水力噴射-EMAS方法

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Icon EMAS drilling.png
在哥倫比亞以EMAS方法鑽井。
所有的工具可輕易裝進一台小型手推車內。

手工鑽井中的EMAS方法是融合了水力噴射衝擊鑽法以及迴旋式之鑽井技術。此方法需使用手動泥泵,每個行程末端鑽桿皆轉90度;這可鑽鑿到各種鬆土、綜合材料及輕石。但鑽桿無法穿過硬原岩及卵礫石(如:地下的古老河床)。管井直徑一般為37毫米。

EMAS鑽井法是由玻利維亞的Escuela Móvil de Agua y Saneamiento(水與衛生流動學校)所開發。EMAS在玻利維亞的計畫領袖沃夫岡・埃里吉斯・布赫納,於1957年出生在慕尼黑的霍爾茨基興鎮。EMAS建立於1993年,已在聖胡利安(1994年)及裴瑞玆(1997年)的部門培訓了約130位獨立造井師,其中有20位學生從認證過的工藝課程中畢業。玻利維亞的造井師們創立了一個造井師組織。

EMAS建立於1993年,已在聖胡利安(1994年)及裴瑞玆(1997年)的部門培訓了約130位獨立造井師,其中有20位學生從認證過的工藝課程中畢業。玻利維亞的造井師們創立了一個造井師組織。

三個月的訓練過程中,農業工人受訓如何獨立鑽井、建造衛生設施、及在當地社區視需求推廣自己的技術。因鑽井及建造線路系統需要大量投資,所以一直以來難以實現在郊區建造大規模的飲水系統。沃夫岡・布赫納依照當地情況,改建了原本受到大眾接受的吸式及沖洗式鑽井系統。

EMAS不只是水與衛生流動學校的名字,也是整個技術及社會對水和衛生的概念;包含收集雨水、太陽能熱水器、風力發電、液壓頂桿、水處理、小型貯水池與水槽、各式各樣的手泵與腳泵,及鋼筋混凝土貯水池。

適宜條件

EMAS鑽井

僅以人力鑽鑿,不需使用機器可在三至四日內挖掘90公尺深的井。使用EMAS方法則可挖至100公尺。南美大部份的地區(砂壤土)在地質上適合此種EMAS鑽井方法(以沖洗式及吸式鑽井為主)。

此技術適用於凝聚性弱之沙及淤泥;最適用於壤土、綜合材料及輕石。地質為純粗砂的情況下如果只使用沖洗式鑽井,進度會有些緩慢:因為就較狹窄的鑽桿而言,鑽桿及井壁間的空隙相對之下較大而造成水流緩慢向上流,導致鑽井泥漿中的沙下沉速度比上升的快。在此情況下能簡單的以改變把手來將沖洗式改變至吸式鑽井。例子提供於影片內。也有特別設計的萬能鑽頭對吸式及沖洗式皆十分好用,且不會被石頭堵塞。

因為鑽孔會因水壓維持敞開狀態,為防止崩塌,整個鑽井及安裝過程中流體鑽孔需保持滿水狀態。一個20公尺的井,一、二桶水即足夠;或每公尺約10-20公升水。


優點 缺點
- 在細微至中等沙質中使用起來極快。

- 操作儀器簡單便宜。
- 無需使用機器。
- 無需使用電動泥泵及鑽塔。
- 可在地下水位下作業。
- 使用防腐、易取得及易處理之材料(聚乙烯與聚氯乙烯)。
- 維護成本低
- 低成本(含手泵每公尺約六美元)。此方法比起市面上最低成本的方法要經濟約十倍。
- 適用於有著類似土質的其他國家及區域。

- 一般受限於砂質土壤及軟黏土。

- 在鑽井工址需有足夠的水可供使用。
- 鑽孔徹夜敞開有崩塌危險。
- 工程比電動鑽井耗時。


建造工程、營運及維護

軟黏土最易鑽鑿,在適宜條件之下,以此土質一天內可鑽鑿40公尺。包含清洗的水,每鑽鑿一公尺需10至20公升的水。一個20公尺的井只需一、二桶水即足夠。

鑽井是一項不間斷的作業:在鑽鑿工作完成或被中斷之前,鑽頭通常不能從鑽孔上移除。按照插入鑽桿的比例,固定另一個長3/4吋(19毫米)、有著強化螺紋之金屬管。以手動泥泵將鑽井泥漿(普通黏土的懸浮物或密度適中的皂土所成的泥)經由鑽桿抽空。鑽井泥漿回升時會帶著碎裂的材料。沙及小石頭會沈澱於地上挖的沈澱區域,泥土則會經由泵再循環利用。

衝擊式作業為:以槓桿將鑽頭抬起,安裝在鑽塔上再使其落下。接下來,鑽頭的兩頭各旋轉半圈,加強其研磨作用。

鑽鑿而成的洞直徑約為兩呎,便宜的1又1/2吋(39毫米)聚氯乙烯管則作為井的套管。這能容納1又1/4吋的聚氯乙烯活塞泵。但如有需要,井的上半部(比最低預期水位低一公尺) 可擴大至能容納直徑稍大的泵。

因為整個鑽桿為金屬製,鑽頭的重量會隨著深度線性增加。因此井越深,行程越重 (行程長度被槓桿限制為30公分)。

不需使用臨時套管。越接近理想的深度,以逐漸注射低密度的泥土將鑽井泥漿從洞內移除。但如出現不穩定的分層,此稀釋行為可能造成井在裝套前崩塌。在此情況下,最好在井內先以泥裝套然後澆入或注入水進套管內排空泥土(反洗)。

完整的設備可於當地的任何弧焊工廠建造,材料在一般五金行即可購買。


設立輕量級鑽塔。
安裝用來控制鑽桿上下移動的操作桿。
鑽井過程中:一人執行操作桿,另一人操縱及旋轉鑽桿,第三人則操縱泥泵。
置入EMAS的彈性泵。
打濕泵基部之水泥。
封起泥泵。
井的濾管以鋸子切出縫隙,尾端加蓋。之後,將一隻襪子纏繞於濾管上。
井裝上濾管後接著使用特殊工具開發。

花費

適用於最深30公尺之EMAS鑽井設備,在玻利維亞造價約為600至800美元。此花費也包含鑽塔、泥泵及所有用於營運及維護鑽井的罕見工具。

多數情況下,管井結合了EMAS手泵。在玻利維亞,每公尺的總成本在4至10美元之間,包含勞力、材料、手泵,以及一年保固。而標準價格則為每公尺5至6美元。

此價格以三部分來計算。以6美元為基準,2美元為材料及手泵費(如果井深為20公尺則包含水泵),2美元為兩名鑽井工人之薪資(包含維護器具費用),2美元作為儲備基金以應對沒水、只有鹹水、或是鑽井錯誤以致鑽桿壞損或裝錯過濾套等情況。一般而言,5美元的價格會附加一年保固,以防使用四個星期後有留下沙子的情況。

玻利維亞的井深平均約27公尺,含EMAS手泵成本約180美元。此價格使得農村能加建井的蓋子,市鎮政府及家庭們因而能有飲用水。

實地經驗

EMAS方法多使用於玻利維亞、巴拿馬、厄瓜多爾、巴拉圭、巴西、秘魯、宏都拉斯、尼加拉瓜、薩爾瓦多、瓜地馬拉、厄立特里亞及斯里蘭卡。

指南、影片及連結

EMAS製作了一套DVD,內容包含EMAS鑽井及其他低成本的供水技術。如需訂購此DVD,請來信至emas@entelnet.bo或emas@ceibo.entelnet.bo聯絡位於玻利維亞的沃夫岡・布赫納。

EMAS手工鑽井是以手鑽鑿小孔徑管井的方法,融合了沖激鑽探、衝擊鑽法以及迴旋鑽井技術。這使各種鬆土、綜合材料及輕石皆可被鑽鑿到。但鑽槓無法穿過硬原岩及卵礫石(如:地下的古老河床)。管井直徑一般為37毫米。影片由沃夫岡・布赫納製作。

鑽井-EMAS標準方法
第一部份
鑽井-EMAS標準方法
第二部份
吸式鑽井的變化到
EMAS標準方法第一部份
鑽井-軟泥法與臨時套管
第一部份
鑽井- 軟泥法與臨時套管
第二部份
鑽井- 軟泥法與臨時套管
第三部分

其他資料來源

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