«Водоснабжение: современная практика бурения и устройства колодцев»

„ Lincoln 40 53 15 20·0

Wales, Cardiff 40 51 28 43·0

„ Llandudno 40 53 19 30·0

Scotland, Edinburgh 40 55 57 24·0

„ Glasgow 40 55 52 39·0

„ Aberdeen 40 57 8 31·0

Ireland, Cork 40 51 54 40·0

„ Dublin 40 53 23 30·0

„ Galway 40 53 15 50·0

Holland—Rotterdam .. 51 55 22·0

Iceland—Reikiavik 5 64 8 28·0

Ionian Isles—Corfu 22 39 37 42·4

Italy—Florence 8 43 46 35·9

Milan 68 45 29 38·0

Naples 8 40 52 39·3

Rome 40 41 53 30·9

Turin 4 45 5 38·6

Venice 19 45 25 34·1

Malta .. 35 54 15·0

Norway—Bergen 10 60 24 84·8

Christiania .. 59 54 26·7

Portugal—Coimbra (in Vale of Mondego) 2 40 13 224·0?

Lisbon 20 38 42 23·0

Prussia—Berlin 6 52 30 23·6

Cologne 10 50 55 24·0

Hanover 3 52 24 22·4

Potsdam 10 52 24 20·3

Russia—St. Petersburg 14 59 56 16·2

Archangel 1 64 32 14·5

Astrakhan 4 46 24 6·1

Finland, Uleaborg .. 65 0 13·5

Sicily—Palermo 24 38 8 22·8

Spain—Madrid .. 40 24 9·0

Oviedo 1 43 22 111·1

Sweden—Stockholm 8 59 20 19·7

Switzerland—Geneva 72 46 12 31·8

Great St. Bernard 43 45 50 58·5

Lausanne 8 46 30 38·5

ASIA.

China—Canton 14 23 6 69·3

Macao .. 22 24 68·3

Pekin 7 39 54 26·9

India—

Ceylon, Colombo .. 6 56 91·7

„ Kandy .. 7 18 84·0

„ Adam’s Peak .. 6 50 100·0

Bombay 33 18 56 84·7

Calcutta 20 22 35 66·9

Cherrapongee .. 25 16 610·3?

Darjeeling .. 27 3 127·3

Madras 22 13 4 44·6

Mahabuleshwur 15 17 56 254·0

Malabar, Tellicherry .. 11 44 116·0

Palamcotta 5 8 30 21·1

Patna .. 25 40 36·7

Poonah 4 18 30 23·4

Malay—Pulo Penang .. 5 25 100·5

Singapore .. 1 17 190·0

Persia—Lencoran 3 38 44 42·8

Ooroomiah 1 37 28 21·5

Russia—Barnaoul 15 53 20 11·8

Nertchinsk 12 51 18 17·5

Okhotsk 2 59 13 35·2

Tiflis 6 41 42 19·3

Tobolsk 2 58 12 23·0

Turkey-Palestine, Jerusalem { 14

3 31 47

31 47 65·0?

16·3

Smyrna .. 38 26 27·6

AFRICA.

Abyssinia—Gondar .. 12 36 37·3

Algeria—Algiers 10 36 47 37·0

Constantina .. 36 24 30·8

Mostaganem 1 35 50 22·0

Oran 2 35 50 22·1

Ascension 2 8 8S 11·5

Cape Colony—Cape Town 20 33 52 24·3

Guinea—Christiansborg .. 5 30N 19·2

Madeira 4 33 30 30·9

Mauritius—Port Louis .. 20 3S 35·2

Natal—Maritzburgh .. 29 36 27·6

St.Helena 3 15 55N 18·8

Sierra Leone .. 8 30 86·0

Teneriffe 2 28 28 22·3

NORTH AMERICA.

British Columbia—New Westminster 3 49 12 54·1

Canada—Montreal, St. Martin’s 2 45 31 47·3

Toronto 16 43 39 31·4

Honduras—Belize 1 17 29 153·0

Mexico—Vera Cruz .. 19 12 66·1

Russian America—Sitka 7 57 3 89·9

United States—Arkansas, Fort Smith 15 35 23 42·1

California, San Francisco 9 37 48 23·4

Nebraska, Fort Kearny 6 40 38 28·8

New Mexico, Socorro 2 34 10 7·9

New York, West Point 12 41 23 46·5

Ohio, Cincinnati 20 39 6 46·9

Pennsylvania, Philadelphia 19 39 57 43·6

South Carolina, Charlestown 15 32 46 48·3

Texas, Matamoras 6 25 54 35·2

West Indies—Antigua .. 17 3 39·5

Barbadoes 10 13 12 75·0

„ St. Philip 20 13 13 56·1

Cuba, Havannah 2 23 9 50·2

Matanzas 1 23 2 55·3

Grenada .. 12 8 126·0

Guadaloupe, Basseterre .. 16 5 126·9

„ Matonba .. 16 5 285·8

Jamaica, Caraib .. 18 3 97·0

„ Kingstown .. 17 58 83·0

St. Domingo, Cape Haitien .. 19 43 127·9

„ Tivoli .. 19 0 106·7

Trinidad .. 10 40 62·9

Virgin Isles, St. Thomas’ .. 18 17 60·6

„ Tortola .. 18 27 65·1

SOUTH AMERICA.

Brazil—Rio Janeiro .. 22 54S 58·7

S. Luis de Maranhao .. 3 0 276·0

Guyana—Cayenne 6 4 56 138·3

Demerara, George Town 5 6 50 87·9

Paramaribo .. 6 0 229·2

New Granada—La Baja 6 7 22 54·1

Marmato 15 5 29 90·0

Santa Fé de Bogota 6 4 36 43·8

Venezuela—Cumana .. 10 27 7·5

Curaçoa .. 12 15N 26·6

AUSTRALIA.

New South Wales—Bathurst 3 33 24S 22·7

Deniliquin 2 35 32 13·8

Newcastle 3 32 57 55·3

Port Macquarie 12 31 29 70·8

Sydney 6 33 52 46·2

New Zealand—Auckland 2 36 50 31·2

Christchurch 3 43 45 31·7

Nelson 2 41 18 38·4

Taranaki 2 39 3 52·7

Wellington 2 41 17 37·8

South Australia—Adelaide 6 34 55 19·2

Tasmania—Hobart Town 12 42 54 20·3

Victoria—Melbourne 6 37 49 30·9

Port Phillip 11 38 30 29·2

West Australia—Albany .. 35 0 32·1

York 1 31 55 25·4

POLYNESIA.

Society Islands—Tahiti, Papiete 5 17 32 45·7

Нарушения залегания пластов.

Последний вопрос, который необходимо рассмотреть, касается нарушений, которые могли затронуть пласты; ибо какой бы ни была поглощающая способность пластов, приток воды будет в той или иной степени уменьшаться всякий раз, когда каналы сообщения подвергались разрыву или трещинам.

Если бы пласты оставались непрерывными и неповрежденными, нам нужно было бы лишь установить размеры и литологический характер пластов, чтобы определить их водоносность. Но если пласты нарушены, препятствие подземному движению воды будет пропорционально степени нарушения.

Хотя третичные формации вокруг Лондона, вероятно, пострадали от воздействия нарушающих сил меньше, чем пласты любого другого района такой же площади в Англии, они, тем не менее, в настоящее время демонстрируют значительные отклонения от своего первоначального положения.

Основным изменением стало то, которое в результате поднятия краев или опускания центра района придало третичным отложениям их нынешнюю корытообразную форму, если предположить, что это не является результатом первоначального осадконакопления. Если бы не произошло дальнейших изменений, мы могли бы ожидать обнаружить беспрерывное сообщение в нижнетретичных пластах от их северного выхода на поверхность у Хертфорда до их южного выхода у Кройдона, а также от Ньюбери на западе до моря на востоке; и вся протяженность выхода на поверхность в 260 миль способствовала бы общему снабжению водой в центре.

Но это далеко не так; несколько нарушающих факторов нарушили регулярность первоначальной структуры. Главный из них вызвал низкую ось поднятия, или, скорее, линию изгиба, идущую с востока на запад, следующую почти по руслу Темзы от Нора до Дептфорда и, по-видимому, продолжающуюся оттуда за Виндзор. Она поднимает мел у Клиффа, Перфлита, Вулича и Лоампит-Хилла на различные, но умеренные высоты над уровнем реки. Между Льюишемом и Дептфордом мел исчезает под третичной серией и не выходит на поверхность до тех пор, пока мы не достигнем окрестностей Виндзора и Мейденхеда.

Существует также, вероятно, другая линия нарушения, проходящая между некоторыми точками к северу и югу и пересекающая первую линию в Дептфорде. Она проходит, по-видимому, недалеко от Бекенхема и Льюишема, а затем, пересекая Темзу возле Дептфорда, продолжается вверх по части, если не по всей длине долины Ли в направлении Ходдесдона. Это нарушение, по-видимому, в некоторых местах привело к разрыву или сбросу в пластах, поместив пласты к востоку от него на более высокий уровень, чем те, что находятся к западу; а в других местах лишь вызвало искривление пластов. Прествич заявляет, что он не смог указать ее точный ход, но ее влияние, во всяком случае на водоснабжение Лондона, важно, так как в сочетании с первым нарушением в долине Темзы оно отсекает притоки со всего Кента и самым существенным образом мешает снабжению из Эссекса; ибо на своем пути вверх по долине Ли оно либо выводит нижнетретичные пласты на поверхность, как в Стратфорде и Боу, либо, как дальше вверх по долине, поднимает их на расстояние от 40 до 60 футов от поверхности.

Таким образом, третичный район, если смотреть в целом, кажется естественно разделенным на четыре части линиями, идущими почти с севера на юг, причем первая линия проходит непосредственно к югу, а вторая — к востоку от Лондона, который стоит в юго-восточном углу северо-западного подразделения, и, следовательно, его нельзя рассматривать как центр одного большого и неразрывного района, насколько это касается третичных пластов.

ГЛАВА II. НОВЫЙ КРАСНЫЙ ПЕСЧАНИК.

Об этой формации уже упоминалось на стр. 5 и 8; она является, наряду с мелом и нижним зеленопесчаником, самым обширным источником водоснабжения из колодцев, который у нас есть в Англии, и хотя две упомянутые формации занимают большую площадь, тем не менее, благодаря географическому положению, новый красный песчаник получает более значительное количество осадков и, благодаря относительной скудности карбоната извести, дает более мягкую воду.

Новый красный песчаник на континенте называют «триасом», так как в Германии и частях Франции он представляет собой четкое трехчастное деление. Хотя названия каждого из подразделений обычно используются, они сами по себе являются местными и несущественными, так как те же точные отношения между ними не встречаются в других отдаленных частях Европы или в Англии и их не следует искать на далеких континентах. Названия подразделений и их английские эквиваленты:

1. Кейпер, или красные мергели.

2. Мушелькальк, или ракушечные известняки (в этой стране не встречаются).

3. Бунтерский песчаник, или пестрый песчаник.

Пласты состоят в основном из красных, пятнистых, пурпурных или желтоватых песчаников и мергелей, с пластами каменной соли, гальки гипса и конгломерата.

Регион, над которым триасовые породы выходят на поверхность в Англии, простирается через остров от точки в юго-западной части Ла-Манша около Эксмута, Девон, в северо-северо-восточном направлении, а также от центра этой полосы вдоль северо-западного курса к Ливерпулю, оттуда разделяясь и направляясь на северо-восток к Тису и на северо-запад к заливу Солуэй-Ферт.

В Центральной Европе триас широко развит, а в Северной Америке он покрывает площадь, совокупная длина которой составляет около 700 или 800 миль.

Пласты в Англии можно разделить следующим образом:

Average Thickness.

Keuper— Red marls, with rock-salt and gypsum 1000 ft.

Lower Keuper sandstones, with trias

sandstones and marls (waterstones) 250 ft.

Dolomitic conglomerate

Bunter— Upper red and mottled sandstone 300 ft.

Pebble beds, or uncompacted conglomerate 300 ft.

Lower red and mottled sandstone 250 ft.

Серия Кейпер начинается конгломератом, часто известковым, переходящим вверх в коричневый, желтый или белый тесаный камень, а затем в тонкослоистые песчаники и мергели. Другие подразделения удивительно однородны по характеру, за исключением случая галечных пластов, которые на северо-западе образуют светло-красный галечный строительный камень, но в центральных графствах становятся в основном неконсолидированным конгломератом кварцевой гальки.

Следующая табличная форма, составленная Эдвардом Халлом, магистром искусств, показывает относительную мощность и распространение триасовой серии вдоль юго-восточного направления от эстуария Мерси, а также показывает выклинивание всех триасовых пластов с северо-запада к юго-востоку Англии, что Халл одним из первых продемонстрировал.

Thickness and Range of the Trias in a S.E. direction

from the Mersey.

Names of Strata. Lancashire

and

West Cheshire Staffordshire. Leicestershire

and

Warwickshire.

Keuper Series—

Red marl 3,000 800 700

Lower Keuper sandstone 450 200 150

Bunter Series—

Upper mottled sandstone 500 50 to 200 absent

Pebble beds 500 to 750 100 to 300 0 to 100

Lower mottled sandstone 200 to 500 0 to 100 absent

Формацию можно рассматривать как почти одинаково проницаемую во всех направлениях, и всю массу можно считать резервуаром до определенного уровня, из которого, всякий раз, когда бурятся колодцы, вода всегда будет получаться более или менее обильно. Этот взгляд вполне подтверждается опытом, и наличие воды, безусловно, обусловлено не только наличием трещин или стыков, проходящих через породу, но и ее проницаемостью, которая, однако, варьируется в разных районах. В окрестностях Ливерпуля порода, или, по крайней мере, галечный пласт, менее пористая, чем в окрестностях Уитмора, Ноттингема и других частей центральных графств, где она становится либо неконсолидированным конгломератом, либо мягким рассыпчатым песчаником. Тем не менее, колодцы, пробуренные даже в твердом строительном камне галечных пластов, будь то в Чешире или Ланкашире, всегда дают воду на определенной переменной глубине. За определенной глубиной вода имеет тенденцию к уменьшению, как это было в случае с общественным колодцем в Сент-Хеленсе, расположенном на Экклстон-Хилл. В этом колодце в 1868 году была предпринята попытка увеличить приток путем бурения глубже в песчаник, но без какого-либо хорошего результата. Когда вода просачивается вниз в породе, мы можем предположить, что вступают в действие две силы антагонистического характера; существует сила трения, увеличивающаяся с глубиной и стремящаяся препятствовать прогрессу воды вниз, в то время как существует гидростатическое давление, стремящееся заставить воду двигаться вниз; и мы можем предположить, что когда между этими двумя силами устанавливается равновесие, дальнейшая фильтрация прекратится.

Доля дождя, которая находит путь в породу в некоторых частях страны, должна быть очень большой. Когда порода, как это обычно бывает в Ланкашире, Чешире и Шропшире, частично покрыта слоем плотной валунной глины, почти непроницаемой для воды, количество, вероятно, не превышает одной трети осадков на значительной площади; но в некоторых частях центральных графств, где порода очень открыта, а покрытие наносами скудное или вовсе отсутствует, фильтрация составляет гораздо большую долю, вероятно, половину или две трети, так как весь дождь, который не испаряется, проходит вниз. Новый красный песчаник, как было отмечено, можно рассматривать в отношении водоснабжения как почти однородную массу, одинаково доступную повсюду; и именно благодаря этой структуре и почти полному отсутствию пластов непроницаемой глины или мергеля формация способна обеспечивать такие большие запасы воды; ибо дождь, который падает на ее поверхность и проникает в породу, может свободно проходить в любом направлении к колодцу, когда он пробурен в центральном положении. Если мы рассмотрим породу как массу, полностью насыщенную водой на определенной вертикальной глубине, причем вода находится в состоянии равновесия, то, когда колодец пробурен и вода выкачивается, состояние равновесия нарушается, и вода в породе устремляется со всех сторон. Фильтрация, несомненно, значительно облегчается стыками, трещинами и сбросами, и в случаях, когда одна сторона сброса состоит из водоупорных пластов, таких как мергели Кейпера или каменноугольные отложения, количество воды, запертой у поверхности сброса, может быть очень большим, и положение часто благоприятно для колодца. Пример влияния сбросов в самой породе на увеличение притока дает случай с колодцем на Флэйбрик-Хилл, недалеко от Биркенхеда. Со дна этого колодца на глубине около 160 футов от поверхности была пройдена горизонтальная выработка (штрек), чтобы пересечь сброс на расстоянии около 150 футов, и после того, как это было сделано, вода хлынула с такой стремительностью, что приток, который составлял 400 000 галлонов в день, сразу удвоился.

Вода из нового красного песчаника чистая, полезная и приятная на вкус; она также хорошо подходит для целей отбеливания, крашения и пивоварения; в то же время следует признать, что ее качества в отношении жесткости, другими словами, пропорции карбонатов извести и магнезии, которые она содержит, подвержены значительным колебаниям, зависящим от местности и состава породы. Как общее правило, воду из нового красного песчаника можно считать занимающей промежуточное положение между жесткой водой мела и мягкой водой, поставляемой некоторым нашим крупным городам из дренажа горных массивов первичных формаций, из которых вода, поставляемая из озера Катрин в Глазго, является, пожалуй, самым чистым примером, содержащим всего 2,35 грана твердых веществ на галлон. Имея, кроме того, небольшую долю солевых ингредиентов, которые, хотя и стремятся сделать воду жесткой, вероятно, не лишены пользы для животного организма, водоснабжение из нового красного песчаника обладает неоценимыми преимуществами перед снабжением из рек и поверхностного дренажа. Многие из наших крупных городов сейчас частично или полностью снабжаются водой, выкачиваемой из глубоких колодцев в этом песчанике; и несколько — из обильных источников, бьющих из породы в месте ее соединения с каким-либо подстилающим водоупорным пластом, принадлежащим к первичной серии.

ГЛАВА III. ПРОХОДКА КОЛОДЦЕВ.

Перед началом проходки необходимо иметь наготове запас ведер, лопат, кирок, веревку, блок или ворот, а также тачки или другие средства для транспортировки извлеченного материала от устья выработки. После того как все предварительные приготовления сделаны, проходка начинается с разметки круга на земле на 12 или 18 дюймов большего по окружности, чем предполагаемый внутренний диаметр колодца. Центр колодца, с которого начинается работа, должен быть центром каждой части проходки; его положение должно тщательно сохраняться, и все, что делается, должно быть точно по этому центру, при этом часто используется отвес для проверки вертикального положения стенок.

Рис. 17, 18.

Изображение большего размера (226 кБ)

Чтобы пройти колодец методом подведения фундамента (underpinning), сначала производится выемка грунта на такую глубину, которую позволяют пласты без обрушения. На дно выемки укладывается кольцо (опорное), то есть плоское кольцо, внутренний диаметр которого равен предполагаемому чистому диаметру колодца, а ширина равна толщине кирпичной кладки. Оно изготавливается из дубовых или вязовых досок толщиной 3 или 4 дюйма, либо в один слой, соединенный в стыках железом, либо в два слоя с перевязкой швов, скрепленных шипами или винтами. На нем, для облицовки первой секции колодца, строится цилиндр из кирпичной кладки, технически называемый креплением стенок колодца, на растворе или цементе. В центре дна выкапывается небольшая яма, на дне которой укладывается небольшая платформа из досок; затем, путем вырубки пазов в стенке ямы, вставляются наклонные подпорки, нижние концы которых упираются в опорный блок, а верхние — в нижнюю кладку, чтобы обеспечить временную поддержку кольца с его нагрузкой из кирпичной кладки. Яма расширяется до диаметра шахты выше; на дно выемки укладывается новое кольцо, на котором строится новая секция кирпичной кладки, обеспечивающая постоянную поддержку верхнего кольца; наклонные подпорки и их опорные блоки удаляются; выкапывается новая яма, и так далее, как прежде. Следует позаботиться о том, чтобы земля была плотно утрамбована за креплением стенок.

Распространенная модификация этого метода состоит в выемке грунта на такую глубину, которую допускают пласты без обрушения. Деревянное кольцо укладывается на дно выемки, кирпичное крепление стенок укладывается на него и доводится до поверхности. Затем земля вынимается вровень с внутренними стенками колодца, так что земля под кольцом поддерживает кирпичную кладку выше. Когда выемка была доведена до удобного предела, под предыдущим креплением стенок в земле делаются углубления, и в этих углублениях крепление стенок доводится до предыдущей работы. Когда работа таким образом поддержана, промежуточные участки земли между секциями кирпичной кладки вырезаются, и крепление стенок завершается.

При проходке с барабанным кольцом кольцо, которое может быть либо деревянным, либо железным, состоит из плоского кольца для поддержки крепления стенок и вертикального полого цилиндра или барабана того же внешнего диаметра, что и крепление стенок, поддерживающего кольцо внутри него и скошенного снизу до острого края. Кольца, или ребра, деревянного кольца сформированы из двух слоев вязовых досок толщиной 1 1/2 дюйма и шириной 9 дюймов, что дает общую толщину 3 дюйма.

Рис. 19, 20.

Рис. 17 — это план деревянного барабанного кольца, а рис. 18 — разрез, показывающий способ конструкции. Внешний цилиндр или барабан называется обшивкой и обычно изготавливается из досок желтой сосны толщиной 1 1/2 дюйма. Барабан может быть усилен при необходимости дополнительными кольцами, а его соединения с кольцами сделаны более надежными с помощью кронштейнов. В больших кольцах кольца расположены на расстоянии около 3 футов 6 дюймов друг от друга. Рис. 19 — это план, а рис. 20 — увеличенный сегмент железного кольца. Когда колодец был пройден настолько, насколько земля может стоять вертикально, барабанное кольцо опускается в него и начинается строительство кирпичного цилиндра, при этом необходимо завершить каждый ряд кирпичей перед укладкой следующего, чтобы кольцо могло быть нагружено равномерно со всех сторон. Земля выкапывается изнутри барабана, и это, вместе с постепенно увеличивающейся нагрузкой, заставляет острый нижний край барабана погружаться в землю; и таким образом выемка колодца на дне, погружение барабанного кольца и кирпичной облицовки, которую оно несет, и строительство крепления стенок сверху происходят одновременно. Необходимо соблюдать осторожность в этом, как и в любом другом методе, чтобы регулировать выемку так, чтобы колодец погружался вертикально. Если трение земли о внешнюю сторону колодца в конечном итоге станет настолько большим, что остановит его спуск до достижения требуемой глубины, внутри первого колодца можно пройти меньший колодец. Колодец, который так остановился, называется «зажатым землей». Этот план нельзя применить к глубоким колодцам, но он очень успешен в песчаных почвах, где колодец имеет умеренную глубину.

Кольца часто поддерживаются железными стержнями, снабженными винтами и гайками, от поперечных балок над устьем колодца, и по мере того, как выемка продолжается ниже, кирпичная кладка нагромождается сверху, и вес крепления стенок будет нести его вниз по мере продвижения выемки, пока трение стенок не пересилит гравитационную силу или вес крепления стенок, когда он становится «зажатым землей»; тогда в колодце должен быть сделан уступ, и та же операция повторяется столько раз, сколько крепление стенок становится «зажатым землей», или работа должна быть завершена первым методом подведения фундамента.

Когда порода, через которую ведется проходка, нестратифицирована, или если стратифицирована, то большой мощности, необходимо прибегнуть к действию взрывчатых веществ. Взрывчатые вещества, наиболее часто используемые для этой цели, — это пироксилин, динамит, литофрактер и порох. Литофрактер сейчас часто используется, и всегда с значительным успехом, так как его сила аналогична силе динамита, но, что особенно важно в вертикальных скважинах, его действие интенсивно локально; он, кроме того, безопасен, не выделяет дыма более вредного, чем обычный порох, требует меньших отверстий и лишь небольшой забойки. Опасный характер пироксилина до сих пор препятствовал его принятию для обычных операций, в то время как сравнительно безопасный характер и удобная форма пороха снискали ему доверие рабочих, и поэтому для проходческих операций обычно используется это взрывчатое вещество. Мы поэтому, рассматривая взрывные работы для проходки колодцев, будем считать эти операции выполняемыми с помощью одного лишь пороха.

Система взрывных работ, используемая при проходке колодцев, — это та, которая известна как система малых зарядов, которая состоит в бурении отверстий диаметром от 1 до 3 дюймов в породе, подлежащей разрушению, для приема заряда. Положение этих отверстий является вопросом высочайшей важности с точки зрения получения наибольших эффектов при имеющихся средствах, и для их правильного определения требуется полное знание природы сил, развиваемых взрывчатым веществом. Это знание редко имеется у проходчиков. Действительно, такое невежество в этом предмете проявляется рабочими карьеров в целом, что когда дозирование и размещение зарядов оставляются на их усмотрение, большие затраты труда и материала дают очень неадекватные результаты. Во всех случаях гораздо экономичнее доверить эти обязанности тому, кто досконально понимает предмет. Следующие принципы должны управлять всеми операциями такого рода.

Взрыв пороха, за счет расширения внезапно выделяющихся газов, развивает огромную силу, и эта сила, обусловленная давлением жидкости, проявляется одинаково во всех направлениях. Следовательно, окружающая масса, подвергающаяся воздействию этой силы, уступит, если она вообще уступит, в своей самой слабой части, то есть в части, которая оказывает наименьшее сопротивление. Линия, вдоль которой масса уступает, или линия разрыва, называется линией наименьшего сопротивления и представляет собой расстояние, проходимое газами до достижения поверхности. Когда окружающая масса сопротивляется равномерно, линия наименьшего сопротивления будет прямой линией и будет кратчайшим расстоянием от центра заряда до поверхности. Такое, однако, случается редко, и линия разрыва поэтому в большинстве случаев будет нерегулярной линией и часто намного длиннее, чем прямая от центра к поверхности. Отсюда во всех взрывных операциях будет две вещи для определения: линия наименьшего сопротивления и количество пороха, необходимое для преодоления сопротивления вдоль этой линии. Ибо очевидно, что весь избыток пороха — это отходы; и, кроме того, поскольку сила, развиваемая этим избытком, должна быть затрачена на что-то, она, вероятно, будет использована для причинения вреда. Заряды пороха одинаковой силы производят эффекты, варьирующиеся с их весом, то есть двойной заряд сдвинет двойную массу. И поскольку однородные массы варьируются как куб любой подобной линии внутри них, установлено общее правило, что заряды пороха для получения подобных результатов относятся друг к другу как кубы линий наименьшего сопротивления. Отсюда, когда заряд, необходимый для получения данного эффекта в конкретном веществе, был определен экспериментально, тот, который необходим для получения подобного эффекта в данной массе того же вещества, может быть легко определен. Поскольку вещества, на которые нужно воздействовать, различны и различаются по прочности в разных местностях, и поскольку, кроме того, качество пороха сильно варьируется, будет необходимо, приступая к проходческим операциям, провести эксперименты, чтобы определить константу, которая должна быть использована при расчете зарядов пороха. На практике линия наименьшего сопротивления берется как кратчайшее расстояние от центра заряда до поверхности породы, если только наличие естественных разделений не показывает, что она лежит в каком-то другом направлении; и, как правило, заряд, необходимый для преодоления сопротивления, будет варьироваться от 1/15 до 1/35 куба линии, причем последняя берется в футах, а первая — в фунтах. Так, предположим, что материал, который нужно взорвать, — мел, а линия наименьшего сопротивления 4 фута, куб 4 равен 64, и, принимая пропорцию для мела как 1/30, мы имеем 64/30 = 2 2/15 фунта как заряд, необходимый для производства разрушения.

Рис. 21.

Когда взрывные работы ведутся в стратифицированной породе, положение заряда часто будет определяться естественными разделениями и трещинами; ибо если они не будут должным образом приняты во внимание, проходчик испытает огорчение, обнаружив после того, как его выстрел был произведен, что упругие газы нашли более легкий выход через один из этих изъянов, и что, следовательно, никакого полезного эффекта не было произведено. Линия наименьшего сопротивления в этом случае обычно будет перпендикулярна пластам, так что отверстие для заряда может быть пробито параллельно пластам и в таком положении, чтобы не касаться плоскостей, которые их разделяют. Это отверстие никогда не должно быть пробито в направлении линии наименьшего сопротивления, и, когда это возможно, должно быть под прямым углом к ней.

Инструменты, используемые при бурении отверстий для заряда, представляют собой железные стержни, имеющие клиновидный кусок стали, приваренный к их нижним концам и доведенный до острого края, чтобы врезаться в породу. Они работают либо путем ударов по их головке молотком, либо путем подпрыгивания их вверх и вниз и позволяя им проникать под собственным весом. Когда они используются первым образом, они называются бурами или сверлами; в последнем случае они имеют форму рис. 21 и называются «джамперами» (ударными бурами). Недавно силовые джамперы, работающие на сжатом воздухе, и сверла, приводимые в действие таким же образом, очень успешно использовались. Отверстия могут быть сделаны этими инструментами почти в любом направлении; но когда доступен только ручной труд, вертикальное направление может быть наиболее выгодно обработано. Ручные джамперы обычно имеют длину около 4 футов 8 дюймов и используются путем удержания в направлении требуемого отверстия и производства серии резких ударов путем подъема инструмента примерно на фут и опускания его с импульсивным движением. Утолщение делит джампер на две неравные длины, из которых более короткая используется для начала бурения отверстия, а более длинная — для его завершения. Часто наконечник на длинной части делается чуть меньше другого, чтобы устранить любую вероятность того, что он не последует в отверстие, которое было начато.

Сверла и джамперы должны быть изготовлены из лучшего железа, предпочтительно шведского, ибо если материал будет низкого качества, он расколется и завернется под повторяющимися ударами кувалды, и тем самым подвергнет опасности руки рабочего, который его поворачивает, или даст осколки, которые могут причинить серьезную травму тем, кто занят в шахте. Часто они изготавливаются целиком из стали, и этот материал имеет много рекомендаций для этой цели; длина сверл варьируется от 18 дюймов до 4 футов, причем разные длины ставятся последовательно по мере продвижения проходки отверстия. Режущая кромка сверл должна быть хорошо закалена, и для первого, или 18-дюймового сверла, обычно иметь ширину 2 дюйма; второе, или 28-дюймовое сверло, может быть 1 3/4 дюйма по кромке; третье, или 3-футовое сверло, 1 1/2 дюйма, и четвертое, или 4-футовое сверло, 1 1/4 дюйма.

Рис. 22.

Способ использования сверла в последнем случае следующий: после того как место для отверстия было отмечено киркой, один человек садится, держа сверло обеими руками между ног. Другой человек затем ударяет по сверлу кувалдой, первый поворачивает сверло частично вокруг между каждым ударом, чтобы предотвратить попадание режущей кромки дважды в одно и то же место.

Скорость, с которой могут быть пройдены отверстия, варьируется, конечно, в зависимости от твердости породы и диаметра отверстия. В Холихеде средняя работа, выполненная тремя людьми в твердой кварцевой породе с 1 1/2-дюймовыми сверлами, составляла 14 дюймов в час; один человек держал сверло, а двое ударяли. В граните хорошего качества было установлено опытом, что три человека способны пройти с 3-дюймовым джампером 4 фута в день; с 2 1/2-дюймовым джампером — 5 футов; с 2 1/4-дюймовым — 6 футов; с 2-дюймовым — 8 футов; и с 1 3/4-дюймовым — 12 футов. Сильный человек с 1-дюймовым джампером пробурит 8 футов в день. Вес молотков, используемых со сверлами, — это вопрос, заслуживающий внимания; ибо если они слишком тяжелы, они утомляют людей, и, следовательно, наносится меньше ударов, а произведенный эффект уменьшается; в то время как, с другой стороны, если они слишком легки, сила рабочего не используется полностью. Обычный вес составляет от 5 до 7 фунтов.

Поскольку трудоемкость бурения шпура в данном виде породы зависит от диаметра, очевидно желательно сделать отверстие как можно меньше, при должном внимании к размеру заряда; ибо при определении диаметра бурения следует помнить, что заряд не должен занимать большую длину в нем. Различные ухищрения применялись с целью расширения отверстия внизу, чтобы сформировать камеру для пороха. Если бы это можно было легко осуществить, такой способ размещения заряда был бы весьма выгодным, так как было бы достаточно очень малого бурового отверстия, а трудности забойки значительно уменьшились бы. Одно из этих ухищрений — поместить небольшой заряд на дно скважины и взорвать его после надлежащей забойки. Поскольку заряд недостаточен для вызова разрушения, части в непосредственном контакте с ним сжимаются и измельчаются в пыль, и полость тем самым расширяется. Надлежащий заряд может быть затем вставлен в камеру, сформированную таким образом, путем бурения через забойку. Другой метод, применимый главным образом к известковой породе, был опробован с удовлетворительными результатами в Марселе. Когда буровое отверстие было пройдено на требуемую глубину, вводится медная труба, рис. 22, диаметром, чтобы свободно входить в скважину, конец A достигает дна отверстия, которое плотно закрывается в B глиной, чтобы никакой воздух не мог выйти. Труба снабжена изогнутым горлышком C. Небольшая свинцовая труба e, около половины дюйма в диаметре, с воронкой f наверху, вводится в медную трубу в D и опускается до расстояния около дюйма от дна. Кольцевое пространство между свинцовой и медной трубами в g заполняется набивкой из пеньки. Разбавленная азотная кислота затем заливается через воронку и свинцовую трубу. Кислота растворяет известковую породу на дне, вызывая вскипание, и вещество, содержащее растворенную известь, выталкивается из отверстия C. Этот процесс продолжается до тех пор, пока по количеству израсходованной кислоты не будет решено, что камера достаточно расширена. Другие кислоты, такие как соляная или серная, произведут те же эффекты, но результат химического растворения, конечно, будет зависеть от природы камня.

После того как шпур был пробурен, он очищается и высушивается пучком сена, и порох засыпается внутрь; или, когда отверстие не вертикально, проталкивается деревянным трамбователем. Количество пороха всегда должно определяться по весу. Один фунт, если его насыпать свободно, займет около 30 кубических дюймов, а 1 кубический фут весит 57 фунтов. Отверстие диаметром 1 дюйм будет поэтому содержать 0,414 унции на каждый дюйм глубины. Следовательно, чтобы найти вес пороха на дюйм глубины в любом данном отверстии, нам нужно только умножить 0,414 унции на квадрат диаметра отверстия в дюймах, и мы сможем определить либо длину отверстия для данного заряда, либо заряд в данном пространстве. Важно использовать сильный порох во взрывных операциях, потому что, поскольку меньшего количества будет достаточно, он займет меньше места и тем самым сэкономит труд при бурении.

Рис. 23-25.

Когда отверстие находится в мокром камне, должны быть предусмотрены средства для сохранения пороха сухим. Для этой цели иногда используются оловянные патроны. Это оловянные цилиндры подходящих размеров, снабженные небольшим оловянным стержнем, через который порох воспламеняется. Эффект пороха, однако, значительно уменьшается при использовании этих оловянных футляров. Обычно бумажный патрон, хорошо смазанный для предотвращения проникновения воды, даст гораздо более удовлетворительные результаты. Когда используется бумажный патрон, отверстие должно, перед вставкой заряда, быть частично заполнено плотной глиной, и круглый железный стержень, называемый глиняным железным стержнем или «буллом», рис. 24, 25, забит вниз, чтобы заставить глину войти в промежутки породы, через которые проникает вода. Этим средством отверстие будет сохраняться сравнительно сухим. «Булл» извлекается путем помещения стержня через проушину возле верха первого, предусмотренную для этой цели, и вытягивания его прямо вверх. Патрон помещается на острие пробойника и проталкивается вниз по отверстию. Пробойник, показанный на рис. 23, представляет собой конический кусок металла, обычно медный для предотвращения несчастных случаев, заостренный на одном конце и имеющий кольцо на другом. Когда патрон был помещен в свое положение этим средством, немного пакли укладывается поверх него и вставляется бикфордов шнур. Этот шнур недорог, очень верен в своих эффектах, нелегко повреждается забойкой и не подвержен влиянию влаги. Шнур № 8 предпочтителен для мокрой земли; и когда требуется взорвать заряд со дна в глубоких отверстиях, № 18 является наиболее подходящим.

Когда линия наименьшего сопротивления была определена, необходимо позаботиться о том, чтобы она оставалась линией наименьшего сопротивления; ибо если пространство в буровом отверстии не заполнено должным образом, упругие газы могут найти более легкий выход в этом направлении, чем в любом другом. Материалы, используемые для заполнения этого пространства, называются при таком применении забойкой, и они состоят из щепы и пыли от проходки, песка, хорошо высушенной глины или битого кирпича или камней. Различные мнения существуют относительно относительной ценности этих материалов в качестве забойки. Песок предлагает очень большое сопротивление из-за трения частиц между собой и о стенки бурового отверстия; он может быть легко применен путем засыпания, и всегда легко доступен. Глина, если она тщательно высушена, предлагает несколько большее сопротивление, чем песок, и, где легко добываема, может быть выгодно использована. Битый камень намного уступает любому из этих веществ в сопротивляемости. Благосклонность, в которой он удерживается проходчиками и рабочими карьеров, и частое использование, которое они делают из него в качестве забойки, должны быть приписаны тому факту, что он всегда под рукой, а не каким-либо отличным результатам, полученным от его использования. Забойка утрамбовывается с помощью стержня или забойного стержня, подобного рис. 26, 27, слишком часто изготавливаемого из железа, но который должен быть либо из меди, либо из бронзы. Забойный конец стержня имеет паз с одной стороны, чтобы позволить ему проходить мимо пробойника или шнура, лежащего вдоль стороны отверстия. Другой конец оставлен гладким для руки или для ударов молотком.

Рис. 26, 27.

Весь материал для забойки следует подбирать так, чтобы в нем не было частиц, способных высечь искру, однако нельзя забывать, что причиной такого происшествия могут быть и стенки самой скважины. В этих условиях становится очевидной целесообразность использования бронзовых или медных инструментов для забойки, а также недопустимость сильных ударов по забойке до тех пор, пока небольшая ее часть не будет предварительно аккуратно утрамбована для покрытия заряда, поскольку первые удары по забойке наиболее опасны в случае возникновения искры. Иногда перед укладкой забойки в скважину против заряда помещают немного пыжей, пакли, бумаги или деревянную пробку.

Рис. 28.

Чтобы уменьшить опасность выброса забойки, в скважину иногда вставляют металлические пробки или конусы различной формы. Лучшие формы пробок показаны на рис. 28 и 29; на рис. 28 изображен металлический конус, расклиненный в забойке стрелками, а на рис. 29 — бочкообразная пробка.

Когда все готово, проходчики, за исключением одного человека, в обязанности которого входит подрыв заряда, либо поднимаются из шахты, либо отходят в безопасное место. Затем этот человек, убедившись по окрику и ответу, что все находятся в укрытии, поджигает запал, кричит «Берегись!» или произносит аналогичное предупреждение и быстро поднимается из шахты.

Во избежание разрушения стенок шахты ни один заряд не следует располагать ближе 12 дюймов от борта. Часть породы, оставшуюся после взрывных работ у стенок шахты, удаляют железными клиньями со стальными наконечниками длиной 7 или 8 дюймов. Эти клинья применяют, пробивая небольшое отверстие острием кирки и забивая их кувалдой. Затем стенки можно доработать киркой по мере необходимости.

Рис. 29.

После проходки на глубину около 30–40 футов воздух на дне колодца может стать очень тяжелым, особенно в колодце, где ведутся взрывные работы или где происходит значительный выход вредных газов через трещины. В таких случаях необходимо предусмотреть установку на поверхности небольшого вытяжного вентилятора, к которому подсоединены отрезки труб, опускающиеся в колодец. Другой хороший способ — опустить в колодец 4- или 6-дюймовую трубу, вывести ее на поверхность с длинным коленом и вставить пароструйный аппарат; над верхним концом трубы часто строят кирпичную дымовую трубу для усиления тяги, а нижний конец продолжают вниз гибким шлангом. При использовании вентилятора или пароструйного аппарата, за счет постоянного отвода застоявшегося воздуха, на его место будет поступать свежий воздух. Это гораздо лучше, чем разбрызгивание известковой воды в колодце, использование длинной деревянной трубы с вращающейся головкой или подача воды по вертикальной трубе, которая выходила под прямым углом — старые способы освежения воздуха в колодце.

Средство увеличения дебита колодцев, которое часто оказывается весьма успешным, заключается в проходке небольших туннелей или горизонтальных выработок (штреков) от дна колодца в окружающий водоносный пласт.

Рис. 30.

В качестве примера пусть рис. 30 представляет собой план разреза части водоносного пласта на дне шахты. Этот пласт подстилается водоупорным слоем, и, следовательно, вода будет непрерывно течь через первый в направлении падения, как показано стрелкой и пунктирными линиями. Та часть пласта, расположенная выше шахты S, которая заключена между вертикальными линиями, касательными к окружности в точках m и n, будет дренироваться шахтой. Ширина этой части, однако, будет увеличена за пределами этих линий за счет снижения бокового давления, обеспечиваемого шахтой; это снижение вызовет отклонение струй воды от их первоначального курса в сторону шахты, как показано на рисунке. Следовательно, ширина зоны дренирования составит ab, и очевидно, что шахта S может принимать только ту воду, которая стекает к ней через это пространство. Но если от шахты по простиранию пласта проложить туннели, как mc и nd, эти туннели, очевидно, будут перехватывать воду, протекающую мимо шахты. Таким образом, площадь дренирования расширяется с ab до a'b', и дебит колодца соответственно увеличивается.

Рис. 31–33.

Изображение большего размера (224 кБ)

Следует отметить, что когда пласты залегают горизонтально или имеют форму бассейна, то есть когда они скорее напоминают резервуар, чем поток, единственное назначение туннелей — облегчить приток воды в шахту, и в таком случае они должны расходиться от шахты во всех направлениях. Они также полезны в случае аварии насосов, поскольку время, необходимое для их заполнения, позволяет провести осмотр и ремонт насосов, к которым было бы невозможно подобраться, если бы двигатели остановились, а вода быстро поднялась в шахте.

Размер горизонтальных выработок обычно ограничивается минимальными размерами пространства, в котором горняки могут эффективно работать, то есть около 4,5 футов в высоту и 3 футов в ширину. Для стенок и свода обычно выбирают подковообразную форму, а пол делают горизонтальным, поскольку откачки воды насосами вполне достаточно для создания потока, если, конечно, падение пласта, в котором прокладываются туннели, не позволяет сделать уклон. Там, где есть вода, прокладывать их с уклоном невозможно, так как рабочих затопит.

Стоимость некоторых выработок в новом красном песчанике, которые автор недавно осматривал, варьировалась от 30 шиллингов за ярд в обычном камне до 4 фунтов 10 шиллингов за ярд в очень твердом камне.

Вышеприведенные замечания не относятся к выработкам, проводимым в мелу, где обычной практикой является выбор наиболее крупного притока, выходящего из трещины, и следование по этой трещине, если только выработка не служит исключительно резервуаром, когда направление не имеет значения.

Стенки колодцев обычно требуют крепления стенок колодца (стенинга) материалом, который предотвратит осыпание рыхлых пластов стенок выработки в колодец и его засорение. Материалы, которые успешно использовались в этой работе: кирпич, камень, дерево и железо. Каждый вид материала подходит при определенных условиях, в то время как в других положениях он непригоден. Кирпичная кладка, повсеместно используемая в Англии для крепления стенок колодцев, нередко дает сбои в определенных условиях: из-за пропуска неочищенной воды, когда она находится под большим давлением, или из-за нарушения целостности кладки вследствие осадки, вызванной осушением плывуна, или обрушения колодца. Камень хорошего качества, способный выдерживать сжимающие нагрузки, по-своему хорош; но, поскольку для его подгонки требуется много труда, он не может успешно конкурировать с кирпичной кладкой при строительстве колодцев, тем более что он не обладает какими-либо преимуществами перед кирпичом при использовании в таких работах; однако, если в какой-либо местности из-за дешевизны его можно использовать, следует позаботиться о выборе только такого камня, который содержит большое количество кремнезема; действительно, во всех случаях при изучении свойств материалов, используемых при строительстве колодцев, крайне важно выбирать те, которые, вероятно, будут наиболее долговечными и в то же время сохранят чистоту воды в колодце; и это лучше всего обеспечивается кремнистыми материалами.

Рис. 34–36.

Рис. 37–39.

Дерево как материал для крепления стенок колодцев нежелательно из-за подверженности гниению, при котором оно не только ставит под угрозу конструкцию колодца, но и в некоторой степени загрязняет воду. Оно очень широко используется в определенных обстоятельствах, особенно при предварительных операциях по проходке большинства колодцев. Оно также успешно используется для крепления шахт соляных колодцев в Чешире и остается целым в таком положении в течение многих лет, так как рассол, по-видимому, обладает свойством консервировать древесину и предотвращать ее гниение. Железо — это современный материал, широко применяемый при креплении стенок колодцев; и, поскольку оно обладает многими преимуществами перед обычно используемыми материалами, его применение, вероятно, будет значительно расширено. Оно способно выдерживать большие сжимающие нагрузки, эффективно исключать приток всех тех вод, которые желательно отсечь, и не подвержено гниению в обычных условиях. Болдуин Лэтем упоминает случаи из своей практики, когда приходилось прибегать к использованию железных цилиндров, когда выяснялось, что четыре или пять колец кирпичной кладки, уложенных на лучшем цементе, не могли удержать солоноватые воды; и если бы в первоначальном проекте было предусмотрено использование этих цилиндров, это значительно сократило бы стоимость колодца.

Рис. 40.

Проходчику колодцев при выполнении работ часто приходится сталкиваться с наличием больших объемов воды, которые в обычных условиях приходится удалять откачкой; но благодаря внедрению железных цилиндров, которые можно погружать под воду, экономится стоимость откачки.

При погружении этих цилиндров через водоносные пласты для удаления грунта из-под них используются различные инструменты. Основным является желонка (mizer), которая состоит из железного цилиндра с отверстием сбоку и режущей кромкой, прикрепляемого к комплекту буровых штанг и вращаемого сверху.

Клапан в старой форме желонки подвержен различным поломкам, которые мешают работе инструмента; например, куски твердого грунта или породы часто застревают между клапаном и его седлом, позволяя содержимому вытекать при подъеме через воду. Чтобы устранить этот недостаток, выдающийся проходчик колодцев Томас Докуо разработал и внедрил усовершенствованную желонку, показанную в обычных размерах на рис. 31–36; рис. 31 — вид сверху, рис. 32 — вид сбоку, рис. 33 — вид снизу, рис. 35 — разрез, рис. 34 — план упора a, и рис. 36 — план клапана. Она состоит из железного цилиндра конической формы в нижней части, снабженного отверстиями для выхода воды и прикрепленного к центральному стержню с помощью распорок. Стержень выступает на 7 дюймов за пределы дна и заканчивается острием, в то время как верхняя часть стержня имеет открытый паз для образования коробочного соединения (рис. 37–39) со штангами. Коническое дно желонки имеет треугольное отверстие; снаружи к нему прикреплен прочный железный резец, а внутри — клапан соответствующей формы, показанный в разрезе и на плане на рис. 35 и 36. Когда желонка прикреплена к буровым штангам и вращается с их помощью, шлам, песок или другой грунт, подлежащий удалению, разрыхляемый кромкой резца, попадает в цилиндр, при этом клапан во время наполнения желонки опирается на упор. После того как желонка наполнится, что можно определить, сделав отметку на последней штанге на поверхности и отметив ее продвижение вниз, штанги реверсируют и поворачивают один или два раза в обратном направлении; это прижимает клапан к отверстию и надежно удерживает грунт в инструменте.

Рис. 41–43.

Рис. 40 — это ковшовая желонка, иногда используемая в таких грунтах, как глина с галькой; здесь нет клапана, так как грунт выталкивается вверх шнеком снаружи и падает через край в конус.

Рис. 44, 45.

Желонки крепятся к штангам с помощью коробочного соединения, показанного на рис. 37–39, так как винтовое соединение при реверсировании раскрутилось бы.

Можно последовательно использовать до пяти или шести желонок разного размера, от 1 фута 6 дюймов до 9 футов в диаметре, причем самая маленькая начинает выемку, а более крупные расширяют ее до нужного размера.

В качестве вспомогательного инструмента используется рыхлитель (picker), показанный на трех видах (рис. 41–43), где на рис. 42 указано его правильное положение во время работы; он применяется там, где пласты слишком неровные или плотные, чтобы их можно было эффективно очистить резцом желонки. Рыхлитель закрепляется на тех же штангах над желонкой и используется одновременно с ней, поднимаясь и опускаясь вместе с этим инструментом.

Рис. 46–48. Планы разрезов.

Режущий конец рыхлителя часто заменяют скребком (рис. 44, 45). Этот полезный инструмент сгребает или соскребает шлам, отброшенный желонкой за пределы ее рабочего диапазона, и заставляет его скапливаться в центре забоя, где он снова подвергается воздействию желонки.

Кирпичная кладка стенок выполняется либо из кирпича насухо, либо на цементе; в обычной глине для больших колодцев используется кладка в 9 дюймов, а для малых — в полкирпича, или 4,5 дюйма.

Рис. 46 и 47 показывают метод укладки для 9-дюймовой кладки, а рис. 48 — для 4,5-дюймовой. Кирпичи укладываются плашмя с перевязкой швов; для защиты от умеренных грунтовых вод за стенкой часто укладывают глиняный замок или бетон; для большинства целей бетон является лучшим, так как, помимо водонепроницаемости, он значительно увеличивает прочность крепления стенок. Кольцо или два кирпичной кладки на цементе часто вводятся с интервалами от 5 до 12 футов для усиления шахты и облегчения строительства колодца.

Креплению стенок нельзя уделять слишком много внимания; если оно выполнено правильно, то эффективно исключит любую нежелательную инфильтрацию, но выполненное небрежно, оно может стать постоянным источником проблем и неприятностей. Половина колодцев, признанных непригодными из-за загрязнения сточными водами, на самом деле выходят из строя из-за плохого крепления стенок.

ГЛАВА IV. БУРЕНИЕ СКВАЖИН.

Первый известный в Европе метод бурения скважин — так называемый китайский, при котором долото, подвешенное на канате и окруженное трубой длиной в несколько футов, перемещается вверх и вниз с помощью пружинного шеста или рычага на поверхности. Скручивание и раскручивание каната предотвращает удар долота постоянно в одно и то же место; и своими непрерывными ударами оно дробит и разрушает породу. Долото периодически извлекают, и опускают бадью или желонку, имеющую на дне шарнирный клапан, открывающийся вверх, так что некоторое количество шлама оказывается заключенным в бадье, а затем поднимается ею на поверхность; опускание бадьи повторяется до тех пор, пока скважина не будет очищена, после чего долото снова пускают в работу.

Рис. 49 — это аппарат китайской системы, который может использоваться как для пенькового, так и для стального каната, и который первоначально был изготовлен для полосовой стали. На рис. 49 (A) представлено дубовое бревно, установленное перпендикулярно настолько глубоко в землю, чтобы оно проникало сквозь рыхлый гравий и немного входило в породу, прочно стоя на своем месте; оно хорошо утрамбовано гравием, а поверхность земли выровнена так, чтобы комель бревна был заподлицо с поверхностью земли или на несколько футов ниже. Через это бревно, которое в зависимости от глубины рыхлого грунта может быть длиной от 5 до 30 футов, вертикально пробуривается отверстие буром диаметром, равным диаметру предполагаемой скважины в породе. На поверхности земли, с одной стороны от отверстия, находится ворот, барабан которого имеет диаметр 5 футов, а приводное зубчатое колесо — 6 футов; шестерня на оси рукоятки имеет диаметр 6 дюймов. Этот ворот служит для подъема шпинделя или бура и имеет большой диаметр, чтобы предотвратить резкие перегибы железа, которые быстро сделали бы его хрупким.

Рис. 49.

Во всех случаях, когда используется железо, будь то полосовая сталь или стальной канат, диаметр барабана используемого ворота должен быть достаточно большим, чтобы предотвратить остаточный изгиб железа. На противоположной стороне от ворота находится рычаг с неравным плечом: около одной трети со стороны отверстия и две трети на противоположной стороне, где он заканчивается крестовиной или широким концом, на котором работают люди. Рабочие, поставив одну ногу на скамью или платформу, опираются руками на перила и работают другой ногой на длинном конце рычага. Таким образом используется весь вес людей. Ход бурового долота составляет от 10 до 12 дюймов, что заставляет людей работать педалью на высоте от 20 до 24 дюймов. Под педалью (T) находится пружинный шест (S), закрепленный под платформой, на которой стоят люди; конец этого пружинного шеста соединен тягой с рабочим концом рычага или непосредственно с канатом и тянет педаль вниз. Когда буровой шпиндель поднимается с помощью педали, пружинный шест придает ему резкий возврат и увеличивает тем самым скорость долота, а следовательно, и скорость удара вниз.

Этот метод в целом вышел из употребления, вместо каната стали использовать железные или деревянные штанги, а вместо простого долота — разнообразные буры и зубила, а также приспособления для очистки скважины от шлама. Рис. 50–56 показывают примеры обычного набора инструментов для бурения скважин. Рис. 52 — плоское долото; рис. 53 — V-образное долото; рис. 54 — T-образное долото. Эти долота изготавливаются из кованого железа, и в малом исполнении обычно имеют длину 18 дюймов, максимальную ширину 2,5 дюйма и весят около 4,5 фунтов; режущая кромка наплавлена лучшей сталью. Они используются для твердых пород, и во время работы необходимо внимательно следить за тем, чтобы их можно было извлечь и заменить свежими инструментами, когда их боковые стороны износятся настолько, что уменьшится их ширина. Если не следить за этим обстоятельством, размер отверстия уменьшается, так что при введении нового долота нужного размера оно не проходит до дна скважины, что вызывает много ненужных задержек при его расширении. При работе с долотом бурильщик держит руль или рукоятки обеими руками, по одной руке на каждой рукоятке, и медленно вращает их вокруг скважины, чтобы долото не падало дважды подряд в одно и то же место, сохраняя тем самым круглое сечение скважины. Каждый раз, когда новое долото опускается на дно, его следует провернуть в скважине, чтобы проверить, соответствует ли оно нужному размеру и форме; если это не так, долото необходимо немедленно поднять и работать постепенно и осторожно, пока скважина не станет такой, какой должна быть. Характер пластов, разрушаемых долотом, может быть с достаточной точностью определен опытным рабочим по характеру удара, передаваемого на штанги.

При работе в песчанике порода не прилипает к долоту при подъеме на поверхность, но с глинами дело обстоит иначе. Если пласт очень твердый, долото может износиться и затупиться, не пройдя и трех четвертей дюйма, поэтому его необходимо поднимать на поверхность и часто осматривать; однако, если характер пласта позволяет, можно пробурить 7 или 8 дюймов без осмотра.

Рис. 50–56.