Приложение Б (рекомендуемое). Проектирование водопонизительных устройств

Приложение Б
(рекомендуемое)

Проектирование водопонизительных устройств

Водопонизительные и наблюдательные скважины

Б.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 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 сальниковой набивкой.

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.

Б.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 таблицы Б.1.

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.

Б.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.).

Б.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.

Б.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.

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

Б.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.

Б.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 проектной документацией) и приборов, а также пропуска расчетного расхода воды.

Фильтры (согласно таблице Б.1) необходимо предусматривать в каждом водоносном горизонте, 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.

Таблица Б.1

Вид водоприемной части скважин	Область применения
1 Скважины, не оборудованные фильтром	Прочные трещиноватые скальные породы, в пределах которых нет опасности вывалов и выноса заливающего трещины материала в полость скважины, при расположении скважинного насоса выше незакрепленной части скважины или в скважине, работающей без насоса; скважины с уширенной водоприемной полостью, образованной в результате выноса породы из водоносного горизонта
2 Трубчатые фильтры - трубы с круглой или щелевой перфорацией без обсыпки и водоприемного покрытия	Трещиноватые скальные и крупнообломочные породы при отсутствии опасности выноса грунтового материала 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 штампованного листа без опорного каркаса, без обсыпки	При надлежащем обосновании - крупные и гравелистые пески, крупнообломочные и трещиноватые скальные породы при отсутствии опасности выноса песчаного материала в скважину
4 То же, с песчано-гравийной обсыпкой	Пески и другие горные породы при опасности выноса мелких частиц в скважину
5 Каркасно-стержневые фильтры с водоприемным 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 обсыпкой	По поз. 4 в условиях расположения скважинного насоса над фильтром, а также в скважинах, работающих без насосов
7 Гравитационные фильтры колокольного или зонтичного типа	Пески средней крупности
8 Корзинчатые и кожуховые фильтры	Условия, в которых, согласно требованиям таблицы Б.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-галечниковые 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 проектной документации 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.

Таблица Б.2

Параметры обсыпки	Требования к параметрам
Соотношение значений средних диаметров частиц материала, прилегающего к породе слоя обсыпки и самой породы или последующего и предыдущего слоев обсыпки
Разнозернистость материала каждого слоя обсыпки при ее устройстве: гидравлическим способом или укладкой в кожух
путем сброса по зазору между фильтром и стенками скважины
Толщина одного споя обсыпки фильтра водопонизительной скважины	и
Примечание - При пересечении фильтром нескольких водоносных слоев или прослоек грунтов различных наименований и видов, материал однослойной обсыпки следует подбирать по наименьшему значению , определенному при гранулометрическом анализе всех отобранных образцов породы, но с соблюдением для каждого пересекаемого слоя условия . Если значения различных водоносных слоев настолько отличаются между собой, что это условие невыполнимо, то следует предусматривать однослойную обсыпку с различными значениями по высоте фильтра или двухслойную.

Б.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.

Б.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 десяти скважин).

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

Б.11 При проектировании электроснабжения скважинных насосов необходимо соблюдать требования [22]. По надежности электроснабжения скважинные насосы относятся ко II категории.

Электроснабжение скважинных насосов следует предусматривать от самостоятельных линий электропередачи.

Б.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.

Б.13 Выпуск из сквозной сбросной скважины (сквозного фильтра) должен быть оборудован задвижкой и манометром.

Б.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 дренажах 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.

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

В проектной документации 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.

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

Б.17 При использовании откачиваемой воды для водоснабжения конструкция водопонизительных скважин должна удовлетворять требованиям СП 31.13330.

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

Б.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 водоприемньм 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.

Б.20 В зависимости от геологического разреза, способа бурения и конструкции скважины в проектной документации следует предусматривать обработку скважины одним из методов (или несколькими): 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

Б.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. Отвод воды из пластового дренажа на откосах открытых выработок осуществляется через трубчатый или траншейный дренаж.

Для предотвращения промерзания дренажной отсыпки пластового дренажа и трубчатых или траншейных дрен, поверху пластового дренажа и мелкозаглубленных дрен следует укладывать защитный слой грунта. Допускается применение водостойкого утеплителя. Если позволяют условия, дрены необходимо заглублять ниже глубины промерзания 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 материалом, боем из железобетонных блоков, плит и т.п. для отвода воды во временные канавы вдоль фронта отвалов.

Пластовый дренаж в основании сооружений на трещиноватых скальных и полускальных породах следует предусматривать из одного слоя гравия или щебня минимальной толщиной 20 см. В случае, если в основании сооружений залегают мелкие, пылеватые пески или глинистые породы, то пластовый дренаж выполняется из двух слоев: песок средней крупности толщиной не менее 10 см (нижний слой) и гравий или щебень толщиной не менее 15 см (верхний слой). Допускается выполнение пластового дренажа однослойным из гравия или щебня толщиной не менее 20 см с подложкой из нетканого геотекстильного материала, заменяющей песчаный слой.

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

Вода из пластового дренажа отводится трубчатым или траншейным дренажем к месту сброса или к перекачивающим насосным станциям.

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. В качестве пристенного дренажа могут быть использованы оклеечные рулонные или листовые полимерные профилированные материалы с фильтрующим наружным слоем выполненным, как правило, из геотекстильного материала и водонепроницаемой подложкой (может быть использована как дополнительный слой гидроизоляции).

Б.22 Для трубчатых дренажей следует предусматривать трубофильтры из крупнопористого бетона, хризотилцементные трубы с водоприемными отверстиями, керамические, бетонные и железобетонные трубы, трубы из полимерных материалов. Дренажные трубы, как правило, должны иметь фильтрующую песчано-гравийную обсыпку. Требования к материалу песчано-гравийной обсыпки трубчатых дренажей и к подбору ее гранулометрического состава те же, что в обсыпке фильтров водопонизительных скважин (см. Б.5 и Б.6). Минимальная толщина слоя обсыпки из песка должна быть 10 см (наружный, защитный слой), из гравия или щебня - 15 см (непосредственная обсыпка трубы). Допускается обсыпка дренажных труб только гравием или щебнем с минимальной толщиной слоя 15 см в обертке призмы обсыпки геотекстильным материалом.

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

Прием воды трубчатым дренажем предусматривается через стыки труб (бетонные, железобетонные), поры в стенах трубофильтров, перфорацию в стенках хризотилцементных и труб из полимерных материалов.

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 не более чем через 50 м по длине дрены, на поворотах, пересечениях, в местах изменения уклона или перепада отметок лотка дрены. Трубы между колодцами следует укладывать без изменения уклона.

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

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