полевое водоснабжение. Учебное пособие по полевому водоснабжению предназначено для изуче ния средств добычи, очистки и хранения воды, порядка проведения разведки водоисточников и оборудования на них пунктов полевого водоснабжения
 Скачать 3.8 Mb.
|
|
4.5. Транспортировка и хранение воды Для транспортировки (подвоза) и хранения воды применяются автоводо- цистерны, прицепные цистерны, табельные резервуары типа РДВ (резервуары для воды емкостью 5000, 1500, 100 и 12 литров), а также фляги, бачки, бидоны, канистры и т.п. Расфасованная в емкости (бутилированная) вода, полученная на полевых средствах очистки и консервирования, транспортируется средствами подвоза тыловых подразделений. Автоцистерны заполняются водой через горловины насосом выдачи во- ды, который располагается около резервуаров с чистой водой, или своими ва- куум-насосами. После заполнения емкости водой водитель транспортного средства рас- писывается в журнале, где указывается количество (объем) полученной воды и данные о получателе. Заливные горловины опечатываются (пломбируются) печатью начальни- ка пункта полевого водоснабжения (командира подразделения полевого во во- доснабжения). Номер печати фиксируется в путевом листе выданном на транс- портное средство. Опорожнение автоводоцистерн производится через сливные краны. При перевозке воды в резервуарах РДВ-1500 и РДВ-100 необходимо освободить кузов автомобиля (прицепа) от предметов, которые могут повре- дить резервуары, а также от горючих и смазочных материалов. Резервуары РДВ-1500 заполняются водой через горловину и расчалива- ются с помощью строп, прикрепленных к поддону: опорожняются через слив- ную трубу или насосом через горловину. 63 В мелкую тару вода из резервуаров разбирается через предварительно продезинфицированное водоразборное устройство, присоединяемое к сливной трубе. Зимой воду можно перевозить в автоводоцистернах при температуре до минус 300С в течение 10…12 ч, в резервуарах РДВ-1500 при температуре до минус 100С в течение 4…5 ч, в резервуарах РДВ-100 при температуре 00С в те- чение 1…2 ч. При более низких температурах и более длительных перевозках автоводоцистерны и резервуары следует утеплять. При низких температурах и необходимости длительного хранения воды целесообразно заготавливать и перевозить пищевой лед в виде брикетов в по- лиэтиленовых мешках (пакетах) на специально оборудованных автомобилях. Для доставки воды самолетами и вертолетами используются металличе- ские контейнеры, бидоны и резервуары РДВ-1500 и РДВ-100. При этом следует обращать внимание на равномерное распределение груза во избежание смеще- ния центра тяжести на виражах. Для сбрасывания воды с высоты 10-12 м могут использоваться прорези- ненные рукава от насосов и мотопомп. Для обеспечения водой госпиталей, пунктов управления и других объек- тов вода может подаваться по полевым водопроводам небольшой протяженно- сти, устраиваемым подразделениями полевого водоснабжения с использовани- ем труб и рукавов. На батальонных пунктах питания вода хранится в табельных средствах продовольственной службы тыла (прицепные цистерны, полевые кухни, термо- сы), а на батальонных водоразборных пунктах – в резервуарах типа РДВ. Табельные резервуары устанавливаются на выровненных площадках, очищенных от предметов, которые могут повредить прорезиненную ткань. При длительном хранении воды площадки под резервуары выстилаются досками, соломой, камышом и др. 64 Запрещается перетаскивать резервуары волоком, наступать на них, а так- же загрязнять бензином и другими веществами, разрушающими резиновые по- крытия, сушить вблизи нагревательных приборов и костров. Резервуары с запасом воды устанавливают в укрытых местах и защищают от воздействия прямых солнечных лучей и попадания в них грязи и пыли. Ре- зервуары РДВ-5000 и РДВ-1500 закрываются специальной крышкой, а у резер- вуаров РДВ-100 и РДВ-12 завязываются горловины. Зимой для предохранения от промерзания резервуары с водой устанавли- вают в отапливаемые помещения (палатки) или засыпают снегом, укрывают со- ломой, еловыми ветками и др. Хранить воду в резервуарах РДВ-5000 и РДВ-1500 при температуре свы- ше +200С можно в течение 5 суток, при температуре до +500С – не более двух суток. При этом содержание остаточного связанного активного хлора в воде должно быть в пределах 0,8-1,2 мг/л. В резервуарах РДВ-100 и РДВ-12 при температуре свыше +200С хранить воду больше суток не рекомендуется. Кратковременное хранение питьевой воды в средствах ее подвоза и хра- нения допускается только после ее кратковременной консервации, проводимой хлорсодержащими препаратами на пунктах полевого водоснабжения, на водо- разборных пунктах, а также на пунктах питания силами и средствами соответ- ствующих расчетов. На автоводоцистерны и прицепные цистерны, предназначенные для транспортирования воды, а также на резервуары и емкости для кратковремен- ного и длительного хранения воды (льда), медицинской службой оформляются специальные санитарные паспорта. Периодически, через каждые 2…3 дня, эти средства подвергаются дезин- фекции раствором НГК (ДТС ГК) из расчета 1,5 л осветленного раствора на 1 м3 воды, заливаемой в емкости (тару) доверху на 0,5…1 ч. 65 Емкости для хранения воды дезинфицируются заполнением раствором ДТС ГК (20 мг/л активного хлора) или орошением раствором ДТС ГК (100 мг/л активного хлора) с последующей промывкой чистой водой. Личный состав подразделений подвоза воды, так же, как и подразделений (расчетов) добычи и очистки воды, должен своевременно и в полном объеме проходить необходимые медицинские обследования и осмотры. 4.6. Оборудование и содержание водоразборных пунктов Водоразборный пункт (рис. 19) оборудуется на привозной воде. Рис. 19. Водоразборный пункт (вариант) 1 – резервуар РДВ-5000; 2 – резервуар РДВ-1500 для индивидуального разбора воды; 3 – ав- товодоцистерна; 4 – водопоглощающий колодец; 5 – укрытие для расчета; 6 – насос (мото- помпа) для выдачи воды 66 Для создания запасов воды используются табельные резервуары РДВ, ав- тоцистерны, а иногда крупная местная тара (бочки, баки и т.д.). Эти пункты размещаются в укрытых местах, обычно в районах расположения частей (под- разделений), и тщательно маскируются; организуется их охрана и оборона. При длительных сроках функционирования устраиваются укрытия для расчетов и технических средств. Прием и выдача воды на водоразборном пункте учитывается в специаль- ном журнале. 67 5. СРЕДСТВА ДОБЫЧИ, ОЧИСТКИ И ХРАНЕНИЯ ВОДЫ 5.1. Средства бурения скважин 5.1.1. Способы бурения скважин и применяемый породоразрушающий инструмент Для использования подземных вод кроме их естественных выходов на поверхность земли применяют бурение скважин и отрывку шахтных колодцев. Буровой скважиной называется цилиндрическая выработка в земной коре, имеющая при сравнительно малых размерах в поперечном сечении большую протяженность. Начало скважины называют устьем, дно - забоем, боковые по- верхности - стенками. Разрушение пород при бурении возможно с помощью механического или физического способа. В настоящее время используется в основном механиче- ский способ, при котором порода на забое скважины разрушается резанием, дроблением, скалыванием или истиранием. В зависимости от способа разрушения породы различают ударное, вра- щательное и ударно-вращательное бурение. Сущность ударного бурения заключается в том, что тяжелый буровой снаряд с породоразрушающим инструментом на нижнем конце периодически поднимается на определенную высоту и сбрасывается на забой скважины. Вследствие удара инструмента происходит дробление и скалывание породы. После каждого удара инструмент поворачивается на некоторый угол, обеспе- чивая получение круглого сечения скважины. Буровой инструмент может опускаться в скважину на канате или на ко- лонне бурильных труб. В соответствии с этим различают ударное канатное и ударное штанговое бурение. Более широкое применение получило ударное ка- натное бурение. При вращательном бурении породоразрушающий инструмент вращает- 68 ся вокруг оси, совпадающей с осью скважины, и одновременно с определенным усилием подается на забой. В результате непрерывного вращения и поступа- тельного перемещения под влиянием постоянно действующей осевой нагрузки происходит последовательное скалывание или срезание частиц породы и углубление инструмента по винтовой линии. При ударно-вращательном бурении по медленно вращающемуся поро- доразрушающему инструменту наносятся частые удары. В результате повыша- ется эффект разрушения пород средней и высокой твердости. Ударно- вращательное бурение осуществляется с помощью забойных механизмов - гид- роударников, пневмоударников или забойных вибраторов. Из физических способов разрушения пород более широкое применение находит термическое (огневое) бурение при проходке взрывных скважин в весьма твердых породах. При этом способе бурения струя газов с температурой 3000—3500° С направляется на забой из специальной горелки с соплами. Вследствие взаимодействия газовой струи, вылетающей из сопел со скоростью 2000 м/с и выше, в породе развиваются высокие термические напряжения, вы- зывающие ее разрушение. Удаление разрушенной породы из забоя и вынос ее на поверхность явля- ются необходимым условием процесса бурения. Существует несколько спосо- бов транспортирования разрушенной породы из забоя скважины на поверх- ность. При бурении с использованием колонны пустотелых бурильных труб, на конце которой находится породоразрушающий инструмент, удаление разру- шенной породы производится промывкой или продувкой. Буровая мелочь (шлам) выносится из скважины струёй промывочной жидкости (водой, глини- стым раствором), закачиваемой в скважину насосами или воздухом, подавае- мым в скважину от компрессора. При вращательном бурении с использованием бурильных труб в виде шнеков удаление разрушенной породы осуществляется путем подъема по вин- товой поверхности бурильных труб при их вращении. В обоих случаях процесс бурения совмещают с процессом транспортирования частично разбуренной по- 69 роды от забоя скважины к ее устью. При ударно-канатном бурении сначала разрушают породу забоя буровым инструментом, а потом извлекают буровую мелочь на поверхность с помощью специальных инструментов - желонок. Закрепление стенок скважины для предупреждения от обрушения при бурении в неустойчивых породах достигается: образованием плотной глинистой корочки при промывке скважины гли- нистым раствором; установкой в скважине колонны обсадных труб. 5.1.1.1. Бурение скважин без промывки В зависимости от физико-механических свойств бурильных пород, целе- вого назначения скважин, их глубины и диаметра в полевом водоснабжении наибольшее применение нашли два способа: ударно-канатное и вращательное шнековое бурение. Ударно-канатное бурение применяют при проходке скважин в связных, рыхлых и сыпучих грунтах, сухих и водонасыщенных породах. С помощью установок ударного канатного бурения бурят скважины диаметром до 168 мм на глубину до 30 м. Инструментом для бурения скважин этим способом может являться желонка (рис. 20), представляющая собой трубу с клапаном на ниж- нем конце. Желонку целесообразно утяжелять ударной штангой. Бурение же- лонками обычно сопровождается креплением стенок скважины обсадными трубами. Валуны разрушают долотом с ударной штангой, а затем измельченную породу извлекают желонками. 70 Рис. 20. Инструменты для бурения неглубоких скважин установками ударного действия а- желонка; б - ударная штанга; в - долото плоское; 1 - резьба коническая; 2 - цилиндриче- ский корпус; 3 - плоский клапан; 4- башмак; 5 - переходник с дужкой для каната; 6 - штанга Шнековым бурением называется вращательное бурение, при котором разрушенная на забое порода выдается на поверхность винтовым транспорте- ром - колонной шнеков. Этим методом бурят скважины диаметром от 65 до 475 мм на глубину до 80 м в породах I - VI категорий. Шнековое рабочее оборудование бурильных машин состоит из шнека, обеспечивающего выдачу грунта на поверхность, долота, ротора, перемещаемо- го по направляющим и механизма подачи на забой. Буровые шнеки (рис.21) выполняются из пустотелых труб, на концах ко- торых имеются муфты и хвостовики для крепления шнеков между собой. На наружную часть трубы приваривается стальная спираль. Концевые витки спи- рали усиливаются для передачи крутящего момента от одного шнека на другой и предотвращения затяжки резьбового соединения. Подобное соединение шне- ков не позволяет извлекать шнековую колонну обратным вращением. Извлече- ние шнеков производится их прямым подъемом. Для извлечения шнеков обратным (левым) вращением используется резь- бовое соединение шнеков с фиксацией их шпонками. 71 Наиболее ответственными узлами буровых шнеков являются замки, со- единяющие отдельные шнеки в колонну. Очень часто замковое соединение со- стоит из шестигранного хвостовика, который при соединении входит в шести- гранную муфту. Обе части запрессованы в конце трубы, заварены по ее торцу и схвачены электрозаклепками. В шестиграннике хвостовика имеется два отвер- стия: одно отверстие перпендикулярно оси шнека, в котором помещается со- единительный палец, второе - вдоль оси, в котором находится стопорное устройство для фиксатора соединительного пальца. Рис. 21. Шнек с шестигранным соединительным замком 1 - хвостовик; 2 - муфта; 3 - труба; 4 - спираль; 5 - соединительный палец При установке пальца фиксатор (стопор) западает в канавку пальца и препятствует его выпадению во время бурения. Эта конструкция шнеков имеет тот недостаток, что не позволяет использовать насосные штанги, проходящие внутри колонны, для привода поршня насоса, расположенного в нижней части шнековой колонны (совмещенное бурение). Для совмещенного бурения приме- няется резьбовой замок, который исключает применение соединительных шпи- лек. Непрерывность винтовой полосы (реборды) в месте соединения обеспечи- вается ориентированным расположением захода специальной ленточной резьбы с шагом 32 мм. 72 Долота для шнекового бурения весьма разнообразны по конструкции. Наибольшее распространение получили двух- и трехлопастные долота, пре- имущественно со ступенчатой режущей кромкой (рис.22). Устройство скважины большого диаметра (шахтного колодца) методом вращательного бурения осуществляется с помощью рабочего оборудования в виде цилиндрического или двухлопастного бура (рис.23). Это оборудование, как правило, входит в состав комплекта буровой установки вращательного шнекового бурения. Рис. 22. Долото со сменной лопастью Рис. 23. Схема рабочего оборудования с цилиндрическим и двухлопастным буром а – оборудование с цилиндрическим буром; б – оборудование с двухлопастным буром; 1 – расширитель; 2 – лебедка; 3 – механизм подъема; 4– ротор; 5 – буровая штанга; 6 – механизм подачи; 7 – обделка; 8 – бур Для его применения необходимо только демонтировать шнековое обору- дование, и после установки бура производить отрывку скважины большого диаметра (шахтного колодца). 73 Проходка скважины такими бурами производится циклично, а скорость проходки уменьшается по мере увеличения глубины скважины. Бурильные ма- шины с такими бурами обеспечивают проходку скважины диаметром 1 – 1,3 м на глубину до 30 м. Эксплуатационная производительность их 0,5 – 1,2 м/ч в грунтах до IV категории включительно. Рабочее оборудование, имеющее в сво- ем составе цилиндрический бур (рис.30), обеспечивает бурение скважины с установкой обделки. Для этого цилиндрический бур снабжен расширителями складной конструкции. Вращение бура обеспечивается ротором и передается через буровую штангу. Подача рабочего органа на забой производится механизмом подачи. Бур с породой поднимается при помощи механизма подъема. В состав рабочего оборудования входит также лебедка, предназначенная для опускания и монтажа элементов обделки. Разрабатывается грунт горизонтальными ножами, закреп- ленными в нижней части бура. Грунт срезается и поступает в цилиндрическую часть бура, а грунт, раз- работанный расширителями, поступает в бур сверху. При подъеме бура с грун- том расширители складываются и, поднимаясь вместе с буром, не препятству- ют его подъему при наличии в скважине элементов обделки. Выгрузка грунта из бура может осуществляться принудительно или под действием гравитацион- ной силы. Рабочее оборудование с двухлопастным буром (рис.30) эффективно для устройства скважин глубиной до 5 м. Оно имеет бур, который жестко за- креплен на конце буровой штанги и перемещается вместе с ней. Вращение штанги осуществляется ротором, а подача бура на забой - механизмом подачи. После проходки 30 – 40 см бур поднимается из скважины и разгружается под действием центробежной силы при быстром его вращении. 5.1.1.2. Бурение скважин с промывкой Бурение скважин с промывкой в зависимости от привода вращения доло- та подразделяется: 74 на роторное бурение, при котором привод вращения долота располагается на поверхности и придает вращение долоту через колонну бурильных труб; на турбинное бурение и бурение электробуром, при котором привод дви- жения устанавливается непосредственно в скважине над долотом. Турбинное бурение осуществляется гидравлическим забойным двигателем, называемым турбобуром. Бурение электробуром производится электродвигателем. В современных технических средствах водоснабжение широкое примене- ние находит роторное бурение (рис.24), при котором процессы разрушения и удаления породы совмещены. Порода удаляется из скважины жидкостью (во- дой, глинистым раствором), которая грязевым насосом подается по бурильным трубам через отверстие в долоте к забою скважины. С забоя промывочная жид- кость с породой поднимается по скважине к ее устью, отводится по лотку в от- стойник, где освобождается от вынесенной породы и вновь подается насосом в трубы. Вследствие давления столба жидкости и некоторого проникновения глины в стенки скважины их обрушения в процессе бурения не происходит. Расход глинистого раствора составляет 0,16 – 0,38 м 3 на 1 м скважины диамет- ром 250 мм. Рис. 24. Схема бурения скважин с промывкой (роторное бурение) 1 – вертлюг; 2 – напорный рукав;3– грязевой насос;4 –отстойник с глини- стой жидкостью; 5 – лоток;6– долото; 7 – буровые трубы При бурении с промывкой механическая скорость значительно выше, чем при ударном канатном бурении, и достигает 0,5 м/ч в галечниках, 2,5 м/ч в плотных глинах и 12 м/ч в песках. Однако анализ графика технологии бурения 75 с промывкой показывает, что вследствие затрат времени на спускоподъемные работы техническая скорость меньше механической. При этом способе бурения скважины конструкция скважины проще (до глубины100 м одного диаметра), меньше расход обсадных труб, стоимость скважины на 25–40% ниже. Существенный недостаток способа состоит в неиз- бежной глинизации вскрытого водоносного слоя, приводящей к снижению при- тока воды. Разглинизация осуществляется интенсивной откачкой, не всегда до- статочно эффективна, особенно в ненапорных скважинах, и требует много вре- мени, достигающего иногда 40% всего времени на устройство скважины. Кроме того, при проходке рыхлых и трещиноватых пород происходит потеря промы- вочной жидкости. В полевом водоснабжении этот способ связан с трудностью получения воды и глины для приготовления промывочной жидкости. Снаряд для роторного бурения собирается из долота, колонны бурильных труб с муфтово-замковыми соединениями, ведущей трубы квадратного сечения и вертлюга. Элементы бурового снаряда соединяются друг с другом с помощью переходников, муфт и замков. Рис. 25. Трехшарошечное долото 1 – хвостовик; 2 – корпус; 3 – лапа; 4 – шарошка; 5 и 6–подшипники (ро- ликовая и шариковая опоры) В качестве породоразрушающих инструментов применяются трехшарош- ечные (рис. 25) и лопастные долота. В зависимости от твердости разрабатывае- мых пород угол резания долота меняется. При бурении мягких пород приме- 76 няют долота с углом резания 70°, при бурении довольно крепких пород - 85° и при бурении пород средней крепости - 75 0 . Угол заострения соответственно ра- вен 20, 25 и 22°. Ведущие трубы обеспечивают передачу вращения от ротора бурильным трубам и имеют квадратную или шестигранную наружную поверхность. Веду- щие трубы выпускаются диаметром 65, 80, 112, 140 и 155 мм. Бурильные трубы соединяются между собой, образуя бурильную колон- ну, которая является связующим звеном между долотом и ротором. Они несут очень большую нагрузку и изготавливаются из высококачественной мартенов- ской стали с пределом прочности при растяжении 650 – 1100 Н/мм 2 . Применя- ют трубы диаметром 60,3; 60,73; 89; 114; 141 и 168 мм длиной 6,8 и 11,7 м. Со- единение труб производится с помощью муфт, имеющих резьбу. Скважины бурят буровой установкой, которая представляет собой ком- плекс бурового и энергетического оборудования, а также наземных сооруже- ний, служащих для бурения скважины. По транспортабельности буровые установки разделяются на стационар- ные, передвижные, самоходные и переносные. Привод в действие буровых механизмов осуществляют электрическим двигателем или двигателями внутреннего сгорания. Все механизмы буровой установки размещают на поверхности около устья скважины. Породоразрушающий инструмент приводится в действие с по- верхности через колонну бурильных труб или стальной канат при ударном ка- натном бурении. Значительная часть энергии, передаваемой инструменту, по этой схеме расходуется на преодоление сил трения вращающейся колонной бу- рильных труб о стенки скважины. Более прогрессивным является бурение с применением двигателей, опус- каемых в скважину вместе с буровым инструментом, так называемых забойных двигателей. Забойный двигатель опускается на трубах в скважину и помещает- ся непосредственно над породоразрушающим инструментом. Колонна труб при этом не вращается, а мощность двигателя полностью передается инструменту. 77 В зависимости от предполагаемого времени эксплуатации устраиваются постоянные или временные скважины. Постоянные скважины предназначаются для длительной эксплуатации и сооружаются специализированными буровыми организациями (подразделени- ями тыла с применением передвижных буровой установки УРБ-3АМ, а в от- дельных случаях - подразделениями полевого водоснабжение с применением передвижных буровых установок ПБУ-50М, ПБУ-200. Временные скважины сооружаются войсковыми буровыми установками и эксплуатируются в течение ограниченного времени (на срок не более 10 суток). Буровое и вспомогательное оборудование, применяемое для их сооружения, используется многократно. |