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.
|
|
5.1.2. Назначение, тактико-технические характеристики средств бу- рения скважин МШК-15, УДВ-15 (25), МТК-2м Мелкий трубчатый колодец МТК-2М (рис.26) предназначен для добычи грунтовых вод, залегающих в обводненных средне и крупнозернистых песках, путем устройства скважин вручную. Рис.26. Мелкий трубчатый колодец МТК-2М 1 – трубы; 2 – шарнирный хомут; 3 – ключ для труб; 4 – ложковый бур; 5 – водопри- емное устройство; 6 – насосная колонка: 7 – забивная головка;8 – деревянная под- кладка; 9 – забивной снаряд; 10 – подкладная вилка; 11 – скребок 78 Механизированный шнековый колодец МШК-15 (рис.27) предназначен для добычи грунтовых вод путем бурения скважин в породах до IV категории буримости включительно и откачки воды из скважин и шахтных колодцев. Рис.27 Механизированный шнековый колодец МШК-15 1 – переходник; 2 – насосная колонка; 3 – рама; 4 – подкладная рамка; 5 – подкладки; 6 – опора Установка добычи воды УДВ-15(25) предназначена для устройства вре- менных скважин и очистки воды поверхностных источников (рис.28). Рис.28 Установка для добычи воды УДВ-25 (УДВ-15) Основные тактико-технические характеристики средств бурения скважин и отрывки шахтных колодцев приведены в таблице 2.1. 79 Таблица 2.1 Тактико-технические характеристики средств бурения скважин и шахтных колодцев Наименование характеристик МТК - 2М МШК - 15 УДВ -15 УДВ -25 ПБ У - 50М ПБ У - 200 Максимальная глубина бурения, м - скважин - шахтных колодцев 7 - 15 - 15 - 25 - 50 15 200 - Диаметр скважины, мм - 80 100 100 200 168/27 8 Диаметр шахтных колодцев - - - - 1050 - Производительность насоса, м/ч 1,2 1,5 2 2 4,5 12 Время на бурение до получения воды, ч 3…4 1.5, 2,5 1…2 1…2 4,6 2,5 сут Расчет, чел 3..4 2 2 2 4 5 Масса: буровой установки (комплекта) кг 205 350 2000 6020 19650 Мощность двигателя, кВт - 3/4 6 6 44 176 5.1.3. Устройство, принцип действия и порядок развертывания МТК-2м, МШК-15,УДВ-15 (25) МТК-2М является табельным средством для добычи воды. Мелкий труб- чатый колодец состоит из: водоприемного устройства; колонны водоподъемных труб; насосной колонки; бурового инструмента; вспомогательного оборудования и принадлежностей. Весь комплект МТК-2М уложен в один деревянный ящик, а водоподъем- ные трубы в кассету. Он перевозится на любом транспортном средстве, а на не- большие расстояния переносится вручную. Водоприемное устройство предназначено для захвата грунтовой воды и состоит из: фильтра; наконечника; соединительной муфты. 80 Фильтр состоит из: перфорированной трубы; фильтровой сетки и кожуха. Перфорированная труба является остовом для деталей водоприемного устройства. Колонна водоподъемных труб передает усилие на буровой инструмент при бурении скважины и на наконечник водоприемного устройства при забивке фильтра, а также пропускает воду, поднимаемую насосом. Колонну составляют пять труб длиной 1500 мм. Две трубы длиной 750 мм и семь муфт для соедине- ния труб. Насосная колонка предназначена для откачки воды из скважины, она со- стоит из: корпуса; оголовка; поршня; игольчатого клапана, механизма привода поршня. Буровой инструмент предназначен для непосредственного бурения грун- та, выноса его из скважин и включает: ложковый бур; шарнирный хомут; под- кладную рамку. Принадлежностями МТК-2М являются: забивная головка, «баба», дере- вянная подкладка, скребок, шнур с грузиками. Установка колодца включает бурение скважин до водоносного слоя, за- бивку водоприемного устройства и монтаж насосной колонки. Колодец МТК-2М развертывают в местах, где подземные воды залегают неглубоко (до 7 м). Наличие подземных вод определяют по справочным мате- риалам (картам условий водоснабжения и топографическим картам), по внеш- ним признакам. Неглубоко залегающие подземные воды определяют по нали- чию в этом районе: болотных и водолюбивых растений (камыша, осоки, болот- ного мха, щавеля, хвоща, незабудки др.); ярко-зеленой растительности, отчет- ливо выделяющейся на местности. Особенно во время засухи; оползней, ржа- вых пятен на поверхности земли или разноцветных пленок, заброшенных или действующих колодцев. Для бурения скважин ложковый бур соединяется с трубой, и на трубу надевают шарнирный хомут. Труба устанавливается вертикально и при помощи ручек шарнирного хомута производится ее вращение. По мере заглубления 81 ложкового бура его извлекают на поверхность, очищают скребком от выбурен- ной породы и продолжают бурение. По окончании бурения расчет (2-3 чел.) поднимает и отвинчивает бур, вместо него на трубу навинчивают водоприем- ное устройство и опускают его до упора. Отвинчивают верхнюю муфту, а вме- сто нее навинчивают забивную головку и «бабой» забивают колонну труб. По достижении забивной головкой поверхности земли «бабу» и деревянную под- кладку снимают и наращивают до намеченной отметки или до тех пор, пока в колонне труб не появится столб воды высотой 1…1,5 м (столб воды в трубах замеряют шнуром с грузиком). Последней надо забивать либо длинную, либо короткую трубу с таким расчетом, чтобы свободный конец ее возвышался над уровнем земли примерно на 0,5 м. это обеспечивает после монтажа насосной колонки удобную работу по откачке воды. Демонтаж колодца начинают с отсоединения насосной колонки от ниж- него фланца и извлечения игольчатого клапана, и поднимается колонна труб. Если колонна не поднимается, то используют приспособление для извлечения труб. При отсутствии приспособления колонну труб можно извлекать с исполь- зованием «бабы». После срыва с места колонну извлекают, поднимая одновре- менно по две трубы. Мелкий трубчатый колодец может устанавливаться в блиндаже, котло- ване, траншее или в ходе сообщения, а также на поверхности земли. Для разбо- ра воды флягами, котелками и термосами устанавливается резервуар РДВ-1500 или РДВ-100. Тара для перевозки воды наполняется непосредственно из мелко- го трубчатого колодца. Производительность пункта добычи и очистки воды на МТК-2М – до 10 м 3 в сутки. При оборудовании рабочей площадки пункта до- бычи и очистки воды устраивается ниша под резервуар РДВ-1500 или РДВ-100, а около нее – щель с входом и выходом. Для укрытия МТК-2М отрывается кот- лован. 82 Рис.29. Рабочая площадка пункта добычи и очистки воды на мелком трубчатом колодце МТК-2М (в траншее) 1 – маскировочный комплект МКТ; 2 – резервуар РДВ-1500; 3 – мелкий трубчатый колодец МТК-2М; 4 – траншея; 5 – заполняемая емкость (кухня) Для дооборудования рабочей площадки требуются землеройная машина типа ПЗМ-2 и отделение на 2-3 ч. Пункт добычи и очистки воды обслуживается расчетом из двух человек. Механизированный шнековый колодец МШК-15 состоит: бурового станка; насосной колонки; водоприемного устройства; бурового инструмента; вспомогательного оборудования и принадлежностей. Весь комплект МШК-15 уложен в четыре металлических ящика, из кото- рых ящики № 1 и № 2 – для укладки бурового станка, а № 3 и № 4 – для буро- вого инструмента. МШК-15 перевозится на любом транспортном средстве, и на небольшие расстояния переносится вручную. Буровой станок предназначен для монтажа всех механизмов. Приспособ- лений и двигателя от мотопилы «Дружба-4»(МП-5 «Урал»). Он состоит из: ра- мы, лебедки, вращателя, патрона вращателя, элеватора и двигателя. 83 Рама выполнена из двух разъемных направляющих стоек, откидного под- коса и траверсы. На откидном подкосе крепится ручная самотормозная лебедка. Лебедка имеет две передачи (с передаточным числом 5 и 1) и через элеватор производит подъем и опускание вращателя и шнековой колонны. Вращатель в процессе бурения передает крутящий момент от двигателя к шнекам, а при откачке воды к штанговому поршневому насосу. При опускании и подъеме шнековой колонны свечами вращатель отводится в сторону и отсо- единяется от элеватора. Соединение шпинделя вращателя со шнеком осуществляется через спе- циальный патрон (рис.29). Патрон состоит из корпуса-втулки с опорным буртом, фиксирующей муфты, соединенной со штоком пальцем, фиксирующих подпружиненных ша- риков и запорных шариков. Перед соединением со шнеком муфта вместе со штоком зафиксирована в верхнем положении подпружиненными шариками. При этом запорные шарики утоплены в гнезда корпуса-втулки. При соединении со шнеком корпус-втулка входит в муфту шнека до упора. Затем муфтой шток досылается вниз и запирает шарики в кольцевой выточке муфты шнека. Муфта в нижнем положении фиксируется подпружиненными шариками. При включении шпинделя станка упор корпуса подходит к торцу шнековой спирали и передает крутящий момент. Для отсоединения патрона от шнека муфта вместе со штоком перемеща- ется вверх и размыкает шарики. 84 Рис.30. Патрон 1 и 6 – шарики; 2 – шток;3 – корпус-втулка; 4 и 9 – пальцы; 5 – опорный бурт; 7 – пружина; 8 – муфта; 10 – упор Насосная колонка преобразует вращательное движение шпинделя буро- вого станка в возвратно-поступательное движение насосных штанг и поршня. Она состоит из односкоростного понижающего редуктора и кривошипно- планетарного механизма, расположенных в общем корпусе. На шток насосной колонки наворачивается насосная штанга. Водоприемное устройство (рис.31) предназначено для забора воды из водоносного горизонта и подачи ее в шнековую колонну. Оно состоит из филь- тра, кожуха-цилиндра, поршня с нагнетательным клапаном, пружины, штока с всасывающим клапаном, отстойника с буровым наконечником. 85 Рис.31. Водоприемное устройство а – закрытое положение; б—открытое положение; 1 – буровой наконечник; 2 – отстойник; 3 – шарик; 4 -спираль; 5 и 13 – втулки; 6 – шток; 7 и 18 – уплотнительные кольца; 8 – пружина; 9 – всасывающий клапан; 10 – кожух-цилиндр; 11 – поршень; 12 – нагнетательный клапан; 14 – гайка; 15 – фильтровая сетка; 16 – перфориро- ванная труба;17 – защитный перфорированный кожух; 19 – хвостовик Обнажение фильтра в водоносной породе производят с помощью насос- ных (водоподъемных) штанг, которыми вначале осаживают вниз подпружинен- ный шток. При этом втулка освобождает шарики, а кожух-цилиндр, поднимае- мый вверх вместе с колонной шнеков, обнажает фильтр. Буровой инструмент предназначен для проходки скважины. Он включает: шнеки – 15 шт; рамки подкладные – 2 шт; лопастные наконечники – 2 шт; вин- товые наконечники – 2 шт. Шнеки передают крутящий момент на буровой наконечник, транспорти- руют разбуренную породу на поверхность, а при откачке воды являются обсад- 86 ными и водоподъемными колоннами. Шнек выполнен из трубы диаметром 32 мм, на наружной поверхности которой приварена стальная спираль внешним диаметром 80 мм с шагом 0,5 мм. Вспомогательное оборудование предназначено для оборудования, лик- видации скважины, а также откачки воды из нее. Оборудование включает: штанги водоподъемные – 17 шт; вилки подкладные – 2 шт; ключи для шнеков – 2 шт; приспособление для срыва шнеков; приспособление для обнажения филь- тра. Насосные (водоподъемные) штанги передают возвратно- поступательное движение от штока поршню водоприемного устройства через специальную штангу. С помощью насосных штанг, проходящих внутри шнеко- вой колонны, осуществляется также обнажение фильтра в водоносном горизон- те. Штанги изготавливаются из труб, на концах которых имеются штуцера и муфты для соединения штанг друг с другом и со специальной штангой и што- ком насосной колонки. Для обнажения фильтра в комплекте установки имеется приспособление, которое состоит из двух узлов – подвижного и неподвижного. При обнажении фильтра толкатель упирается в насосные штанги и удер- живает их, а подвижный узел, соединенный через патрон со шпинделем, под- нимает шнеки вверх. Кроме того, при бурении скважин применяются: патрон для откачки воды, ключи для шнеков, подкладная рамка и подкладная вилка, лопатка для очистки шнеков, приспособление для подъема насосных штанг и подъемная пробка. Для бурения скважины буровой станок устанавливается расчетом верти- кально. Забуривание шнека происходит на первой передаче. От двигателя «Дружба-4» (МП-5 «Урал»), движение через центробежную фрикционную муфту сцепления передается на вал вращателя, сделан заодно с зубчатым коле- сом. Далее через зубчатое зацепление вращение передается на шпиндель, кото- рый передает вращение на шнеки. 87 Откачка воды производится с помощью насосной колонки, которая при- водится в действие, как от двигателя, так и вручную. Место для развертывания колодца выбирается с учетом наличия подзем- ных вод, а также во избежание недопустимой загазованности в жаркую безвет- ренную погоду не следует развертывать несколько буровых станков в выемках, расположенных на расстоянии ближе 30…40 м. Для бурения скважины буровой станок устанавливается расчетом верти- кально. Присоединяется к патрону вращателя шнек с буровым наконечником. Если грунт каменистый или мерзлый, то первый шнек необходимо забуривать с кондуктором. После забуривания шнека на глубину 15…20 см буровой мастер включает 3-ю передачу, бурение продолжается с равномерной подачей на за- бой. Для наращивания очередного шнека необходимо уменьшить обороты дви- гателя, поставить ручку переключателя передач в нейтральное положение, от- соединить шпиндель станка от шнековой колонны. Лебедкой поднять враща- тель. Очередной шнек ввинтить в забуренный до упора спиралей и присоеди- нить к шпинделю вращателя. Бурение с наращиванием шнеков ведется до вы- хода на поверхность водоносной породы и как правило, продолжается до водо- упора. По окончании бурения надо перейти к подъему шнековой колонны и установке водоприемного устройства. Для этого колонну шнеков извлекают из скважины. Присоединяют водоприемное устройство к шнекам и вручную опус- кают в пробуренную скважину до упора. Устанавливают вращатель на место и продолжают бурение до заглубле- ния водоприемного устройства в водоносный пласт; последний шнек забурива- ется так, чтобы на поверхности остались три его витка. Далее, с использовани- ем подкладной вилки, с последовательным наращиванием опустить в скважину штанги; первой должна быть специальная штанга; последняя штанга должна выступать из колонны шнеков примерно на один метр. Замкнуть штангами ша- риковый замок. Собрать и установить на место приспособление для обнажения фильтра, с помощью элеватора и лебедки поднять колонну шнеков на 580 мм (до упора). Снять приспособление для обнажения фильтра, поднять колонну до 88 выхода второго шнека и первую насосную штангу, а затем и вторую штангу. Поставить насосную колонну и шпиндель вращателя соединить с помощью па- трона для откачки с выходным валом насосной колонки. Демонтаж оборудования начинается с разборки насоса, затем поднимает- ся шнековая колонна. Если для срыва колонны с места недостаточно усилия ле- бедки, то применяется приспособление для срыва шнеков. Рабочая площадка пункта полевого водоснабжение на механизированном шнековом колодце МШК-15 (рис. 32) оборудуется при наличии грунтовых вод, залегающих в крупном и среднезернистом песках на глубине до 15м. Рис.32. Рабочая площадка пункта добычи и очистки водына механизированном шнековом колодце МШК-15 1 – маскировочный комплект МКТ; 2 – резервуар РДВ-1500; 3 – механизированный шнековый колодец МШК-15; 4 – траншея; 5 – ёмкость Колодец МШК-15 может устанавливаться в траншее, ходе сообщения, котловане или на поверхности земли. Оборудование рабочей площадки расчетом 3-4 человека и землеройной машиной ПЗМ-2 может быть выполнено за 2-4 часа. Производительность пунк- та добычи и очистки воды – 15 м 3 в сутки. Пункт добычи и очистки воды об- служивается расчетом из двух человек. В состав установки для добычи воды УДВ-15(25) входят буровое обо- рудование и оборудование для очистки воды. 89 Буровое оборудование установки включает: буровой агрегат; насосную колонку; водоприемное устройство; буровой инструмент; вспомогательное оборудование. Оборудование для очистки воды включает: резервуары для воды РДВ-5000 и РДВ-1500; два фильтра ТУФ-200 (ПФ-200); два насоса БКФ-4 (Р 1.6-20). Весь комплект установки УДВ-15(25) размещен в двух отсеках кузова одноосного прицепа ТАПЗ-755 и под платформой прицепа (только УДВ-15). В переднем отсеке располагается оборудование для очистки воды, а в заднем – буровое оборудование. УДВ-15 отличается от УДВ-25 количеством шнеков и местом их распо- ложения. В заднем отсеке на раме установлен буровой агрегат. Рама перемещается в направляющих, которые крепятся болтами к полу прицепа и имеют продольные пазы на вертикальных стенках. В транспортном положении агрегат сдвинут внутрь прицепа, в рабочем – выдвинут назад. В каждом положении рама фиксируется четырьмя винтами в направляющих. Буровой агрегат состоит из трансмиссии, откидной рамы и двигателя. Трансмиссия предназначена для передачи движения от двигателя к буро- вому инструменту. Она включает: планетарный редуктор, коробку передач и подач, шпиндельный узел, механизм управления. Откидная опорная рама служит для передачи на грунт усилий, возника- ющих при бурении и извлечении шнеков, а также используется при установке приспособления для обнажения фильтра и насосной колонны. Она состоит из двух трубчатых опор и подкоса. 90 Двигатель служит источником энергии. На установке применяется двига- тель УД-25, четырехтактный, карбюраторный, двухцилиндровый с воздушным принудительным охлаждением. Мощность двигателя 6 кВт при частоте враще- ния коленчатого вала двигателя. Масса сухого двигателя – 53 кг. Топливо – бензин А-72. Насосная колонка, водоприемное устройство, буровой инструмент и вспомогательное оборудование установки УДВ-15(25) и колодца МШК-15 по назначению и конструкции в основном одинаковы и отличаются только разме- рами. Однако проходка скважины отключается от проходки скважины МШК-15 тем, что заглубление бурового инструмента осуществляется принудительным способом и бурение производится сразу водоприемным устройством, что со- кращает сроки оборудования скважины. Бурение скважины осуществляется последовательным наращиванием шнековой колонны до выхода на поверхность водоносной породы и, как прави- ло, продолжается до водоупора. После этого вращатель отсоединяется от шне- ковой колонны, поднимается вверх и в колонну вручную опускаются специаль- ная, а затем остальные насосные штанги. Затем монтируется приспособление для обнажения фильтра, и подъемом шпинделя на 500 – 600 мм производится обнажение фильтра. Вместо приспо- собления для обнажения фильтра устанавливается насосная колонка, при этом шток колонки соединяется с насосной штангой, переходник колонки вворачи- вается в муфту шнека, а шестигранный хвостовик колонки соединяется со шпинделем бурового станка. Откачка воды может вестись двигателем или вручную с помощью специ- ального рычага, закрепляемого на боковом шестигранном хвостовике насосной колонки. При работе установки давление масла в двигателе должно быть не менее 0,15 МПа. Через 50 ч (при сильной запыленности воздуха через 25 ч) необхо- димо промывать фильтр двигателя. 91 Для развертывания установки выбирается горизонтальная площадка раз- мером 2х4 м, очищается от посторонних предметов и выравнивается. Установка располагается задним бортом к устью скважины, передний и задний домкраты ставятся в рабочее положение, дышло прицепа отсоединяется от транспортного автомобиля. С помощью домкратов платформа устанавлива- ется в горизонтальное положение. Буровой агрегат выдвигается по направляю- щим до отказа назад и фиксируется. Устанавливается откидная опорная рама, при этом под тарелки опор подкладывают деревянные подкладки. При бурении (в отличие от бурения МШК-15) вначале забуривается в грунт водоприемное устройство, а затем производится наращивание шнеков. Обнажение фильтра, монтаж насосной колонки и откачка воды произво- дится примерно в таком же порядке, что и для колодца МШК-15. Обнажение фильтра производится приспособлением для обнажения фильтра, которое имеется в комплексе установки. Демонтаж оборудования начинается с демонтажа насосной колонки. За- тем извлекаются по одному шнеки. Рабочая площадка пункта добычи и очистки воды на установках добычи воды УДВ-25 и УДВ-15 оборудуется при наличии грунтовых вод, залегающих в крупном и среднезернистых песках на глубинах соответственно 25 и 15 м. Установки УДВ-25 и УДВ-15 развертываются как на поверхности, так и в заранее отрытом котловане глубиной 2 м (рис.40). При развертывании установок на поверхности земли около них на вы- ровненных площадках устанавливаются резервуар РДВ-5000 для хранения за- паса чистой воды и резервуар РДВ-1500 для разбора воды в котелки и фляги, после чего отрываются укрытия для расчета (около установки) и для разбора воды (около резервуара РДВ-1500). С получением из скважины чистой воды заполняются оба резервуара. Та- ра для перевозки воды (кухни, автоцистерны и др.) обычно наполняется водой непосредственно от установки. 92 При дооборудовании пункта добычи и очистки воды для индивидуально- го разбора воды устраивается ниша для резервуара РДВ-1500, укрепляются крутости котлована и щелей и улучшаются подъездные пути. Рис. 33. Рабочая площадка пункта добычи и очистки воды на установке добычи воды УДВ-25 1 – резервуар РДВ-5000; 2 – установка УДВ-25; 3 – резервуар РДВ-1500; 4 – ручной насос; 5 – автоводоцистерна; 6 – укрытие для расчета Комплекты установок УДВ-25 и УДВ-15 позволяют также оборудовать рабочие площадки пункта полевого добычи и очистки воды на поверхностных источниках с использованием двух переносных фильтров ПФ-200 и ручных насосов. Для оборудования рабочей площадки с расположением установки в укрытии котлованного типа требуются отделение и экскаватор на 2-3 ч. Произ- водительность пункта добычи и очистки воды – 12 м 3 в сутки. Пункт добычи и очистки воды обслуживается расчетом из двух человек. |