|
§ 68. Фильтры трубчатых колодцев
Фильтр является ответственной частью бурового колодца: от
того; насколько правильно и надежно устроен фильтр, в высокой степени зависит
качество работы всего колодца.
Фильтры (IV.42) состоят из рабочей части / (через которую
в колодец поступает вода), верхней надфильтровой глухой части 2 с замком 3
для возможности опускания и установки фильтра и нижней также глухой части 4,
которая служит сборником, для проникающих в колодец мелких частиц грунта.
Высоту рабочей части фильтра принимают в соответствии с
мощностью используемого водоносного слоя в результате расчета на пропуск
требуемого количества воды. Высота отстойной части изменяется в пределах от
1,5 м (при глубине колодца до 15 м) до 10 м (при глубине колодца более 90 м).
Высота надфильтровой части зависит от типа и конструкции фильтра и должна
обеспечивать расположение в ее пределах сальника 5 и замка 3. Кроме того,
высота надфильтрового участка должна быть достаточной для того, чтобы его
верх находился выше башмака обсадной трубы не менее чем на 3 м при глубине
скважины до 30 м и не менее чем на 5 м при большей глубине.
В конструкции фильтра бурового колодца выделяются два
элемента: опорный каркас и водоприемная поверхность. Опорный каркас
устраивается из труб с круглой или щелевой перфорацией (трубчатые каркасы — IV.43)
или из отдельных стержней, между которыми оставляются продольные отверстия —
щели (стержневые каркасы или, как их называют, каркасно-стержневые
фильтры — IV.44).
В скальных и полускальных трещиноватых породах, а также в крупноскелетных
щебенистых и галечниковых водоносных грунтах нередко ограничиваются
установкой трубчатого или стержневого каркасов без дополнительных устройств;
в этом случае указанные каркасы служат одновременно и водоприемными
поверхностями.
В гравийно-песчаных и песчаных грунтах на каркасы
наматывается проволока (проволочные фильтры) или накладывается сетка
(сетчатые фильтры) или же накладываются стальные штампованные листы с
отверстиями различной конфигурации.
В среднезернистых и мелкозернистых грунтах вокруг
водоприемных поверхностей указанных типов устраивают гравийные обсыпки
(гравийные фильтры). При этом различают гравийные засыпные фильтры, когда
засыпка гравия производится в скважину после установки фильтра; гравийные
кожуховые фильтры, когда гравийная обсыпка устраивается в кожухах из сеток
или штампованной кровельной стали еще на поверхности, а затем вместе с
фильтром опускается в скважину, и, наконец, гравийные блочные фильтры, когда
материал обсыпки связывается цементирующим веществом и формируется в блоки,
надеваемые на фильтровые каркасы до установки их в скважину. Гравийные
обсыпки устраивают одно-, двух- и трехслойными.
При устройстве проволочных фильтров на трубчатых каркасах
с круглыми или щелевыми отверстиями к каркасам через 3—4 см по их периметру
привариваются продольные стержни из проволоки диаметром до 2,5 мм, на которые
уже наматывается проволока. На стержневые каркасы проволока наматывается
непосредственно.
В сетчатых фильтрах на трубчатые и стержневые каркасы спирально
(с расстоянием между витками 5—10 мм) наматывается проволока, на которую
накладывается сетка.
Сетки изготовляются из латунной проволоки и имеют
различное плетение.
К недостаткам сетчатых фильтров относятся возможность
закупорки отверстий сетки мелким песком и зарастание отверстий фильтра в
результате процесса электрокоррозии, обусловливаемой совместным применением
двух металлов (сталь и латунь).
В последние годы вместо латунных сеток начинают использорать
пластмассовые сетки и сетки из нержавеющей стали.
Фильтры на стержневых каркасах обладают лучшими
гидравлическими свойствами и обеспечивают более длительную эксплуатацию
колодца.
На IV.45 показан каркасно-стержневой фильтр с проволочной
обмоткой /. Каркас выполнен из стержней 2, расположенных на расстоянии 3—4 см
один от другого и приваренных к соединительным концевым патрубкам 3 (длиной
около 30 см). Для придания фильтру жесткости стержни раскреплены опорными
кольцами 4, расположенными через 20—30 см.
Значительное распространение в нашей и зарубежной практике
получили фильтры из различных антикоррозийных материалов, в частности из
пластмасс (IV,46, а) и асбестоцемента (IV.46, б).
Пластмассовые фильтры обладают следующими достоинствами:
устойчивостью против коррозийного действия вод, легкостью, долговечностью,
сравнительно невысокой потерей первоначальной пропускной способности в
процессе эксплуатации.
Наименьший размер водоприемных отверстий фильтров без
гравийных обсыпок зависит от однородности и крупности зерен песка водоносного
пласта и может приниматься в соответствии с табл. IV.1.
В табл. IV. 1 Kn — deo/dio; меньшие значения относятся к
более мелким пескам, а большие — к более крупным пескам;
dio, d50 и d6o — размер частиц грунта, мельче которых в
водоносном пласте содержится по массе соответственно 10, 50 и 60%.
Отверстия в фильтре не обязательно должны быть меньше
частиц грунта водоносного пласта. После начала откачки воды около отверстий
фильтра в примыкающем к нему слое песка образуются сводики из частиц грунта, препятствующие
проникновению песка в колодец.
В гравийных фильтрах в качестве обсыпки могут применяться
песок, гравий и песчано-гравийные смеси. Подбор материалов для гравийных
обсыпок производится по соотношению £>5оЛ4о = 8—12, где £*5о и
dso — размеры частиц, мельче которых в обсыпке и в водоносном грунте
соответственно содержится по массе 50%.
Толщина слоев обсыпки в гравийных засыпных фильтрах обычно
принимается не менее 50 мм, а в гравийных кожуховых и блочных — не менее 30
мм.
В заключение в табл. IV. 2 приводятся указания
относительно возможной области применения различных типов и конструкций
фильтров буровых колодцев.
|
