管井

第五章管井第一节管井的构造第二节管井的井群系统及其合理布局第三节管井和井群的出水量计算(略)*第四节管井的施工思考题地下水取水构筑物分类取水构筑物1.管井2.大口井4.辐射井3.复合井5.渗渠6.坎儿井•管井•定义：俗称机井，是地下水构筑物中应用最广的一种，适用于任何岩性与地层结构。•分类：按其过滤器是否贯穿整个含水层，分为完整井与非完整井。•组成：通常由井室、井壁管、过滤器及沉淀管(沉砂管)构成.第一节管井的构造管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成，见图5-3。当有几个含水层且各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井，见图5-3（b）。（a）单过滤器管井(b)双过滤器管井图6-2管井的一般构造1.1井室•作用：安装水泵，并维护其正常运行。•水泵类型：深井泵、潜水泵和卧式水泵。•井室的形式：地上式、地下式。井室:井室通常是保护井口免受污染、安装各种设备（如水泵机组或其他技术设备）以及进行维护管理的场所，井口要用优质黏土或水泥等不透水材料封闭，一般不少于3m，并应高出井室地面0.3～0.5m，以防止井室积水流入井内。井室外观井室内1.2井管井管也称井壁管，由于受到地层及人工填砾的侧压力，故要求它应有足够的强度，并保持不弯曲，内壁平滑、圆整，以利于安装抽水设备和井的清洗、维修。井管的构造与施工方法、地层岩石稳定程度有关，通常有如下两种情况：井管1井管2•井管（井壁管）:•材料：钢、铸铁、钢筋混凝土、石棉水泥、塑料等材料制成。•要求：钢管一段不受井深限制，铸铁和钢筋混凝土管的应用深度一般不能大于150～200m。•直径：井管的应按水泵类型、吸水管外形尺寸等确定，其内径一般应大于水泵下部最大外径lOOmm。•分类：异径井管和同径井管两类。（1）分段钻进时的异径井管构造d1d2dnh1h2井管段过滤器d1d2dn井管段过滤器井管段过滤器（a）（c）（b）图5-3(a)(b)(c)分段钻进时井壁管的构造(d)不分段钻进时的同径井管构造dn过滤器（2）不分段钻进时的同径井管构造（d）1.3过滤器(1)过滤器的作用、组成过滤器是管井的重要组成部分用以集水和保持填砾与含水层的稳定。它的构造、材质、施工安装质量对。它连接于井管，安装在含水层中，管井的出水量、含砂量和工作年限有很大影响，所以是管井构造的核心。过滤器名称进水孔眼的直径或宽度岩层不均匀系数岩层不均匀系数圆孔过滤器（2.5～3.0）d50（3.0～4.0）d50条孔和缠丝过滤器（1.25～1.5）d50（1.5～2.0）d50包网过滤器（1.5～2.0）d50（2.0～2.5）d5060102dd21060dd注：1．d60、d50、d10分别指颗粒中按质量计算有60%、50%、10%粒径小于这一粒径；2．较细砂层取小值，较粗砂层取大值。表5-1过滤器的进水孔眼直径或宽度（2）过滤器的分类由不同骨架和不同过滤层可组成各种过滤器。骨架过滤器〔图5-5（a），（b）〕、缠丝过滤器〔图5-5（c），（d）〕、包网过滤器〔图5-5（e）〕、填砾过滤器〔图5-5（f）〕。（a）圆孔（b）缝隙（c）缠丝（d）钢筋骨架（e）包网（f）填砾图5-5过滤器类型（3）过滤器的直径、长度过滤器的直径影响井的出水量，因此它是管井结构设计的关键。为保持含水层的稳定性，需要对过滤器的尺寸，尤其是过滤器的外径，进行入井流速的复核计算：(5-2)式中：D—过滤器外径（包括填砾厚度），m；Q—设计出水量，/s；L—过滤器有效长度（工作部分长度），m；n—过滤器进水表面有效孔隙度（一般按50％考虑）；v—允许入井流速，m/s。含水层的允许入井流速可用下式近似计算：其中k为含水层渗透系数，m/s。QDLvn3m（4）过滤器的安装部位滤器的安装部位影响管井的出水量及其他经济技术效益。因此，应安装在主要含水层的主要进水段；同时，还应考虑井内动水位探度。1.4沉淀管（沉砂管）沉淀管的作用是防止沉砂堵塞过滤器，其直径与过滤器一致，长度通常为2—10m，可按井深确定。第二节管井的井群系统及其合理布局•2.1管井的井群系统分类•按取水方法和集水方式分为：–自流井井群：–虹吸式井群；–卧式泵取水井群：–深井泵取水井群；•2.2井群的合理布局(1)水井的平面布局•径流条件良好的地区：——拦截地下径流为主，垂直其径流方向布置一至数个井排。•水源地靠近补给边界：——沿边界走向并垂直地下水的补给方向布置井群•地下径流滞缓的平原区——网络状或梅花形、圆形的布局形式。•导水性、贮水性极不均匀的基岩含水层——不应再拘于规则的布局形式。(2)水井的垂向布局–厚度小于30m的疏松含水层和大多数基岩含水层——完整井取水最合理，不存在垂向布局问题。–巨厚的多层含水层组——采用水井立体布局的分层取水方式–厚度很大的单层含水层——可谨慎地采用非完整井组的分段取水方式，–补给条件较差的水源地——采用分段取水需慎重(3)水井的井数和井距••井数——允许开采量(或设计总需水量)、井间距和单井出水量的大小。•井间距——井间干扰强度，一般要求井间水量减少系数不超过20％～25％。第四节管井的施工第三节管井和井群的出水量计算(略)*•管井施工：•管井施工建造一般包括凿井（钻凿井孔）、井管安装、填砾、管外封闭、洗井等过程，最后进行抽水试验。•4.1凿井（钻凿井孔）•方法：冲击钻进和回转钻进。•回转钻进：回转(正循环)钻进、反循环钻进和岩心回转钻进——根据泥浆流动方向或钻头类型分。•回转钻进共同点：泥浆循环护壁去屑、适用于各种岩层。•回转钻进不同点：(正循环钻进)是用吸泥泵将泥浆由沉淀池沿钻杆腹腔从钻头压入工作面上，在与岩屑混合后沿井壁和钻杆的环状空间上升至地面泥浆池内。•(反循环)则反之，泥浆由沉淀池沿井壁和钻杆的环状间流入井底，泥浆的回流依靠吸泥泵的真空作用，从钻头吸入沿钻杆腹腔上升流入沉淀池去屑。•钻进深度：钻进反循环——100m左右。4.2井管安装、填砾、管外封闭•井管安装、填砾和管外封闭应在井孔凿成后及时进行。4.3洗井和抽水试验•洗井的作用：消除凿井过程中井孔及周围含水层中的泥浆和井壁上的泥浆壁，同时还要冲洗出含水层中部分细小颗粒，使其周围含水层形成天然反滤层。•洗井的方法：有活塞洗井、压缩空气洗井和联合洗井等多种方法•抽水试验：是管井建造的最后阶段，目的在于测定井的出水量，了解出水量与水位降深值的关系，为选择、安装抽水设备提供依据，同时取水样进行分析，以评价井水的水质。4.4管井的验收•管井验收时，施工单位应提交下列资料：•1)管井施工说明书；•2)管井使用说明书；•3)钻进中的岩样。4.5管井的使用•管井使用应注意下列问题：1)抽水设备的出水量应小于管井的出水能力；2)建立管井使用卡制度；3)严格执行必要的管井、机泵的操作规程和维修制度；4)管井周围应按卫生防护要求保持良好的卫生环境和进行绿化。4.6管井出水量减少的原因及恢复和增加出水量的措施1)管井出水量减少的原因和恢复措施•原因一：管井本身——抽水设备、含水层填塞造成，•措施：更换过滤器、修补封闭漏砂部位、清除过滤器表面的泥砂、洗井等。•原因二：水源方面——长期超量开采、境内矿山捅水、新建水源地的干扰。•措施：变集中开采为分散开采；关停部分漏斗中心区的管井；开展矿山防治水工作，研究矿坑排水的综合利用；协调并限制新水源地的建设与开发；寻找、开发新水源；加强地下水动态的监测工作，实行水资源的联合调度和科学管理。2)增加管井出水量的措施A、真空井法：是将管井全部或部分密闭，进行负压状态下的管井抽水，达到增加出水量的目的。B、爆破法：适用于基岩井。通常将炸药和雷管封置于专用的爆破器内，吊入井中预定位置起爆，以增强基岩含水层的透水性C、酸处理法：适用于可溶岩地区，以扩大串通可溶岩的裂隙和溶洞，增加出水量。[1]管井是由哪几部分组成的？管井施工包括哪几个流程？[2]简述管井出水量减少的原因及恢复出水量的措施？思考题