Vrtací soupravy

Vrtací soupravy se používají při geologických průzkumech k zjišťování složení půdy, ale také k vrtání studní, otvorů pro piloty hlubinného zakládání, otvory pro injektáže, vrty pro trhací práce aj. Vrtná souprava je komplex strojů a zařízení umožňujících rozpojovat horninu, získávat vzorek horniny, vykonávat manipulaci s vrtným nářadím, a vynášet rozrušenou horninu na povrch (při jádrovém vrtání), zabezpečovat stěny vrtu a některé další operace, které jsou dány účelem využití vrtu.

Způsoby vrtání:

Nárazové vrtání

Podstatou tohoto vrtání je, že dláto, které je upevněno na konci lana nebo tyčích, je zvedáno a pouštěno na dno vrtu a ostří tohoto dláta klepe do horniny a odštěpuje ji. Je nutné čas od času hloubení přerušit a odstranit ze dna vrtného otvoru nashromážděné úlomky horniny. Takové úlomky jsou odstraňovány speciální lžící.

Rotační vrtání

Vrtným nástrojem u tohoto typu vrtání je vrták s břity, se kterým se za řízeného přítlaku otáčí a tím se působí na horninu. Rotační zařízení dává vrtné koloně energii nejen k překonání řezných odporů horniny, ale i odporů tření o stěny vrtu. Otáčení přenáší z „rotačního stolu“ soupravy trubky, kterými se může současně do vrtu pumpovat výplach. Výplach tvoří hustá kapalina složená hlavně z jílu a vody. Výplachová kapalina tryská z vrtného nástroje, který ochlazuje, ale především vynáší zpět k ústí vrtu rozdrcené horninové úlomky. Tento způsob vrtání je plynulý, nemusí být přerušován kvůli čištění vrtu od horninové drti. V současné době jsou rotační zařízení vyvinuta ve třech typických skupinách: rotační stoly, rotační hlavy a ponorné vrtné motory.

Příklepné vrtání

U příklepného vrtání vrták po každém příklepu pístu na hlavu vrtáku vytvoří vrub do horniny. Kinetická energie způsobí odskočení vrtáku ode dna a současným pootočením. Při  tomto zpětném odskoku je vrták připraven dopadnout na jiné místo. Vrtná jednotka má kladivo umístěné buď vně vrtu nebo uvnitř vrtu. Při vnějším působení kladiva příklepný píst naráží na koncovku, která předává energii přes soutyčí na vrtný nástroj. Používají se do hloubek až do 15 m. Vrtné jednotky s ponorným kladivem (působí uvnitř vrtu) mají průměry vrtů 100 až 300 mm a hloubky vrtů až do 200 m.

Rotačně-příklepné vrtání

Princip spočívá v současném působení rotace a dynamických rázů, vyvozovaných ponornými kladivy.

Druhy vrtacích souprav

Podle způsobu práce vrtného nástroje v hornině lze vrtné soupravy obecně rozdělit na čtyři základní typy:

• soupravy pro ruční vrtání rotační a nárazové,

• soupravy pro nárazové vrtání strojní,

• soupravy pro strojní vrtání rotační a turbínové,

• soupravy pro speciální způsoby vrtání.

Ruční vrtné soupravy se používají při vrtání sond malých hloubek pro průzkum základové půdy pro stavební i geologické účely, na vrtání studní na vodu do hloubky až 10 m.

Vrtné soupravy pro rotační vrtání se dělí na vrtné soupravy jádrové, soupravy pro rotační a turbínové vrtání a speciální soupravy.

                                                                           

Obr. 1: Vrtná souprava WIRTH ECO 1 – vrtání rotary

Podle způsobu přepravy se vrtací soupravy dělí:

• Stabilní soupravy – vyžadují celkovou demontáž a přepravu po jednotlivých částech.

• Převozné soupravy – zahrnují vrtný agregát, vrtnou věž, výplachové čerpadlo a ostatní příslušenství umístěné na jednom, případně více podvozcích, přepravují se tahačem. Převozné soupravy se používají pro hloubení vrtů do středních hloubek, 300 až 600 m.

• Samohybné soupravy – vrtné zařízení je umístěno na speciálním pasovém podvozku.

• Pojízdné těžké soupravy - strojní zařízení je umístěný na plošině automobilu, který zajišťuje samotný převoz. Tyto soupravy se používají na hloubení vrtů v měkkých horninách do hloubek až do 300 m.

Obr. 2: Vrtná souprava Wirth B-1A na kolovém podvozku

Vrtání pilot

Vrtání pilot se provádí různými technologiemi:

• rotační vrtání s vrtnou nádobou - rotaci zajišťuje Kellyho tyč a hydromotor.

• šnekové vrtání - vrtání může být prováděno s pažením nebo bez pažení, šnekový vrták je zavěšen na výložníku nebo v teleskopickém zařízení, při vytahování výložníku je možné betonáž.

• nárazové vrtání drapákem v ocelové pažnici - vrták je zavěšen na laně výložníku, otevřené čelisti při pádu narážejí na horninu, rozpojená hornina se hromadí uvnitř drapáku, drapák pracuje v pažnici, po každém vyprázdnění se drapák pootočí.

• výplachová vrtání – rozrušená zemina se vyplavuje z vrtu suspenzí, toto vrtání se používá při vrtání pod hladinou spodní vody nebo při velkých hloubkách vrtu.

                                                                          

Obr. 3: Vrtné práce pro piloty

Zdroje

• KUČEROVÁ, Ludmila a OldřichTUREK. Strojní zařízení. Praha: Parta, 2005. ISBN 80-7320-079-1.
• AUTOR NEUVEDEN. Technika a technologie hlubinného vrtání. [online]. [cit. 2014-04-10]. Dostupné z: http://geologie.vsb.cz/TECHHLDOB/hlubinneVrtani/vrtani/technikaPraci.html.

Obrázky:

• Obr. 1, 2: AUTOR NEUVEDEN. Typy vrtných souprav [online]. [cit. 2014-04-10]. Dostupný na WWW: http://www.ekodrill.cz/typy-vrtnych-souprav.html.
• Obr. 3: AUTOR NEUVEDEN. Piloty [online]. [cit. 2014-04-10]. Dostupný na WWW: http://www.soletanche.cz/technologie_piloty/?l.