Приложение 2 (обязательное). Проектирование водопонизительных устройств

Приложение 2
Обязательное

Проектирование водопонизительных устройств

Водопонизительные и наблюдательные скважины

1. Для определения конструкции водопонизительных скважин в проекте должны быть выбраны способ бурения и требуемое крепление скважин обсадными трубами.

Допускается предусматривать бурение скважин с глинистой промывкой в пределах недренируемых слоев, а также в пределах дренируемых водоносных слоев в тех случаях, когда опытным путем доказана эффективность последующей разглинизации скважин.

Диаметр бурения скважин под фильтровую колонну следует принимать по наружному диаметру предусмотренной проектом фильтрующей обсыпки.

В колоннах обсадных труб, предусмотренных на период эксплуатации скважин, верхний обрез каждой остающейся обсадной трубы должен быть выше башмака предыдущей трубы не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем на 5 м - при большей глубине скважины; кольцевой зазор между трубами должен быть зацементирован (так же, как все затрубное пространство остающейся трубы) или заделан сальником.

При проектировании водопонизительных скважин в подземных выработках следует предусматривать их бурение с применением устройства, исключающего прорыв подземных вод в выработки. В мягких породах при соответствующем обосновании допускается предусматривать устройство самоизливающихся скважин из подземных выработок путем забивки или задавливания фильтровой колонны на требуемую глубину.

2. Для водопонизительных скважин следует предусматривать трубчатые, каркасно-стержневые, гравитационные, корзинчатые, кожуховые и блочные фильтры или проектировать водоприемную часть скважины без установки в ней фильтров исходя из требований табл.1.

Таблица 1

Вид водоприемной части скважин	Область применения
1. Скважины, не оборудованные филь- тром	Прочные трещиноватые скальные по- роды, в пределах которых нет опасности вывалов и выноса запол- няющего трещины материала в по- лость скважины, при расположении скважинного насоса выше незакреп- ленной части скважины или в сква- жине, работающей без насоса; скважины с уширенной водоприемной полостью, образованной в резуль- тате выноса породы из водоносного слоя
2. Трубчатые фильтры - трубы с круг- лой или щелевой перфорацией без об- сыпки и водоприемного покрытия	Трещиноватые скальные и крупнооб- ломочные породы при отсутствии опасности выноса грунтового мате- риала из трещин; при надлежащем обосновании - гравелистые грунты
3. Трубчатые фильтры с водоприемным покрытием из проволочной обмотки, штампованного листа с отверстиями или сетки, а также фильтры из штампован- ного листа без опорного каркаса, без обсыпки	При надлежащем обосновании - крупные и гравелистые пески, крупнообломочные и трещиноватые скальные породы при отсутствии опасности выноса песчаного мате- риала в скважину
4. То же, с песчано-гравийной обсып- кой	Пески и другие горные породы при опасности выноса мелких частиц в скважину
5. Каркасно-стержневые фильтры с во- доприемным покрытием по поз.3	По поз.3 при условии расположения скважинного насоса над фильтром, а также в скважинах, работающих без насоса
6. То же, с песчано-гравийной обсып- кой	По поз.4 в условиях расположения скважинного насоса над фильтром, а также в скважинах, работающих без насосов
7. Гравитационные фильтры колокольно- го или зонтичного типа	Пески средней крупности
8. Корзинчатые и кожуховые фильтры	Условия, в которых, согласно тре- бованиям табл.2, необходима двухслойная обсыпка и в которых созданию обсыпки непосредственным погружением в скважину песка и гравия препятствуют напорные воды
9. Блочные фильтры	Крупные пески и гравийно-галечни- ковые отложения при отсутствии в подземных водах кольматирующих химических образований

Примечания:

1. Применение фильтров без обсыпки допускается, если возможные при этом обрушения горных пород не вызывают осложнения на прилегающей территории.

2. В проектах допускается предусматривать использование для фильтров водопонизительных скважин волокнистых материалов, синтетических тканей и других материалов, отвечающих требованиям необходимого срока службы скважины.

3. Как правило, следует предусматривать фильтры заводского изготовления.

Каждое фильтровое звено должно иметь паспорт завода-изготовителя с указанием всех его технических данных.

При невозможности получения фильтров заводского изготовления на них должен быть выдан специальный проект, разработанный проектной организацией.

Фильтры должны обладать достаточной прочностью, обеспечивающей их нормальную работу в скважине, а также сохранность при монтаже и транспортировании. Проектировать их следует в антикоррозионном исполнении.

Соединение фильтровых звеньев между собой, а также с отстойником и надфильтровыми трубами должно быть, как правило, резьбовым.

3. Перфорацию труб следует предусматривать в виде круглых отверстий или щелей.

Водоприемные покрытия трубчатых и каркасно-стержневых фильтров следует выполнять проволочными, навитыми по спирали с заданным постоянным шагом, сетчатыми или из просечного стального листа с различными типами перфорации ("мостом", круглыми отверстиями, щелями и т.д.).

4. Скважность боковой поверхности трубчатых фильтров должна быть порядка 18 - 25%, водоприемного покрытия из проволочной обмотки или просечного листа - порядка 30 - 60%.

Размер проходных отверстий водоприемного покрытия, а при его отсутствии - отверстий или щелей фильтра должен быть равен среднему диаметру частиц прилегающей породы или обсыпки.

5. В качестве материала обсыпки фильтров следует применять отмытый песок и гравий или песчано-гравийные смеси, а также продукты дробления изверженных или прочных осадочных пород с удельным весом не менее 20 (2 ) и временным сопротивлением сжатию не менее 60 МПа.

Материал обсыпки должен быть плотным, нерастворимым в воде, свободным от солевых примесей.

6. Гранулометрический состав песчано-гравийной обсыпки, число слоев и их толщину следует подбирать исходя из требований табл.2.

Укладку обсыпки следует предусматривать на 2 - 10 м выше верхней кромки фильтра в зависимости от глубины скважины и высоты участка фильтровой колонны, перекрываемого обсыпкой.

7. Песчано-гравийные обсыпки уширенного контура допускается предусматривать в мелких песках в водопонизительных скважинах, бурение которых проектируется ударно-канатным способом.

Однослойную обсыпку уширенного контура разрешается проектировать с учетом устройства ее одним из следующих способов:

прокачкой скважины эрлифтом с одновременной укладкой песчано-гравийного материала и подъемом обсадной колонны;

погружением фильтров с конусом;

с помощью вспомогательных скважин;

применением для бурения расширителей.

8. В конструкции водопонизительной скважины должна быть предусмотрена фильтровая колонна, состоящая из глухих труб, перекрывающих неустойчивые, не отдающие воду слои, фильтровых звеньев, оголовка и при необходимости - отстойника или выпуска. Диаметр фильтровой колонны должен удовлетворять требованиям монтажа и демонтажа погружаемого в нее оборудования, в частности насосов (если они предусмотрены проектом) и приборов, и пропуска расчетного расхода воды.

Фильтры (согласно табл.1) необходимо предусматривать в каждом водоносном слое, из которого требуется отбор воды, а также в зоне водопоглощения. Число звеньев фильтров устанавливается расчетом.

Отстойник должен быть предусмотрен в каждой скважине, в которой возможно оседание частиц грунта. Длину отстойника следует назначать в зависимости от количества ожидаемых осадков частиц горных пород, но не менее 2 м. Скважины с отстойником должны быть доступны для очистки.

9. Для откачки воды из водопонизительных скважин, как правило, следует предусматривать скважинные насосы.

При надлежащем обосновании допускается проектировать оборудование водопонизительных скважин эрлифтами, гидроэлеваторами, поршневыми насосами.

Для откачки химически активных и термальных вод насосы следует применять в химически- и термостойком исполнениях.

При размещении в скважине насоса с погружным электродвигателем ниже фильтра следует предусматривать устройство в виде открытого снизу кожуха для обтекания (с целью охлаждения) электродвигателя откачиваемой водой, если такое устройство не предусмотрено конструкцией насоса.

Подача насоса при требуемом напоре должна соответствовать производительности скважины.

10. Скважины, оборудованные насосом, должны быть снабжены манометром, задвижкой, обратным клапаном, краном для отбора проб воды, водомерным устройством, пьезометрами или датчиками для замеров уровней воды в фильтровой колонне и в затрубном пространстве (в системах водопонизительных скважин, работающих в одинаковых условиях, допускается установка пьезометров в одной из 10 скважин).

При отсутствии необходимости в фильтре (согласно табл.1) следует предусматривать крепление скважины глухой трубой от поверхности до глубины не менее чем на 2 м ниже насоса.

11. При проектировании электроснабжения скважинных насосов необходимо соблюдать требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ), утвержденных Минэнерго СССР. По надежности электроснабжения скважинные насосы относятся ко II категории.

Электроснабжение скважинных насосов следует предусматривать от самостоятельных линий электропередачи.

12. Для насосных установок водопонизительных скважин, как правило, следует предусматривать автоматизацию работы оборудования в зависимости от уровня воды в скважинах с сигнализацией об аварийном отключении на диспетчерский пункт, при необходимости периодического включения и отключения насосов - дистанционное управление.

13. Выпуск из сквозного фильтра должен быть оборудован задвижкой и манометром.

14. В проекте самоизливающейся скважины должны быть предусмотрены мероприятия против прорывов по затрубному (за фильтровой колонной) пространству. Устье самоизливающейся скважины следует проектировать ниже отметки, до которой требуется понизить уровень напорных вод. Излив из устья следует предусматривать в водоотводящие лотки, трубопроводы или сифонный коллектор.

Устье самоизливающейся скважины в подземной выработке должно быть оборудовано задвижкой.

В лучевых водозаборах самоизливающиеся скважины следует предусматривать во всех слоях, в которых требуется водопонижение. Число гнезд в стенке колодца должно быть в 1,5 - 2 раза больше расчетного числа лучей.

15. Вакуумные скважины следует проектировать с герметической крышкой и сальниками для уплотнения мест пересечения с ней всех элементов оборудования, предусматриваемых п.10. Вакуумные скважины дополнительно должны быть оборудованы вакуумметром, датчиками уровней и устройством для измерения динамического уровня.

В проекте необходимо предусматривать герметизацию муфтовых соединений фильтровых колонн и их центровку в скважинах.

Для отбора воздуха из вакуумных скважин следует предусматривать установку вакуумных насосов или эжекторных устройств. При этом допускается применение систем, основанных на использовании насосных агрегатов легких иглофильтровых установок вакуумного водопонижения.

16. Оголовки и наружное оборудование водопонизительных скважин должны быть защищены от повреждения и засорения.

17. При использовании откачиваемой воды для водоснабжения конструкция водопонизительных скважин должна удовлетворять требованиям СНиП 2.04.02-84.

18. В проекте следует предусматривать резерв водопонизительных скважин, в том числе оборудованных насосами, в размере до 20% их общего числа, определенного расчетом.

19. Конструкция наблюдательных скважин, как правило, должна включать надфильтровые трубы, фильтровую часть и отстойник. Внутренний диаметр колонны должен быть таких размеров, чтобы обеспечивались беспрепятственное перемещение в ее полости измерительной аппаратуры и выполнение ремонтных работ. Фильтр допускается применять трубчатого типа с сетчатым водоприемным покрытием из синтетических материалов. Отстойник наблюдательной скважины следует выполнять высотой 2 - 3 м. Оголовок скважины должен подниматься над поверхностью земли не менее чем на 0,5 м и закрываться крышкой с замком, а участок вокруг скважины при необходимости должен быть огражден.

При неглубоком положении замеряемых уровней подземных вод в качестве наблюдательных скважин допускается использовать легкие иглофильтры.

Бурение наблюдательных скважин следует предусматривать, как правило, вращательным способом. Допускается погружение фильтровой колонны путем подмыва. В случае применения вращательного способа бурения с глинистой промывкой должна быть предусмотрена эффективная разглинизация прифильтровой зоны.

20. В зависимости от геологического разреза, способа бурения, конструкции скважины в проекте следует предусматривать ее обработку одним (или несколькими) из методов: гидравлическим, электрогидравлическим, реагентным, пневмоударным, механическим, ультразвуковым, взрывным.

Обработку скважины следует назначать:

перед вводом в действие - в случаях необходимости ее разглинизации, активизации трещин в скальных породах, образования вокруг скважины естественного фильтра путем выноса мелких частиц из окружающих горных пород;

в процессе работы - через промежутки времени, определяемые опытными данными для местных гидрогеологических условий;

перед сдачей системы защиты в эксплуатацию - в случае ее использования в процессе строительства горного предприятия.

Дренажи

21. Пластовый дренаж на откосах открытых выработок следует проектировать однослойным. В качестве фильтрующих материалов допускается предусматривать в зависимости от гранулометрического состава водоносных пород средний или крупный песок, а также песчано-гравийные смеси с коэффициентом разнозернистости не более 20.

Верхняя граница пластового дренажа должна превышать не менее чем на 0,5 м уровень высачивания воды на откосы выработки. Толщина пластового дренажа должна быть не менее 0,3 м.

Для предотвращения промерзания дренажной отсыпки и трубчатых дрен по верху пластового дренажа следует укладывать защитный слой грунта.

При необходимости допускается предусматривать пластовый дренаж внутренних отвалов в карьере (разрезе), уложенный по всей площади основания отвала по верху систематически расположенных дрен - канав площадью поперечного сечения каждой не менее 0,1 с заполнением каменным, щебеночным, из сплошных или пустотелых блоков (плит), из крупнопористого бетона для отвода воды во временные канавы вдоль фронта отвалов.

Пластовый дренаж в основании сооружений следует предусматривать из одного слоя гравия или щебня минимальной толщиной 15 см (на трещиноватых скальных и полускальных породах) и из двух слоев: песок средней крупности толщиной не менее 10 см и гравий или щебень толщиной не менее 15 см (на пылеватых песках и глинистых породах).

Дренажный слой из песка за стенами сооружений (пристенный дренаж) следует предусматривать толщиной не менее 20 см на высоту не менее чем на 0,5 м выше уровня подземных вод.

Допускается предусматривать использование для пластовых дренажей плит из пористого бетона и других материалов, удовлетворяющих требованиям необходимой прочности, неразмокаемости и устойчивости против агрессивного воздействия подземных вод.

Вода из пластового дренажа отводится трубчатой дреной, открытыми канавами и водостоками к месту сброса или к перекачным насосным станциям.

22. Для трубчатых дренажей следует предусматривать трубофильтры из крупнопористого бетона или асбестоцементные, керамические, бетонные и железобетонные трубы с песчано-гравийной обсыпкой. Требования к материалу песчано-гравийной обсыпки трубчатых дренажей и к подбору ее гранулометрического состава те же, что в обсыпке фильтров водопонизительных скважин (см. пп.5 и 6). Минимальная толщина слоя обсыпки из песка должна быть 10 см, из гравия или щебня - 15 см.

Допускается предусматривать фильтровые покрытия дренажных труб из волокнистых, тканых, нетканых и других материалов, отвечающих требованиям необходимого срока службы дренажа.

Необходимо предусматривать прием воды трубчатым дренажем через стыки труб, поры в стенах трубофильтров и перфорацию в стенках асбестоцементных и железобетонных труб.

Диаметр трубчатых дрен должен быть назначен из условия пропуска максимального притока подземных вод полным сечением. Минимальный уклон трубчатых дрен следует принимать 0,003. При надлежащем обосновании уклон труб диаметром 400 мм и более может быть допущен менее 0,003.

Смотровые колодцы на трубчатых дренажах следует устраивать через 50 м по длине дрен, на их поворотах и пересечениях. Трубы между колодцами следует укладывать без изменения уклона.

В карьерах (разрезах) воду из трубчатых дренажей необходимо отводить по общекарьерной водосточной сети.

23. Сечения дренажных выработок следует проектировать исходя из условий их эксплуатации и с учетом способов проходки и принимаемого оборудования.

Подземные дренажные выработки в прочных скальных породах, как правило, не следует крепить. В неустойчивых породах крепление дренажных выработок необходимо выполнять с учетом создания большой фильтрующей поверхности: закрепное пространство должно быть плотно заполнено фильтрующим материалом и не зацементировано; для крепи следует применять сборный железобетон, пористый бетон, отдельные блоки, дерево; при применении монолитного бетона или железобетона в крепи следует оставлять отверстия (окна) с сетками-фильтрами для пропуска воды.

Дренажные выработки необходимо предусматривать с уклоном к околоствольным водосборникам. Допускаемый минимальный уклон 0,003.