальной частью абиссинского колодца является наконечник из трубы диаметром 11/4, 11/2 и 2 дюйма, который представляет собой перфорированную газовую трубку, дополненную копьевидным утолщением на конце (+).

Подбабок, представляющий собой своеобразный хомут из двух симметричных частей, обеспечивают более крупную контактную поверхность, чем площадь дна падающего на него молота.

Когда опускаемый участок ствола практически полностью погружается в землю, подбабок удаляется. Затем к заглубленному участку трубы присоединяется следующий, и процесс повторяется.

Этапы забивания бурового снаряда проводятся до тех пор, пока нижняя часть скважины иглы не достигнет водоносного пласта, важно при этом пройти минимум на метр.

Рекомендуется пересекать этот слой на 2/3 его толщины, но для независимого бурильщика реальные размеры водоносного слоя остаются неизвестными без предварительных гидрогеологических исследований.

Для получения воды на конкретном участке ставится треножник, на газовую трубу накручивается наконечник, и с помощью молота труба вбивается в землю (+).

Необходимо регулярно проверять появление воды в скважине. Профессиональные бурильщики используют простое устройство для измерения уровня воды, которое точно определяет глубину водоносного горизонта до 15 м.

This device, called a хлопушка, is a hollow metal cylinder attached to a measuring tape. When the bottom of the cylinder touches the water surface, it creates a characteristic sound, сигнализируя о наличии воды.

Такое контрольное устройство можно изготовить самостоятельно, привязав к шнуру крупную гайку, чтобы она соприкасалась с поверхностью воды.

Вместо гайки можно использовать пластиковый или металлический конус, не замкнутый с одной или обеих сторон.

Кроме того, еще одним простым способом для проверки наличия воды в абиссинском колодце является опускание обычной полимерной трубы в ствол; при соприкосновении с уровнем воды также слышен характерный звук.

Процесс изготовления ствола

На сегодняшний день в промышленности не производятся абиссинские колодцы. Изготовление установки можно заказать в мастерской или сделать самостоятельно.

Чтобы облегчить процесс забивания в грунт, нижняя часть первой штанги оснащается копьевидным наконечником, диаметром в широкой части на 3-5 см больше диаметра основной трубы и длиной 10-15 см.

Для того чтобы создать скважину-иглу вам понадобятся:

1. Толстостенные трубы ВГП, маркированные как «усиленные». Оптимальный внешний диаметр составляет от 25 до 40 мм. Учтите, что чем толще труба, тем сложнее ее вбивать в землю, однако на дебит скважины это не влияет.
2. Стальной наконечник, изготовленный на токарном станке длиной 10-12 см, диаметром на 1-2 см больше диаметра трубы, чтобы обеспечить свободное погружение в грунт. Наконечник может быть коническим или пирамидальным, но не должен быть сварен из обрезков трубы.
3. Стальная сетка с плотным плетением, необходимая для создания дополнительного фильтра, предотвращающая попадание песка и глины.

Для изготовления ствола рекомендуется использовать бесшовные трубы, так как при забивании они не трескаются. Труба должна быть нарезана на отрезки длиной около 1,2-1,5 м, которые в буровой практике называются штангами.

Размеры, указанные в данном тексте, выбраны с акцентом на максимальное удобство в процессе работы. Конкретная длина отрезков в заданных пределах будет зависеть от предполагаемой глубины бурения. Рекомендуется, чтобы один из отрезков был длиной около 1 метра для надежного погружения в водоносный слой.

Обратный клапан, выполненный в виде шарика или тарелки, предотвращает возврат насосом откачиваемой воды в скважину после остановки электромеханического или ручного насоса.

Увеличение длины ствола производится по мере углубления снаряда и осуществляется за счет последовательного накручивания отрезков труб ВГП.

Чтобы соединить концы отрезков, необходимо нарезать по 7 витков сантехнической резьбы и использовать стальные муфты. Все соединения должны быть герметичными, для этого в резьбу закладывается сантехническая пакля.

Самостоятельное изготовление и установка абиссинского колодца не представляет особой сложности, однако, если предполагается временное использование оборудования, более разумно его арендовать.

К первому отрезку колонны приваривается наконечник и устанавливается простой фильтр – это водоприемная часть устройства. В начальном отрезке трубы сверлят отверстия диаметром 8-10 мм, размещая их в шахматном порядке.

Рекомендуется оставлять промежутки в 5 см между горизонтальными рядами отверстий, чтобы не ослабить конструктивную целостность трубы.

Сверление отверстий следует начинать, отступив от нижнего края около 15 см, чтобы сохранить прочностные характеристики. В месте соединения первого звена колонны со следующей трубой устанавливается обратный клапан насоса.

Чаще всего это клиновой клапан, который пропускает воду только в сторону насоса.

Этапы подготовки к бурению

Шаг 1: Перед началом бурения необходимо подготовить инструменты. Общая длина колонны буровых труб должна превышать предполагаемую глубину водоносного горизонта на 2-3 метра.

Для упрощения процесса бурения и создания приямка под устье выработки рекомендуется вырыть шурф.

Шаг 3: Если в геологическом слое на участке сверления имеются крупные гальки и валуны, стоит запастись бурами с функцией долота.

Шаг 4: Перед началом бурения требуется проверить совместимость муфт с буровыми трубами и убедиться в количестве этих муфт.

Если на участке присутствуют супеси и суглинки, перед установкой стартовой трубы с фильтром рекомендуется разрушить породу штангой с заостренным наконечником.

При наличии песчаных и гравийных отложений бурение абиссинского колодца можно начинать с трубы, имеющей сетчатый фильтр и конический наконечник.

Если в приямке нет планов по установке насоса, верхнюю часть буровой колонны целесообразнее защитить обсадной трубой, внутреннее пространство которой следует заполнить песком или ПГС.

Установка ручного насоса на устье скважины позволяет значительно снизить затраты на обустройство источника.

Совершенствование фильтрационного элемента

Простой фильтр защитит от мелкой гальки и песка, но для исключения попадания более мелких частиц его необходимо улучшить. Чтобы повысить защитные свойства перфорированной трубы, её нужно немного доработать.

1. На трубе наматываются витки нержавеющей проволоки, что увеличивает площадь фильтрующего элемента. Расстояние между витками должно составлять 3-5 мм.
2. Полученная конструкция плотно оборачивается нержавеющей сеткой, которая припаивается к стенкам трубы с помощью оловянного припоя, так как использование свинцового припоя может негативно повлиять на качество воды.

Существует мнение, что для повышения эффективности модернизированный фильтр следует обмотать проволокой из нержавеющей стали. Однако можем усомниться в прочности такого укрепления, так как при погружении в грунт внешние витки могут открепиться, что затруднит процесс засыпки.

В фильтрах для скважин используют сетку галунного плетения П52, которая позволяет отфильтровывать мелкие песчинки и предотвращает заиливание.

Совершенствование фильтра – это полезная процедура, которая не только улучшает качество воды, но также задерживает заиливание скважин.

Несмотря на простоту конструкции, важно строго следовать некоторым рекомендациям:

• Для сетчатого фильтра не стоит использовать сетку из латуни или других цветных металлов, поскольку в сочетании со сталью они образуют гальваническую пару, подверженную коррозии.
• Диаметр перфорированной трубы вместе с дополнительным фильтром не должен превышать диаметр наконечника. В противном случае фильтрующие элементы могут отделиться при погружении в грунт.
• Чугунные трубы, любые хрупкие варианты, не подойдут для создания буровой колонны и водоприемного звена.

Также важно не экономить на качестве муфт, избегая ненадежных изделий с плохой нарезкой. В случае разрушения соединения при забивке придется демонтировать иглу и повторно бурить скважину.

Условия для строительства абиссинского колодца

Для успешного создания абиссинского колодца недостаточно лишь желания и понимания конструкции. Необходимо предварительно проверить геологические условия, подходящие для бурения скважины.

Грунты под землей различаются по своим физико-механическим характеристикам: плотность, структура, твердость и так далее. Буровики классифицируют породы по «буримости».

Для обработки песчаника и песка используют разные инструменты и методы бурения. Например, для скального песчаника используется колонковая труба с коронкой из твердого сплава, а для водоносных песков подходит ударно-канатный метод.

Очистка абиссинского колодца станет невозможной при близком залегании известняка и песчаника. Оптимальные грунты для работы – это глинистые и песчаные отложения.

Согласно сочетанию их физико-механических свойств и буримости, они делятся на:

• Твердые или скальные: Легко раскалываются и вырабатываются, их трудно бурить при высокой скорости и давлении. К таким породам относят известняки, песчаники, мергели и доломиты.
• Пластичные: их легко подрезать и бурить, в эту группу входят различные глины и суглинки.
• Сыпучие: Не способны сохранять форму, так как состоят из отдельных частиц. К ним относятся все типы песков и гравий.

У домашних мастеров, желающих бурить абиссинский колодец, нет специализированного оборудования для обработки всех этих категорий грунтов. Совершать бурение самостоятельно смогут лишь в пластичных и сыпучих грунтах. Раздробить твердые породы вручную не получится.

Для устройства и нормального функционирования абиссинского колодца идеально подходят осадочные отложения такие как гравий, песок и суглинки.

Не следует пытаться разбивать крупные валуны: лучше немного переместиться и начать бурение в другом месте, так как демонтаж водозаборного устройства происходит значительно быстрее, чем его установка.

Кроме того, стоит учитывать высоту уровня подземных вод, так как откачка воды из узкой скважины осуществляется только с помощью поверхностного насосного оборудования. Большинство насосов поднимают воду с глубины до 8 м.

Для перекачки воды из абиссинского колодца используется насосное оборудование, которое в среднем поднимает воду с глубины 8-10 м.

Но даже если в технике указано, что насос способен забирать воду на глубине 10 м, не стоит забывать о потерях давления и горизонтальном транспортировке.

Каждые 10 м горизонтального перемещения уменьшают разрешенную глубину всасывания на 1 метр, при этом советуется помещать насос в закрытые помещения, что часто затрудняет доступ к месту забора воды.

Если абиссинская скважина — единственный вариант, а в колодцах рядом уровень воды находится на глубине 12-15 м, стоит запастись эрлифтом или ручным насосом, способным поднимать воду с этой глубины.

Для глубин более 15-20 м отлично подойдет эрлифтовый насос, который, кроме того, что поднимает воду, насыщает ее кислородом.

Дополнительная информация о том, как найти воду на участке для колодца и оценить расположение водоносных слоев, представлена в этой статье.

Альтернативным решением в случае неподходящего уровня грунтовой воды является создание приямка. Перед установкой колонны необходимо выкопать шурф глубиной около метра, шириной так, чтобы было удобно работать. Забивку штанг начинают с дна вырытого шурфа. В таких случаях насос устанавливается в приямок.

Если уровень грунтовых вод на участке ниже предельной глубины всасывания насоса, нужно создать приямок и поместить насосное оборудование в нем.

Гидрогеолог в своих руках: анализ грунта

Хотя процесс установки скважины иглы может показаться несложным, внимательной подготовки к нему избежать нельзя. Одного лишь наличия штанг и стартового элемента с фильтром, а также копера, который можно либо арендовать, либо изготовить самостоятельно, будет недостаточно. Необходимо собрать информацию о геологической и гидрогеологической ситуации в том месте, где планируется создание абиссинского колодца.

Как же получить эти данные? Информацию о глубине залегания грунтовых вод можно узнать в соседском колодце или скважине.

Можно самостоятельно измерить уровень, воспользовавшись хлопушкой, либо расспросить владельца источника о глубине, с которой он насосает воду. Также полезно выяснить, какой тип грунта поднимался с забоя в процессе бурения или копки.

Копер и ствол для скважины иглы не производятся серийно; готовую установку со всеми необходимыми компонентами можно либо приобрести, либо заказать в изготовлении.

Во многих низменных районах осадки слоев земли располагаются почти горизонтально, с минимальными наклонами. Уровень грунтовых вод обычно находится на одинаковой абсолютной высоте. Разброс в глубине между уже имеющимся и предполагаемым колодцем может варьироваться лишь из-за рельефа местности.

Стоит помнить, что при установке абиссинской скважины мы вскрываем верховодку или следующий за ней водоносный пласт, который, как правило, перекрывается глиной или суглинком, но не скальным водоупором. Следовательно, уровень воды в таком водоеме будет очень динамичным и зависимым от количества атмосферных осадков.

В период таяния снега и в сезоны дождей зеркальная поверхность грунтовых вод будет выше, чем в засушливое время. У владельца уже существующей точки водозабора стоит уточнить, какие максимальные и минимальные колебания уровня воды наблюдаются, чтобы в знойное лето абиссинская скважина не осталась без воды.

Если стенки выработки состоят из прочных, неосыпающихся материалов, скважину можно частично пробурить с помощью ручной установки с шнековым буром.

Вопрос о типах разрабатываемых пород очень важен. Например, в Ленинградской области водоносные горизонты представлены большими песками с большим количеством массивных валунов.

Нередко буровики сталкиваются с невозможностью дробления и извлечения крупных камней, что заставляет их изменять местоположение водозаборной скважины. Такой же подход стоит применить, если в районе установки абиссинского колодца встречаются аналогичные условия.

Нет смысла начинать бурение, если крупные массивы скальных и полускальных пород находятся на значительной глубине. Если на соседнем участке бурят воду в трещиноватых доломитах, песчаниках или известняках, то идею об устройстве колодца-иглы придется отложить.

Детальная информация о проведении геологических исследований представлена в статье — Где и когда лучше бурить скважину на участке: общие рекомендации и советы опытных буровиков.

Тем, кто решил построить абиссинский колодец с приямком, обязательно нужны данные о структуре и состоянии грунтовых слоев, находящихся на глубине шурфа. Если разрез состоит из супесей, суглинков или их чередующихся слоев, укрепление стенок приямка может не понадобиться.

Рыхлые и неустойчивые стенки должны быть укреплены, чтобы устье скважины иглы и насосное оборудование не были засыпаны несвязными грунтами.

Если шурф делается среди песков, стенки необходимо защищать деревянными щитами или бетоном. Песчаные борта очень неустойчивы и могут обрушиться, засыпав точку водозабора вместе с насосным оборудованием.

Запросы о верхних слоях грунта важны и для тех, кто намеревается прорыть верхнюю часть выработки с помощью шнека. Применение шнекового бурения значительно ускоряет работу, но может не дать ожидаемого результата. Для этого используют простое устройство — купленный или самодельный бур.

При обрушении песчаных стенок необходимо установить обсадную трубу, что поможет сократить затраты на абиссинский колодец.

Заключение и полезное видео по теме

Рассмотрим плюсы и минусы абиссинского колодца по сравнению с обычной скважиной:

Вот видео о процессе заглубления шнеком с последующей установкой абиссинского колодца:

И еще ролик о том, как бесполезно искать воду с помощью рамок народными методами:

Установка и эксплуатация абиссинского колодца — это самый доступный и простой способ добычи воды из верхних водоносных пластов. Для создания водозаборной конструкции не требуется специальной техники, все этапы можно выполнить самостоятельно.

Ваши вложенные усилия и небольшие средства очень быстро окупятся, и абиссинский колодец прослужит не меньше, чем традиционные источники воды. Важно лишь вдохновиться и реализовать задуманное, опираясь на предоставленную информацию.

Есть ли у вас опыт в создании скважины-иглы на своем участке? Делитесь своими знаниями и задавайте вопросы в комментариях ниже.