Устройство водозаборного шахтного колодца. Защита от загазованности при работе в колодцах.
Шахтные колодцы применяют, как правило, в первых от поверхности безнапорных водоносных пластах, сложенных рыхлыми породами.
Шахтные колодцы предназначены для забора воды из водоносных горизонтов, залегающих на глубине до 20…30 м.
1. Устройство водозаборного шахтного колодца.
Шахтные колодцы применяют для приёма небольших количеств воды при индивидуальном пользовании, а также в водоснабжении сельских местностей, во временных водопроводах и т.п.
Приём воды в шахтные колодцы осуществляется через их дно и частично стенки.
Шахтные колодцы устраивают из бетона, железобетона, из кирпича или бутового камня. При небольшом диаметре колодцев их делают из сборных железобетонных колец.
Шахтные колодцы обычно строят механизированным способом.
1.1. Устройство шахтного колодца.
Устройство шахтных колодцев выполняют при помощи установленного на автомашине механизма, представляющего собой установку для бурения и опускания железобетонных колец, для образования шахты водосборного колодца.
Шахту для колодцев из бетонных колец копают сразу на всю глубину до водоносного слоя.
Если грунт неустойчивый, устраивают крепление (распорки), которые вынимают постепенно по мере установки колец колодца.
Стволы колодезных шахт могут быть круглыми или прямоугольными, с поперечным размером в пределах 1х1 м или 1,5х1,5 м, который определяется в основном удобством при производстве работ.
Стенки шахтных колодцев выполнят из железобетонных колец марки КЦ-10-9 (d=1000 мм, d=1160 мм и высотой 900 мм- для 1-го кольца). Толщина стенок кольца- 80 мм из бетона марки В15.
Водоприёмная часть колодца состоит из гравийно-песчаного 3-хслойного фильтра.
Верхняя часть (оголовок) колодца представляет собой конструкцию, поднятой над уровнем земли на 0,8 м, предназначенную для защиты колодца от загрязнения и удобства при его эксплуатации.
Схема устройства шахтного водозаборного колодца из сборных железобетонных колец, забирающего воду из безнапорного водоносного пласта (в основном через дно), показана на рис.1.
Схема устройства шахтного водозаборного колодца из сборных железобетонных колец.
1- ствол колодца из ж/б колец; 2- оголовок- надземная часть; 3- фильтр из камня, гальки или крупного щебня; 4- гравий (средний); 5- песок крупнозернистый; 6- глиняный замок; 7- водоотводной канал; 8- вентиляционная труба.
На дно колодца укладывается обратный фильтр в виде слоев гравия с возрастающей кверху крупностью для предотвращения занесения в колодец частиц песка из водоносного пласта.
При расположении водоприёмной части в песчаных грунтах на дне колодца необходимо предусматривать обратный песчано-гравийный фильтр или фильтр из пористого бетона, а в стенках водоприемной части колодцев- фильтры из пористого бетона или гравийные.
Обратный фильтр надлежит выполнять из нескольких слоёв песка и гравия толщ. по 0,1…0,15 м каждый.
Фильтрующий слой общей толщиной 0,4…0,6 м выполняется с укладкой в нижнюю часть фильтра из мелких, а в верхнюю- из крупных фракций материала.
Для предотвращения попадания в колодец загрязненных поверхностных вод вокруг колодца, подающего воду для хозяйственно-питьевых нужд, кроме того, следует предусматривать устройство замка из глины или жирного суглинка глубиной 1,5…2 м и шириной 0,5 м.
Поверх глиняного замка устраивают отмостку толщ.15…20 см. Отмостку выполняют в радиусе около 2 м с отсыпкой из щебня, гравия и с мощением её камнем, бетонированием или асфальтировкой и с уклоном от стен колодца.
Верх шахтных колодцев (оголовок) должен быть выше поверхности земли не менее чем на 0,8 м.
Шахтные колодцы должны быть оборудованы плотно закрывающейся крышкой и вентиляционной трубой высотой не менее 2 м от поверхности земли.
Верхнее отверстие вентиляционной трубы следует защищать колпаком с сеткой.
1.2. Водоприёмная часть шахтных колодцев.
Водоприёмная часть шахты колодца - наиболее ответственный участок устройства колодца.
Водоприёмная часть шахтных колодцев в зависимости от гидрогеологических условий и глубины устраивается в дне и (или) в стенках колодца.
В зависимости от характера водоносных пород водоприёмная часть шахтных колодцев может опираться:
- на водоупорный слой
- или располагаться в водоносном пласте.
В первом случае вода поступает в колодец только через боковые поверхности водоприёмной части, в стенках которой выполняют небольшие круглые или прямоугольные отверстии, располагающиеся в шахматном порядке через 20…30 см.
Схема устройства боковой водоприёмной поверхности в шахтных колодцах показана на рис.2.
Схема устройства боковой водоприёмной поверхности в шахтных колодцах.
1- наклонный канал в стенке колодца; 2- сменяемый фильтр; 3- перфорированный лист; 4- болты; 5- труба для сброса сцементированной породы; 6- пробка.
В стенках колодца в пределах водоносного пласта для увеличения притока воды в колодец могут устраиваться отверстия.
В колодцах из бутового камня или кирпича роль таких отверстий выполняют щели в кладке; в бетонных колодцах устраивают специальные отверстия в их стенках.
Дно колодца при приёме через него воды должно быть снабжено гравийным фильтром или оборудовано плитой из пористого бетона. В стенках при приёме воды через них должны быть устроены окна, заполненные гравийным фильтром или пористым бетоном.
Эксплуатация колодца заключается в поддержании в исправном состоянии входа в водоприёмную камеру, вентиляции, водопереливных труб, сеток на всех отверстиях, исключающих попадание насекомых и земноводных в камеру, а также всех строительных конструкций.
Отбор воды осуществляется насосами из сборного колодца, который часто используется одновременно и для приёма воды из грунта.
2. Размещение насоса в шахтном колодце.
Благодаря значительным размерам сборных шахтных колодцев иногда оказывается возможным разместить в них насосное оборудование.
Шахтный колодец служит для забора подземных вод при глубине залегания водоносного горизонта до 30 м, а оборудование шахтных колодцев разнообразно.
Максимальная высота всасывания обычного бытового насоса, как правило, не превышает 10 м. Поэтому обычный бытовой насос, установленный на поверхности, не в состоянии обеспечить подачу воды с больших глубин. В таких случаях используют скважные насосы, которые монтируют в подземную камеру колодца.
Вариант размещения вертикального насоса в шахтном колодце из колец сборного железобетона показан на рис.3.
Вариант размещения вертикального насоса в шахтном колодце.
1- шахтный колодец; 2- насос типа "Агидель"; 3- напорная труба; 4- всасывающая труба; 5- приёмный клапан насоса; 6- фильтр; 7- глиняный замок; 8- лестница; 9- вентиляционная труба; 10- водоотводная канава; 11- электрический кабель; 12- шкаф управления; 13- деревянная крышка; 14- обратный клапан.
Для шахтных колодцев подойдут глубинные погружные колодезные насосы.
Действие глубинных насосов основано на том, что легче создать достаточное для подъёма давление воды снизу, чем пытаться за счёт откачки воздуха поднимать её сверху.
Колодезные насосы похожи на скважные насосы и могут работать не только в колодцах, но и в специальных резервуарах.
Они также имеют форму цилиндра, но уже большего диаметра, что позволяет им эффективнее использовать возможности двигателя. Такие насосы по сравнению со скважными имеют:
- большую производительность;
- меньшую стоимость при той же потребляемой мощности и напоре.
Из-за сильной тяги, образующей так называемый "конус всасывания", их нельзя приближать менее чем на 1 м ко дну колодца (сам насос, возможно, и не испортится, а вот качество воды ухудшится заметно).
При устройстве колодца следует иметь в виду, что слой воды в нём должен быть не менее 1…2 м.
Колодезные насосы комплектуются регулируемым поплавковым выключателем, обеспечивающим работу в автономном режиме.
К сожалению, ни с одним видом насосов не происходит столько отказов и выходов из строя, как с бытовыми погружными насосами для скважин.
Причина не в качестве оборудования, а в том, что проект и подбор оборудования осуществляют не профессиональные проектировщики, а сами владельцы усадебных участков или недостаточно квалифицированный персонал монтажных организаций.
Откуда, например, неспециалисту знать, что двигатель подобранного с большим запасом насоса может сгореть, если при монтаже и настройке системы не вывести насос в рабочий диапазон.
Водозаборы всех типов после окончания строительства и оборудования их насосами и КИП должны быть испытаны путём пробных откачек с целью проверки работы и производительности водозабора в целом и установления оптимального режима eгo эксплуатации в пределах объёмов забираемой воды, зафиксированных в разрешении на водопользование.
Для уменьшения вероятности выхода из строя скважинного насоса или любого другого центробежного насоса следует выбирать только ту модель, которая подходит под данные условия эксплуатации.
