Горизонтальное бурение (ГНБ) – это достаточно новый, но уже популярный метод, позволяющий проложить коммуникации (кабель или трубопровод) без нарушения целостности грунта над путем прокладывания. Для этого специальные буровые установки «прокалывают» грунт в нужном направлении, затем по этому пути обратно проходит расширитель, увеличивающий диаметр скважины до необходимой величины, а следом за ним прокладывается трубопровод.
Важной характеристикой буровой установки ГНБ является тяговое усилие, которое может развивать установка, так как от этого напрямую зависит диаметр трубопровода, который будет проложен, и насколько твердую породу установка сможет пробурить.
Тяговое усилие измеряется в тоннах или килоньютонах, и в зависимости от его максимального значения буровые установки подразделяются на классы:
- Мини: до 12т/118кН
- Миди:12-25т/118-441кН
- Макси: 45-150т и более/441-1471кН и более.
Установки разных классов предназначены для разных целей. В первую очередь, от максимального тягового усилия зависит диаметр трубопровода, который может проложить установка: мини – от 32 до 315мм, миди – до 800мм, макси – до 2000мм.
В зависимости от объема и условий запланированных работ подбирается буровая установка с подходящими характеристиками, так как при недостаточной мощности оборудования установка не справится с задачей, а выбор слишком мощной машины не оправдан финансово.
Из чего складывается требующееся тяговое усилие установки? Такие расчеты производятся на стадии проектирования и перед прокладкой трубопровода методом горизонтального бурения, и для получения точного результата нужно учесть множество факторов. Обычно для расчетов используется специализированное программное оборудование.
Тяговое усилие установки состоит из суммы трех составляющих:
- сила, которую будет прикладывать буровая головка для продвижения через грунт,
- сила, направленная на продвижение штанг буровой установки
- сумма усилий, направленная на протяжение трубопровода.
Для вычисления третьей составляющей нужно учесть массу нюансов: силу сцепления, зависящую от массы трубопровода и массы слоя грунта, дополнительные усилия, возникающие при преодолении изгибов канала, добавочные силы от опорных реакций, противодействие при начале вхождения, противодействие в пунктах преломления, силу, направленную на продвижение трубопровода по поверхности. Дополнительно учитываются сила трения в грунте, конфигурация расширителя и штанг, изгибы пробуренного канала. Также вводится коэффициент для неблагоприятных ситуаций – на случай обвала свода грунта и протечки раствора для бурения.
Для приблизительного подсчета тягового усилия при прокладке кабельной магистрали применяется формула:
Тяговое усилие = вес метра кабеля (масса*П)*длина кабельной магистрали*коэффициент трения
Конечно, такой результат будет приблизительным, и для более точных расчетов лучше воспользоваться программным продуктом, так как точность определения необходимого тягового усилия установки – очень важный параметр, от которого зависит стоимость и в целом возможность выполнения буровых работ.
