Установка для осушения скважин

1728379

Изобретение относится к строительству и горному делу и может быть использовано для осушения обводненных взрывных сква. жин.

Цель изобретения — повышение эффек- 5 тивности осушения.

На фиг.1 изображена установка осушения; на фиг.2 — то же,; на фиг.3— схема насоса установки осушения.

Установка включает самоходную базу 1 10 с двигателем 2 внутреннего сгорания, установленного на базе 1 приводы компрессора

3 и генератора 4, ресивер 5. На установке смонтирован поворотный стреловой манипулятор 6 в сборе с гидроцилиндром 7. На 15 конце стрелового манипулятора 6 расположен отклоняемый гусек 8 с блоками 9 и в сборе с гидроцилиндром 10. На поворотном стреловом манипуляторе 6 установлены приводные барабаны 11, приводимые во 20 вращение гидромогарами 12. Барабаны 11 и блоки 9 установлены г;од равными углами один относительно другого, На приводные барабаны 11 намотаны шланги 13 и 14 для прокачивания соответственно воздуха и во- 25 ды, которые проходят через блоки 9 и подсоьт1няются к насосу 15 замещения.

Для предотвращения попадания кусков породы в скважину насос 15 снабжен воронкой 16. 30

Насос 15 замещения содержит корпус

17 с впускными клапанами 18. В верхней части корпуса 17 имеется штуцер для впуска и выпуска воздуха и штуцер для отвода откачиваемой воды, которые соединяются со 35 шлангами 13 и 14. Шланг 14 сообщается с трубой 19, расположенной внутри корпуса

17. и соединенной с полостью насоса 15 через обратный клапан 20, В пневмоэлектросистему управления 40 насосом 15 встроены электропневмоклапан

21 с реле 22 времени, установленные в с«стеме подачи воздуха от компрессора 3. и электропневмоклапан 23 с реле 24 времени, установленные в системе сброса воздуха, 45

Для управления манипулятором б установка снабжена гидросистемой и пультом управления.

Устройство работает следующим образом. 50

Установку с помощью самоходного шасси 1 перемещают к обводненным скважинам, останавливают и включают компрессор 3 и генератор 4, используя двигатель

2 внутреннего сгорания. 55

Иэ транспортного горизонтального положения насос 15 устанавливают в вертикальное рабочее и размещают его над центром скважины. При этом поиск скважины осуществляют, поворачивая стреловой манипулятор 6 гидроцилиндром 7 в горизонтальной плоскости и гусек 8 гидроцилиндром 10 вертикальной плоскости.

После установления насоса 15 над скважиной включают гидромоторы 12 барабанов

1 t. Шланги 13 и 14 начинают разматываться и, огибая блоки 9, параллельно опускаются в скважину вместе с насосом 15, Как только насос 15 проходит устье скважины, в нем размещают воронку 16; предохраняя скважину от попадания кусков породы.

Поскольку приводные барабаны 11 на поворотном манипуляторе G установлены под углом один к другому и блоки 9 расположены на конце гуська 8, то происходит параллельное опускание шлангов 13 и 14 в скважину, что исключает их взаимное сплетение, трение о стенки воронки 16, преждевременный износ и осыпание стенок скважины.

В процессе погружения насоса 15 в скважину с водой открывают впускные клапаны 18 и вода заполняет полость насоса 15, При этом вытесняемый водой воздух из насоса 15 через электропневмоклапан 23 идет на сброс. Открывают обратный клапан 20. и трубопровод 19 со шлангом 14 заполняется водой.

После погружения насоса 15 на дно скважины отключают гидромоторы 12 приводных барабанов 11 и включают систему управления электропневмоклапанами 21 и 23.

При этом электропневмоклапан 23 закрыт, а электропневмоклапан 21 открыт и воздух из ресивера 5 поступают по шлангу

13 в корпус 17 насоса, вытесняя воду через обратный клапан 20 по трубе 19 и шлангу 14 на сброс.

В процессе вытеснения воды впускные клапаны 18 закрыты, Вытеснение воды из насоса 15 осуществляют до момента срабатывания реле 22 времени и закрытия электропневмоклапана

21. Электропневмоклапан 23 при этом открывается, сообщая заполненный воздухом корпус 17 насоса 15 с атмосферой, Под давлением воды впускные клапаны 18 открываются и корпус 17 заполняется водой о момента срабатывания реле 24 времени. при срабатывании которого закрывается электропневмоклапан 23, открывается электропневмоклапан 21 и включается реле,22 времени. Воздух из ресивера 5 поступает в корпус 17 насоса 15, и процесс замещения повторяется до полного осушения скважины.

Реле 22 и 24 времени электропневмоклапанов 21 и 23 позволяют проводить pery1728379 б1Ф Г5Ю 21 лировку и устанавливают нужный цикл работы насоса 15 в зависимости от производительности компрессора 3.

После осушения скважин включают гидромоторы 12 приводных барабанов 11 и насос 15 поднимают из скважины. При этом компрессор 3 и генератор 4 продолжают работать.

Использование установки позволяет за счет ее простой и надежной конструкции быстро и эффективно осушать обводненные взрывные скважины.

Формула изобретения

Установка для осушения взрывных скважин, включающая установленные на самоходной базе с двигателем внутреннего сгорания приводы компрессора и генератора, ресивер, стреловой манипулятор с блоками, приводными барабанами и шлангами

5 для воздуха и воды в сборе с насосом замещения и пневмогидроэлектросистему управления им, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности осушения, стреловой манипулятор

10 снабжен отклоняемым гуськом, а пневмогидроэлектросистема насоса — электропневмоклапанами с реле времени, барабаны и блоки установлены под равными углами один относительно другого, при15 чем блоки размещены на конце гуська, 1728379

Составитель А. Зуенко

Техред М,Моргентал

Редактор Н. Лазаренко

Корректор Л. Бескид

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина-, 101

Зака.з 1385 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

findpatent.ru

Зарядная, забоечная машина, путепереукладчик, для перевозки ВВ, осушение скважин.

krommos.narod.ru

Установка для осушения взрывных скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) 431 А2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

| (61) 1032111, (2 1) 39 7 704 1/22-03 (22) 19. 11. 85 (46) 07.08.87. Бюл, Ô 29 (71) Фрунзенский политехнический институт (72) Г. К, Ахтулов, Ю. П. Педан, А, Д. Токоев, В. И. Дуденко, В, И. Нифадьев, П, П, Ольферт и А. И. Дегтярев (53) 622.235,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 10321 | 1, кл. Е 02 0 19/10, 1982, (su

1328431 рующего вещества (ПГВ). Насадок 5 снабжен вращающимся рыхлителем (Р)

23 с внутренней полостью и с рыхлительным элементом 27 в виде крылатки в донной части, На боковых стенках P

23 закреплены лопасти 25, в которых выполнены радиальные отверстия. Опорами вращения P 23 служат корпус насадка 5 в нижней части и в верхней части патрубок 22 ° Через него во виутрепнюю полость Р 23 поступает

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано для . еханизации заряжания обводненных

:.кважин при ведении буровэрывных ра1т на карьерах и является усовершен1 с вованием изобретения по авт ° св, Ф 1032111.

Целью изобретения является улучшение качестве очистки обводненных скважин за счет рыхления слежавшегося бурового шлама в донной их части, На фиг. 1 приведена предлагаемая установка, общий вид; на фиг, 2— принципиальная схема установки; на фиг, 3 — пеногенерирующий насадок с> рыхлителем.

Установка для осушения взрывных скважин включает самоходную базу 1 с двигателем 2 внутреннего сгорания, установленные на ней приводной реверсивный барабан 3 с навитым на нем шлангом 4 с пеногенерирующж

Внутри шланга 4 коаксиально с ним размещен рукав 8, одним концом выходящий в насадок 5, а другим — соединенный с емкостью 7 посредством гидросистемы подачи пенообраэующего рараствора, включающий трубопровод 9 с подвижным уплотнением 10, регулировочный кран 11 и насос 12, Шланг 4 противоположным от насадка 5 концом соединен с выхлопной трубой 13 двигателя 2 внутреннего сгорания посредсч вом трубопровода !4 с подвижным уплотнением !5 и переключателем 16 rasovor o потока, В трубопроводе 14 усПГВ, При осушении С выхлопные газы, попадая через отверстия 29 в насадок 5, раскручивают лопасти 25, Крылатка 27, вращаясь, производит рыхление донных отложений, При подаче ПГВ в насадке 5 образуется смесь горячего газа с ПГВ, которая при контакте с водой создает на дне С пеногазовую подушку, Она движется вверх по С и выталкивает из нее воду. 1 з. п, ф-лы,3 ил.

2 тановлена форсунка 17, соединенная с емкостью 6 посредством гидросистемы подачи воды, включающей трубопровод

18, регулировочный кран 19 и насос

20, В пеногенерирующем насадке 5 установлен с возможностью вращения на подшипнике 21 качения и патрубке 22 рыхлитель 23, Рыхлитель 23 выполнен в виде стакана 24, полость которого сообщена через патрубок 22 с полостью рукава 8, причем со стороны патрубка 22 на внешней поверхности стакана 24 закреплены лопасти 25, Между корпусом насадка 5 и дном стакана 24 размещено уплотнение 26, Ко дну стакана 24 прикреплен рыхлитель-. ный элемент 27 в виде крылатки, В стакане 24 вь!полнены нерадиальные сквозные отверстия 28, В пеногенери2" рующем насадке 5 выполнены отверстия

29 и установлена опорная крышка 30, Установка для осушения взрывных скважин работает следующим образом, 25 Установку подводят к заполненной водой скважине, устанавливают переключатель 16 газового потока в положение, при котором выхлопные газы от двигателя 2 внутреннего сгорания по трубопроводу 14 поступают через полый вал барабана 3 и полость шланга

4 в пеногенерирующий насадок 5, Одновременно включают насос 20 для подачи воды в поток выхлопных газов.

Регулировкой подачи воды устанавливают оптимальную температуру выхлопных газов. Выхлопные газы, попадая, в пеногенерирующий насадок 5 через отверстия 29, раскручивают лопасти

13284

25 рыхлителя 23. Оператор включает привод барабана 3 и опускает шланг 4 с рукавом 8 и пеногенерирующим насадком 5 на дно скважины. Крылатка .5

27 рыхлителя 23, вращаясь, производит рыхление донных отложений в скважине. Затем оператор включает насос

12 для подачи пенообразующего раствора, который, проходя по рукаву 8, попадает через патрубок 22 в полый корпус 24 (стакан) рыхлителя 23 и через нерадиальные отверстия 28 в пеногенерирующий насадок 5. Проходя через отверстия 28, пенообразующий раствор . создает дополнительный крутящий момент за счет реактивного истечения жидкости и тем самым интенсивнее раскручивает крылатку 27. В пеногенерирующем насадке 5 образуется смесь горячего 2 газа с пенообразующим веществом, которая при контакте с водой создает на дне скважины пеногаэовую подушку, Пеногазовая подушка под действием нагнетаемого газа движется вверх по 25 скважине и выталкивает из нее воду.

При этом благодаря интенсивному рых Ъ

4 лению происходит более качественная очистка донной части скважины.

Формула изобретения

1, Установка для осушения взрывных скважин по авт. св, Р 1032111, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества очистки обводненных скважин за счет рыхления слежавшегося бурового шлама в донной их части, пеногенерирующий насадок установки снабжен вращающимся рыхлителем с внутренней полостью, с рыхлительным Ълементом в донной части и лопастями на боковых стенках, в которых выполнены радиальные отверстия, при этом опорами вращения служат корпус насадка в нижней части и в верхней части патрубок, через который во внутреннюю полость рыхлителя поступает пеногенерирующее вещество.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что рыхлительный элемент выполнен в виде крылатки. (328431

Составитель А, Бышарь

Редактор И, П1улла Техред И.Верес

Корректор В, Гирняк

Заказ 3459/32 Тираж 606

ВИПМИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

ii363ç„ Еоскна, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписио е

Пр. " бедственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4

findpatent.ru

Устройство для осушения скважин

„„SU„„1154462

C0I03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А.1Ш E 21 С 37/12; Е 02 D 19/00

Ф ъ.«Г

Ь

4ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,К

là

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ (21) 3648046/22-03 (22) 30.09.83 (46) 07 ° 05.85. Бюл. У 17 (72) С.В. Мартыненко, А.М. Вейсебаев, В.Г. Раузин, Н.Г. Ермаченкова и О.И. Апимбаев (71) Казахский политехнический институт им. В.и. Ленина (53) 622.235(088 ° 8) (56) 1. Ахтулов Г.К. и др. Разработка и испытания установки с погружным насосом для осушения взрывных скважин. Сб. Научные труды. Совершенствование процессов на открытых . горных работах. Фрунзе, 1981, с.39.

2. Авторское свидетельство СССР

9 310047, кл. Е 21 С 37/12. (54) (57) 7CTPOACTBO jPIH OCYHIEHKH

СКВАМИН, содержащее осушающий шланг с эластичными кольцами с радиальными разрезами, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и обеспечения чистоты скважины за счет удаления шлама, устройство снабжено герметизатором устья и водоотводящей трубой с эрлифтом., эластичные кольца со стороны выходного отверстия шланга снабжены эластичной пленкой, при .этом осушающий шлан" пропущен через водоотводящую трубу и между эластичными кольцами перфорирован.

11 54462

Изобретение относится к области взрывных работ и может найти применение в горном деле при разработке обводненных месторождений открытым способом, методом скважинных заря5 дов.

Известна установка для осушения обводне нных скважин УОС-ПН-1, рабочим органом которой является погружной электрический насос. На шасси прицепа установлены барабан для навивки шланга с электродвигателем, механизм наводки рабочего органа на скважину, бензоэлектрическое устройство типа AS-4-Т/400, водометное устройство и пульт управления Р13.

Эта установка имеет низкую производительность, которая резко падает с увеличением глубины скважины. Кроме того, из-за конструктивных особен- . ностей насоса скважина не очищается от шлама и в ней остается до 0,8 м воды в перебуре.

Известна также установка для осушения скважины, вклю чающая осушающий шланг с эластичными кольцами с радиальными разрезами (2 1.

Однако известная установка сложна . по конструкции, так как вследствие ЗО использования для осушения скважин

ПАВ требуется специальное дозирующее устройство для смешивания ПАВ с пото-. ком сжатого воздуха, а также панель контрОлънО Hзмерительных приборОв уровня раствора ПАВ в баке. Для устанонки воронки, отводящей использованный раствор ПАВ, применяется специальное гидромеханическое устройство, позволяющее располагать воронку под любым углом к машине на расстоянии

2,2 м от нее. Эксплуатационная производительность осушающей машины невелика ввиду выхода из устья скважины пенообразующего вещества, которое, загрязняя почву карьера, в итоге,снижает производительность зарядных работ. Кроме того, устройство не удаляет из скважин шпам, который, скапливаясь в скважине, уменьшает ее объем, 5О вследствие чего фактический объем скважины не соответствует паспортному режиму.

Целью изобретения является повышение производительности и обеспечение чистоты скважины путем удаления шлама.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для осушения скважин, содержащее осушающий шлан с эластичными кольцами с радиальными разрезами, снабжено герметизатором устья и водоотводящей трубой с эрлифтом, эластичные кольца со стороны выходного отверстия шланга снабжены эластичной пленкой, при этом осушающий шланг пропущен через водоотводящую трубу и между эластичными кольцами выполнен перфорированным.

На фиг. 1 изображен агрегат, общий вид; на фиг. 2 — разрез осушающего оборудования по оси скважины.

Агрегат для осушения скважин монтируется на автомобильном шасси 1 (фиг. 1) н состоит из бункера 2 для сбора откачиваемых воды и шлама, гидравлического крана-стрелы 3, барабана с приводом 4 для осушающего шланга 5, компрессора 6 и погружного устройства 7, которое опускается в обводненную скважину 8 (фиг. 2).

Погружное устройство включает герметизатор устья скважины, который состоит из обсадной трубы 9 и эластичной пневмокамеры 10, куда по трубопроводу 11 подается сжатый воздух.

В герметизаторе установлена водоотводящая труба 12 с системой аэрлифта в виде пневмопровода 13 с соплами 14.

Через водоотводящую трубу 12 пронущен осушающий шланг 5, конец которого выполнен с перфорационными отверстиями 15 и снабжен эластичными кольцами 16 с радиальными разрезами.

Наружный диаметр колец 16 близок диаметру скважины. Снизу кольца 16 снабжены эластичной пленкой 17 и опираются на свободно установленные разделительные шайбы 18. Движение колей по осушающему шлангу ограничивается опорными шай ми 19 и 20.

Осушение скважин с помощью агрегата осуществляется следующим образом.

Агрегат подъезжает к скважине 8 и с помощью крана-стрелы 3 ориентирует погружное устройство 7 над ее устьем. Затем барабаном 4 начинают опускать в скважину осушающий шланг

5 и обсадную трубу 9 до глубины, при. которой эластичная пневмокамера 10 достигает ненарушенной части скважины (2-3 м}. С помощью компрессора 6 подают сжатый воздух по шлангу 11 в пневмокамеру 10, которая, наполняясь сжатым воздухом, расширяется и герметизирует устье скважины. Обсадная труба 9 удерживает пневмопрабку при

1154!

О ее установке и предохраняет устье скважины от разрушения в период осушения. Далее продолжают опускать осушающий шланг 5, который под действием силы веса концевой части погружается в воду. Так как эластичные кольца 16 имеют радиальные разрезы, кольца свободно огибаются от стенок скважины, не препятствуя погружению осушающего шланга 5. При этом эластичные кольца снизу снабжены сплошной эластичной пленкой, что, не изменяя гибкости колец, препятствует прохождению сжатого воздуха через разрезы. При достижении дна скважйны по осушающему шлангу подают сжатый воздух, который через перфорационные отверстия 15 поступает в нромежутки между эластичными кольцами 16, поджимая к ним снизу Эластичную плен- 2б ку 17, которая перекрывая радиальные разрезы колец 16, препятствует утечке по ним сжатого воздуха, так что весь сжатый воздух устремляется между кольцами и стенками скважины. Та- gg ким образом, эластичные кольца 16 с помощью шайб 18-20 превращаются

B упругий пневмопоршень, который под действием сжатого воздуха снизу вытесняет воду и шлам из скважины 8 по водоотводящей трубе 12 в бункер 2.

При этом по кольцевому зазору между кольцами и скважиной прорывается сжа462 4 тый воздух, очищает стенки скважины от шлама, аэрирует воду и способом аэрлифта увлекает ее в отводящую трубу 12, в которой для уменьшения сопротивления движению воды и шлама на изгибе с внутренней стороны выполнена система аэрлифта — сопла 14 с пневмоприводом 13. При движении осушающего шланга 5 с кольцами 16 вверх вода окончательно выдавливается в отводящую трубу 12, из которой под действием сжатого воздуха удаляется в бункер 2. Осушающнй шланг наматывается на барабан. Сжатый воздух из пневмопробки сбрасывается в атмосферу и погружное устройство извлекается из скважины. Агрегат переезжает на следующую скважину. При заполнении бункера 2 агрегат транспортирует извлеченные воду и шлам за пределы карьера и сбрасывает в отвал.

Предлагаемый агрегат, обладающий более простой конструкцией по срав-. нению с насосными и использующими ПАВ машинами, обладает высокой эксплуатационной производительностью (до 130 скважин в смену — 6 ч), при этом после осушения в скважине остается 0,2м воды. Благодаря тому, что предлагаемый агрегат одновременно с осушением очищает скважины от шлама выдержива-. ется соответствие объемов скважин паспортному режиму, 1154462 Cw. Йю/уд

1 доРа

Шлам

Составитель С. Кошколда

Техред Ж. Кастелевич Корректор Е Сирохман

Редактор В. Иванова

Заказ 2658/31 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

findpatent.ru

Осушитель бурового шлама | Нефтесервисная компания «Акрос»

ПРИМЕНЕНИЕ

Осушитель шлама нашел широкое применение при строительстве скважин, как на море, так и на суше, где приоритетной задачей явля­ется осушение шлама и отделение раствора на углеводородной основе из шлама и возврат его в активную систему.

ПРОБЛЕМЫ

Более строгие нормативы по сбросу шлама оказали давление на нефтедобывающие компании и буровых подрядчиков в плане снижения объема шлама и восстановления высококачественных и дорогостоящих буровых жидкостей для повторного использования.

РЕШЕНИЕ

Осушитель шлама имеет совре­менную конструкцию, позволяющую об­рабатывать различные объемы шлама и жидкостей, в среднем до 60 тонн  шлама в час. Содержание углеводородной базы в осушенном шламе, сбрасываемом из осу­шителя, обычно составляет < 5-6% от первоначального веса.

ЭКОНОМИЧНОСТЬ

Осушитель шлама повышает об­щую рентабельность, сокращая объемы осушенного шлама для утилизации и вос­станавливая ценные буровые жидкости для повторного использования. Эффекти­вен при работе с буровыми растворами на углеводородной и синтетической основах.

ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

Осушитель шлама сокращает объ­емы отходов, существенно снижая затраты на утилизацию. Стремясь повысить охрану окружающей среды, нефтедобыва­ющие компании нуждаются в таких меха­низмах по контролю твердой фазы, которые выведут процедуру отделения жидкостей от шлама на новый уровень. Осушитель шлама включает в себя центрифугу с высокоскоростной вертикальной корзи­ной, которая обеспечивает максимальное отделение жидкости от твердой фазы при большом объеме обработки. Это дает неф­тедобывающим компаниям важное пре­имущество и помогает соответствовать очень строгим нормативам по охране ок­ружающей среды при сбросе шлама  в шламовый амбар.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Производительность¹	30-50 тон/час
Скорость вращения	900об/мин / 1200об/мин
Сила G	20G / 750G
Мощность основного двигателя	55кВт
Типоразмеры сеток	0.25/0.35/0.5мм
Остаточное содержание углеводородов в конечном продукте²	5-15 %
Вес	5900 кг
Габариты: ДхШхВ	2750х2130х1800мм

1. Фактическая производительность установки зависит от процентного содержания твердой фазы, плотности загружаемого продукта и условий работы установки.

2. Остаточное содержание углеводородов в конечном продукте зависит от различных факторов, характерных для конкретных условий бурения.

МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ОСУШЕНИЯ ШЛАМА

Для обеспечения возможности интеграции осушителя шлама в технологический процесс минимизации отходов бурения в условиях ограниченного пространства в циркуляционной системе в районах с умеренным холодным и холодным климатом специалистами нашей компании была разработана мобильная установка осушения шлама. 

Мобильная установка представляет собой обогреваемый модуль со смонтированными внутри осушителем шлама, емкостью для фугата, промывочным и перекачивающим насосами, разгрузочным винтовым конвейером, системами вентиляции, освещения и управления.

www.akros-llc.com

Обзор способов осушения с поверхности земли или с уступов карьера

На выбор способа осушения и частоты расположения дренажных сооружений влияют физико-механические и водные свойства пород, число водоносных горизонтов, подлежащих осушению, и глубина их залегания, тип запасов подземных вод, участвующих в обводнении, и водопроницаемость осушаемых пород. При этом надо учитывать условия вскрытия и систему отработки месторождения.

Исходя из этих показателей и степени обводненности месторождений установлены четыре категории сложности условий осушения: простые, средней сложности, сложные и очень сложные.

Простыми условиями осушения отличаются месторождения, сложенные устойчивыми некарстующимися скальными и полу-скальными породами, в которых распространен один, реже два водоносных горизонта в основном незначительной водопроницаемости. Подземные воды на этих месторождениях легко дренируются, так как вмещающие их устойчивые трещиноватые породы не подвержены смещению, оплыванию, суффозии и пучению независимо от степени их водопроницаемости. Строительства специальных сооружений для осушения этих месторождений обычно не требуется. В шахтах подземные воды дренируются непосредственно горными выработками с откачкой воды на поверхность насосами шахтного водоотлива (угольные шахты Донбасса и Кузбасса). На карьерах горные работы могут проводиться с открытым водоотливом, обеспечивающим откачку подземных и поверхностных вод, поступающих в карьер. Для сбора и отвода воды применяют простейшие дренажные сооружения в виде дренажных траншей (канав) и водоотливных шурфов.

В районах с длительной и суровой зимой (Урал, Сибирь) при подтоплении подземными водами забоя карьера возникают наледи, обмерзают железнодорожные пути и смерзаются разрабатываемые породы, что усложняет работу экскаваторов и снижает их производительность. В этих районах и на месторождениях, сложенных устойчивыми породами, для осушения следует использовать редкую сеть дренажных установок, так как откачка в одном пункте позволяет осушить значительную площадь скальных пород. Наиболее эффективный способ осушения в таких условиях — заложение небольшого числа водопонижающих скважин. Он успешно применяется на ряде карьеров, в том числе на Веселовском, Волчанском и Харанорском угольных, Ахтенском и Сухоложском железорудных.

Так, на Волчанском угольном месторождении (Северный Урал) отработка карьера № 4 проводилась при работе двух-трех водопонижающих скважин. Для осушения песчаников и углей на Веселовском карьере (Северный Урал) была создана система водопонижающих скважин, расположенных в ряд впереди фронта горных работ на рабочем борту карьера. При подработке верхним уступом карьера первого ряда скважин включались в работу скважины второго, затем третьего и т. д. Одновременно работало до 13 водопонижающих скважин с суммарным расходом 280 м³/ч.

Обводненные месторождения, сложенные переслаивающимися неустойчивыми песчано-глинистыми или устойчивыми скальными и полускальными породами, устойчивыми породами, прикрытыми толщей неустойчивых песчано-глинистых, а также карстующимися или сильно раздробленными тектоническими нарушениями породами, по условиям осушения являются сложными. На этих месторождениях осушение проводят в полном объеме, обеспечивающем нормальные условия ведения горных работ.

При открытом способе разработки полезного ископаемого применяют поверхностный, подземный и комбинированный способы осушения. Кроме того, принимают меры для защиты карьера от поверхностных вод.

Поверхностные способы осушения

К способам осушения с поверхности земли или с уступов карьера относят следующие: 1) глубокий дренаж водопонижающими или поглощающими скважинами; 2) ярусное (ступенчатое) осушение; 3) горизонтальный дренаж неглубокого заложения; 4) горизонтальный дренаж в откосах карьера.

Глубокий дренаж системой водопонижающих скважин широко применяется в горной промышленности. Наиболее эффективно его использование для снятия высокого напора водоносного горизонта большой мощности, залегающего в почве пласта полезного ископаемого и сложенного устойчивыми породами. Водопонижающие скважины широко применяются и для осушения водоносных рыхлых пород, залегающих в кровле и почве разрабатываемых пластов, при коэффициенте фильтрации осушаемых пород более 2 м/сут и глубине отработки в пределах 300–500 м.

Глубокий дренаж заключается в откачке воды из водоносных пластов, обводняющих карьер, при помощи скважин, оборудованных погружными электронасосами и размещенных за технической границей карьера для постоянного дренажа, а также на рабочих бортах, уступах и дне карьера для временного дренажа.

Осушение водопонижающими скважинами не требует больших капитальных затрат. Для создания системы таких скважин требуется мало времени. Путем изменения числа и положения скважин можно легко обеспечить требуемое снижение подземных вод на отдельных участках в процессе эксплуатации.

К недостаткам глубокого дренажа прежде всего следует отнести большие эксплуатационные расходы, высокую энергоемкость откачки воды, значительное число обслуживающего персонала, сложность централизованного отвода воды и частый выход из строя насосов. Применение водопонижающих скважин не дает полного осушения: над подошвой безнапорного водоносного горизонта обычно остается слой воды, равный 15–35% его естественной мощности, в результате чего приходится откачивать воду, профильтровавшуюся через откос.

Обычно водопонижающие скважины рассчитаны на длительный срок работы. Закладывать их надо в понижениях почвы водоносного пласта или на участках повышенной трещиноватости и закарстованности.

Снижение эксплуатационных расходов возможно при бурении скважины большого диаметра (0,5–1 м), применении надежных высокодебитных насосов и фильтров улучшенной конструкции.

Практика показала, что применение водопонижающих скважин наиболее эффективно в хорошо проницаемых породах для осушения безнапорных водоносных горизонтов мощностью более 10 м c коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут и напорных — с коэффициентом фильтрации трещиноватых пород более 0,5 м/сут.

В случае превышения естественного уровня подземных вод, залегающих в кровле полезного ископаемого, над уровнем водоносного горизонта в почве для осушения вышележащих водосодержащих пород закладывают водопоглощающие скважины, по которым производится сброс воды в нижние горизонты.

Ярусное (ступенчатое) осушение применяют для временного понижения уровня грунтовых вод на глубину до 20 м. При этом закладывают несколько рядов скважин с последующей откачкой воды из них насосами, расположенными на уступах карьеров.

Этот способ осушения используют при создании котлованов, выездной и разрезной траншей карьеров. При ярусном осушении одновременно с осушением скважинами первого яруса производится выемка осушенного грунта на глубину 3–5 м, где монтируется второй ярус, и т. д. (рис. 1). Достоинствами ярусной установки являются легкость надзора за работой насосного оборудования и ее надежность, так как при выходе из строя одного яруса в работе находятся другие. К недостаткам этого способа относятся большой объем буровых и земляных работ и загромождение траншеи трубопроводами и насосами. Особенно густая сеть скважин и очень много времени (несколько месяцев) требуются для осушения тонко- и мелкозернистых глинистых песков и илистых грунтов, обладающих малыми коэффициентами фильтрации.

Рис. 1. Схема четырехъярусной (1–4) водопонижающей установки при вскрытии пласта угля

В угольной и горнорудной промышленности наиболее широкое распространение получили эжекторные иглофильтровые установки ЭИ-2,5 для осушения грунтов с малой водоотдачей и коэффициентом фильтрации 0,8–3 м/сут. При помощи установки ЭИ-2,5 можно снизить уровень грунтовых вод на глубину до 25 м.

Водопонижение в сложных гидрогеологических условиях при слоистом и неоднородном строении водоносной толщи слабой водопроницаемости обеспечивает эжекторная вакуумная водопонижающая установка (ЭВВУ). В сочетании с эжекторными иглофильтрами эта установка позволяет снизить уровень грунтовых вод на 10–12 м, а в сочетании с вакуумными концентрическими скважинами до 25 м.

При ярусном водопонижении для осушения песчаных и супесчаных грунтов с k = 2–10 м/сут и при необходимости понижения уровня воды одним ярусом до 5 м применяют передвижные водопонижающие установки иглофильтров (ЛИУ).

Горизонтальный дренаж неглубокого заложения применяют для осушения водоносных покровных отложений, расположенных над продуктивной толщей и содержащих основной обводняющий горизонт. Для создания такого дренажа закладывают водосборные открытые канавы (траншеи) или закрытые дрены. Если поверхность земли и водоупора осушаемых пород имеет достаточный наклон, то вода по дренам (канавам) отводится самотеком, в других случаях возникает необходимость в перекачке дренажных вод. Горизонтальный дренаж целесообразно применять при хорошей водопроницаемости обводненной покровной толщи и возможности отвода дренажных вод за пределы карьера самотеком. По расположению дрен в плане различают контурный (кольцевой), заградительный и систематический (параллельный) дренаж.

Контурный (кольцевой) дренаж, имеющий вид дрены, расположенной по всему периметру участка карьера, устраивают в том случае, когда подземные воды поступают к карьеру со всех сторон (например, при ведении открытых работ в речной долине).

Заградительный дренаж в виде дрены, расположенной вдоль какой-либо стороны карьера или двух смежных сторон, создают, чтобы оградить карьер и перехватить грунтовые воды на пути их движения от источника питания к карьеру. Источником питания может быть русло реки или подземный поток, движущийся со стороны водосборной площади.

Заградительный дренаж нередко закладывают на уступе карьера, вскрывающего слабообильный горизонт, в виде неглубокой открытой канавы в подошве водоносного слоя или закрытой дрены с дренажными трубами, обсыпанными песком и гравием. Такой же вид имеет прибортовый дренаж, закладываемый для обеспечения устойчивости нерабочего борта карьера, содержащего водоносный горизонт.

Горизонтальный дренаж в откосах карьера имеет вид горизонтальных дренажных скважин, закладываемых в рабочем и нерабочем бортах карьера для осушения вскрытых карьером водоносных песков. Скважины можно проходить параллельными рядами или веерообразными лучами. Это самый экономичный способ осушения бортов карьеров.

www.xn--e1aaitdso4b.xn--p1ai

Устройство для осушения нисходящих взрывных скважин

Использование: осушение взрывных скважин, при введении буровзрывных работ в обводненных горных породах. Сущность изобретения: трубчатый уплотнительный элемент из гибкого материала с закрепленным на его нижнем конце утяжелителем опускают в скважину. При достижении забоя скважины по трубе в полость уплотнительного элемента подают сжатый воздух. Сжатый воздух через срез трубы или отверстия и кольцевой зазор поступает в скважину. Находящийся в скважине шлам взвешивается, а уплотнительный элемент расправляется и прижимается к стенкам скважины. В скважине между ее забоем и уплотнительным элементом образуется воздушная камера. По мере подъема устройство вытесняет воду из скважины. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, а именно к устройствам для осушения нисходящих взрывных скважин, и может быть использовано при ведении буровзрывных работ в обводненных горных породах.