8 (800) 350 - 01 - 91

Задать вопрос

Подземный способ осушения. Забивные фильтры

Подземный способ осушения: забивные фильтры

Фильтры для осушения

Назначение забивных фильтров — вскрыть и осушить водоносные пески, залегающие на расстоянии до 15 м от горной выработки. Такие фильтры обычно устанавливают из штрека или штольни в кровлю выработки для осушения песков кровли, залегающих непосредственно над пластом полезного ископаемого или отделенных от него прослоем глины небольшой мощности (рис. 1).

Установка забивного и аэрирующего фильтров

Рис. 1. Установка забивного и аэрирующего фильтров в кровлю и забивного фильтра в почву пласта:
1 — аэрирующий фильтр; 2 — забивной фильтр в кровле; 3 — кондуктор-сальник; 4 — гравийная засыпка; 5 — фильтр в почве; 6 — воздушная линия

Забивной фильтр представляет собой железную трубу диаметром 25–50 мм, реже 63 мм, вставляемую в скважину, пробуренную из штрека. Фильтр состоит из отрезков газовых тонкостенных труб длиной 1,2–1,5 м, соединяемых муфтами или ниппелями. Общая длина забивного фильтра равна расстоянию от кровли штрека до почвы водоносного пласта плюс 0,5–1,5 м.

Расстояние между фильтрами определяется расчетом или принимается по практическим данным. В среднем оно равно 10–30 м в зависимости от водопроницаемости и водоотдачи осушаемых пород. На участках понижений почвы водоносных песков и в зонах их большой водопроницаемости, а также вблизи тектонических нарушений, характеризующихся большей водообильностью, расстояние между фильтрами уменьшается. В местах резкого снижения мощности глин и предохранительного целика в кровле штрека для снятия опасных напоров создают узлы забивных фильтров (по два-пять фильтров в каждом). Сразу после вскрытия месторождения на участке работ первой очереди забивные фильтры устанавливают в большем количестве и на меньших расстояниях.

Верхнее звено фильтра, входящее в водоносный слой, имеет сверху оттянутый конец и перфорацию на длину до ¼ мощности водоносного слоя, но не менее 500 мм. Перфорация имеет вид круглых отверстий диаметром 3–4 мм или щелевых отверстий шириной 2–3 мм и длиной 20–100 мм. Фильтр не покрывается сеткой (рис. 2). Перфорированной части длиной 0,5–1,5 м практически достаточно для осушения водоносного пласта мощностью 5–10 м.

Забивной фильтр

Рис. 2. Забивной фильтр:
а — общий вид; б — развертка фильтра (d = 37 мм при скважности 7%). 1 — оттянутый конец фильтра; 2 — рабочая часть; 3 — глухая часть

При осушении мелко- и среднезернистых песков в Подмосковном угольном бассейне хорошо работают фильтры с отверстиями диаметром 2–3 мм. В крупнозернистых гравелистых песках диаметр отверстий может достигать 6 мм. Отверстия располагают в шахматном порядке или по прямоугольнику. Ниже приведено число круглых отверстий на 1 м длины фильтра при общепринятой скважности 5 и 7% (в числителе приведено число пор диаметром 3 мм, в знаменателе — диаметром 4 мм).

Диаметр фильтра 25 мм: 
при скважности 5% число отверстий 550/310, при скважности 7% число отверстий 780/440.

Диаметр фильтра 38 мм: 
при скважности 5% число отверстий 830/470, при скважности 7% число отверстий 1150/650.

Диаметр фильтра 50 мм: 
при скважности 5% число отверстий 1100/625, при скважности 7% число отверстий 1550/880.

Забивные фильтры в кровле устанавливают следующим образом. Предварительно в пласте полезного ископаемого и в вышележащих глинах проходят снизу вверх скважину. Бурение ее прекращают, когда расстояние от бура до почвы водоносного песка составит не более 15 см. По окончании бурения буровой инструмент сразу же извлекают и немедленно, во избежание сильного выноса песка, устанавливают фильтр так, чтобы в песках оказалась только его перфорированная часть. Для более плотного прилегания забивного фильтра к стенкам скважины, чтобы не происходило их размыва, на муфту, расположенную ниже почвы водоносного слоя, перед установкой фильтра навертывают плотный пеньковый сальник. Нижний конец глухих труб фильтра укрепляют в устье скважины при помощи деревянных клиньев и пакли. Проходка скважин для забивных фильтров глубиной 10 м и более осуществляется станками ДС-4, СБД-2 и др., а при малой глубине — вручную. Габариты станков позволяют использовать их в однопутной выработке, не мешая откатке.

Забивные фильтры устанавливают ближе к одной из сторон штрека, чтобы не мешать движению. Вода из забивного фильтра поступает самотеком в металлический трубопровод, или деревянный лоток, или по резиновому шлангу в дренажную канаву.

Забивные фильтры, несмотря на малые размеры, дают значительное количество воды: их дебит может колебаться от долей до 7 м³/ч и более. Радиус влияния забивных фильтров обычно не превышает 100 м. Максимальный дебит их устанавливается обычно в течение нескольких дней работы. В этот период в водоносном слое вокруг трубы фильтра формируется естественный песчаный фильтр. При дальнейшей работе фильтров по мере осушения пород дебит их постепенно уменьшается (рис. 3). Снижение дебита забивных фильтров продолжается до тех пор, пока водоносный горизонт не будет полностью осушен.

Продолжительность работы фильтров и осушения зависит от их числа и гидрогеологических условий участка. Осушение мелко- и тонкозернистых песков протекает медленно и длится от 6 до 12 мес. Средний срок действия забивного фильтра равен 3–4 мес.

Типичный график дебита забивного фильтра

Рис. 3. Типичный график дебита забивного фильтра

В первые часы работы через фильтры вместе с водой поступает 0,2–1 м³ песка. Вынос такого объема песка — нормальное явление. Около фильтра в водоносном песке образуется устойчивая каверна, заполненная водой, что обеспечивает приток дренируемой воды в горную выработку. Если объем и продолжительность выноса песка будут больше, то фильтр надо ликвидировать и заложить поблизости новый.

Свяжитесь с нами

Прикрепить файл

Поддерживаемые форматы файлов для загрузки:
gif, png, jpg, jpeg, pdf, doc, docs, xls, xlsx, txt
Ерлан Тимиргалиев Инженер-гидротехник

Спасибо за заявку!

Мы свяжемся с Вами ближайшее время.