3. Расчет и конструирование шахтных колодцев

3.1 Проектирование конструкции водоприемной части шахтного колодца, стволов и оголовков

Шахтный колодец представляет собой вертикальную выработку, поперечное сечение которой по сравнению со скважинами имеет большие размеры. Применение шахтных колодцев ограничено эксплуатацией водоносных горизонтов, залегающих на сравнительно небольших глубинах – обычно до 20-30м.

Оголовок колодца предназначен для защиты его от загрязненных поверхностных вод, а также для создания удобных условий поверхностных вод, а также для создания удобных условий для эксплуатации (подъема и разбора воды, наблюдений за состоянием и работой колодца). В местах с низкими зимними температурами устройства оголовка в сравнительно неглубоких колодцах необходимо также и для предотвращения промерзания воды.

Для предохранения колодца от обрушения и изоляции от загрязнений его стенки укрепляются и образуют ствол. Последний служит связующим звеном между надземной частью (оголовком) и водоприемной частью колодца, а также для размещения в нем водоподъемного оборудования.

Возвышение оголовка колодца над поверхностью земли по санитарным условиям принимают не менее 0,8м. Для предохранения от загрязнений оголовок перекрывают крышкой; над ним устраивают навесы или будки. Вокруг колодца (в земле) укладывают глиняный замок, а поверхность земли для лучшего отвода воды мостят или асфальтируют с уклоном в сторону от колодца. Оголовок и ствол должны быть непроницаемыми, чтобы поверхностная вода или грунтовая из самых верхних водоносных (неэксплуатируемых) горизонтов не могла проникать в колодец.

Водоприемная поверхность колодца в зависимости от глубины и других гидрогеологических условий залегания грунтовых вод может оборудоваться в стенах, на дне колодца или одновременно и там, и там. При поступлении воды в колодец через дно его оборудуют обратным гравийно-песчаным фильтром с несколькими слоями фильтрующего материала или пористой железобетонной плитой. При поступлении воды через стены колодца в них устраивают специальные окна, заполняемые гравием, пористыми фильтрующими блоками, гидрозатворными фильтрующими элементами.

При устройстве колодцев глубиной свыше 15-20м необходима искусственная вентиляция шахты; при наличии вредных газов вентиляция может потребоваться и в более мелких колодцах.

При мощности водоносного пласта менее 1,5м водоприемную часть колодца углубляют с целью увеличения запаса воды в нем.

В процессе проходки шахт приходится принимать и водоотлив. При небольшом притоке воды водоотлив может быть осуществлен бадьями, а при большом – насосами. В отдельных случаях может быть осуществлено предварительное водопонижение.

В зависимости от состава пород проходку шахты колодцев можно выполнять следующим образом: а) в породах сравнительно прочных, не обваливающихся (например, в сухих лессовидных суглинках и плотных глинах, мягких мергелях, мелах, мягких известняках и др.) – без временного крепления; б) в породах

менее прочных, т.е. не удерживающихся в вертикальной стенке, – с применением временного крепления; в) в породах неустойчивых – с одновременным устройством постоянного крепления.

Бетонные и железобетонные колодцы бывают трех типов: сплошные с набивкой опалубки, установленной в готовой шахте; из готовых бетонных и железобетонных колец; из готовых бетонных и железобетонных сегментов. В практике водоснабжения применяют главным образом колодцы, закрепленные железобетонными кольцами. Их делают круглыми, диаметром в свету 1,2м при толщине стенок не менее 12см.

◄Рис. 11 Конструкция несовершенного шахтного колодца из сборных ж/б колец.

а) план и разрез; б) деталь водоприемной части; в) телескопическая конструкция колодца;

1 – фильтр; 2 – кольца; 3 – вентиляционная труба; 4 – щебеночное крепление; 5 – глиняный замок; 6 – донная плита из пористого бетона; 7 – вкладыши из пористого бетона; 8 – гравийная подсыпка; 9 – металлическое кольцо опускного приспособления; 10 – тампон из бетона; 11 – щебень; 12 – гравий; 13 – песок; 14 – водоносный грунт.

Типовые проекты шахтных колодцев из сборных железобетонных колец с внутренним диаметром 1,0 м и толщиной стенки 0,08м предназначены для забора воды на глубине до 30м.

В устойчивых грунтах стык колец в стволе заделывают цементным раствором, а в песчаных грунтах, применяют специальные конструкции стыка, работающие на разрыв.

Водоприемная часть принята в виде кольца из пористого бетона, армированного такой же сеткой, что и обсадные

железобетонные кольца ствола колодца, причем для придания большей прочности в кольцах верхней и нижней частей имеются пояса из бетона. В нижней части колодца укладывают трехслойный обратный фильтр.