Menu

Studnie głębinowe wiercone

Wiadomości wstępne

Studnie wiercone stosowane są do ujmowania wód podziemnych z głęboko położonych warstw wodonośnych przykrytych warstwami gruntu nieprzepuszczalnego. Jest to obecnie najlepsze rozwiązanie dla gospodarstw domowych. W studniach wierconych woda ujmowana jest ze znacznie większych głębokości niż w studniach kopanych czy studniach z filtrem wbijanym. Zasoby wody w tych warstwach są znaczne, nie ma więc problemu z wydajnością studni. Woda ze studni wierconych jest mniej niż w innych studniach narażona na zanieczyszczenia. Studnia wiercona jest to głęboki otwór o niewielkiej średnicy wykonany w ziemi i zabezpieczony na całej długości ścianką z rur tworzącą przewód, którym podnosi się wodę czerpaną z głębi ziemi.
Elementami każdej studni są:
1) kolumna okładzinowa – zabezpiecza ściany otworu wiertniczego przed przedostawaniem się do wnętrza studni materiału ziarnistego, wykonywana jest z połączonych rur stalowych zabezpieczonych przed korozją,
2) kolumna filtrowa – jej zadaniem jest umożliwienie dopływu wody do wnętrza studni; składa się z:
− rury podfiltrowej – znajdującej się poniżej filtru i spełniającej rolę osadnika dla drobnych cząstek mineralnych, o długości 1 – 5 m,
− filtra właściwego – umożliwia dopływ wody z warstwy wodonośnej do wnętrza studni,
− rury nadfiltrowej – służącej do wykonania uszczelnienia między nią a rurą okładzinową, oraz do umieszczenia w ściankach rury wycięcia do opuszczania i wyjmowania filtru, długość 2 – 3 m.
3) obudowa studni – jest zakończeniem górnej części studni, zabezpiecza przed uszkodzeniem i zanieczyszczeniem.

studwi1.gif


Rys. 1. Klucz do żerdzi i zamek na rurze nadfiltrowej do opuszczania filtru Zadaniem filtru studziennego jest umożliwienie napływu wody do wnętrza studni z warstwy wodonośnej przy jak najmniejszych oporach hydraulicznych i zatrzymanie cząstek gruntu warstwy wodonośnej. 

 Rodzaje filtrów studziennych

Zadaniem filtru studziennego jest umożliwienie napływu wody do wnętrza studni z warstwy
wodonośnej przy jak najmniejszych oporach hydraulicznych i zatrzymanie cząstek gruntu
warstwy wodonośnej. Rodzaje filtrów:
− szkieletowe perforowane z otworami okrągłymi lub podłużnymi,
− siatkowe wykonane z siatek o różnej gęstości osadzonych na perforowanej rurze
szkieletowej,
− żwirowe (obsypkowe) w których powierzchnia filtrująca wykopana jest z różnej granulacji
piasku i żwiru ułożonej wokół perforowanej rury szkieletowej.

Rys.2 Schematy filtrów w studni wierconej [8]
a-filtr perforowany, b-filtr siatkowy, c-filtr żwirowy; 15-rura nadfiltrowa, 16-rura filtrowa, 17-rura podfiltrowa,
18-siatka filtracyjna, 19-drut z metalu nierdzewnego, 20-koszyczek, 21-filtr żwirowy

 

 Warianty studni wierconych

 Studnię wierconą można wykonać w dwóch wariantach:
z rurą osłonową - jeśli wodę ujmuje się z głębszych warstw wodonośnych. W otwór w gruncie wykonany wiertnicą opuszcza się rurę osłonową, a następnie w nią - perforowaną rurę filtracyjną, ale na większą głębokość – tak, aby znalazła się w warstwie wodonośnej. Dno studni jest zaślepione. Końcową czynnością jest opuszczenie w głąb studni pompy głębinowej. Górna część studni zakończona jest obudową z kręgów betonowych lub obudową z tworzywa sztucznego. W obudowie znajduje się zakończenie rury osłonowej, głowica (element łączący rurociąg tłoczny pompy głębinowej z przyłączem wodociągowym)
i zawory służące do zamknięcia przepływu wody w rurociągu doprowadzającym wodę ze studni oraz zasilanie pompy,
bez rury osłonowej (studnia wąskorurowa) - jeśli poziom wody w studni podniósł się pod wpływem ciśnienia artezyjskiego i jest kilka metrów poniżej terenu. Sposób wykonania otworu w gruncie jest taki sam, jak w studni z rurą osłonową, ale pozostaje w nim tylko rura filtracyjna. Opuszcza się ją do warstwy wodonośnej. W studni wąskorurowej ze względu na podniesiony poziom wody można zastosować: pompę ssącą, napędzaną ręcznie pompę z opuszczonym tłokiem, lub małą pompę głębinową, jeżeli średnica rury filtracyjnej na to pozwala. Obudowę studni stanowi betonowy krąg.

    W obu wariantach studni, aby poprawić warunki dopływu wody, wokół rury filtracyjnej wykonuje się obsypkę (czyli warstwę gruboziarnistego żwiru, którą nasypuje się od góry za pomocą węża). Teren wokół studni w promieniu co najmniej 1 m powinien być wyłożony brukiem ze spadkiem na zewnątrz.

Wykonanie studni wierconej


Zasadniczą czynnością przy budowie studni wierconych jest wiercenie. Polega ono na kruszeniu i wydobywaniu urobku z otworu na powierzchnię przy jednoczesnym wprowadzaniu rur okładzinowych do otworu. W skałach litych nie kruszących się orurowanie w trakcie wiercenia nie jest konieczne. Grunt na dnie otworu kruszy się sposobem udarowym lub obrotowym. Urobek wydobywany jest z użyciem narzędzi łyżkowych lub wymywany wodą albo płuczką iłową wtłaczaną do otworu. W czasie wiercenia powinno się jednocześnie wprowadzać kolumny rur wiertniczych.
Wiercenie może być przeprowadzane:
− ręcznie z mechanicznym wydobywaniem urobku dla studni do głębokości 100m,
− z zastosowaniem maszyn wiertniczych.
Wiercenie ręczne z użyciem świdra udarowego stosowane jest w miękkich wapieniach i łupkach i polega na skrawaniu skał przez obrót świdra.
Przed rozpoczęciem wiercenia powinny być wykonane czynności wstępne:
− niwelacja i oczyszczenie terenu,
− wybudowanie „budki wiertacza”,
− wybudowanie magazynu podręcznego,
− zorganizowanie zaplecza sanitarnego,

− zorganizowanie składowania urobku,
− wykonanie szybu dla zakotwienia śrub i podnośników hydraulicznych dla wciskania i wyciągania rur, a następnie zasypanie go.
W skład typowego urządzenia wiertniczego powinny wchodzić:
− wieża wiertnicza w postaci trójnogu lub czwórnogu uzbrojona w wlelokrążek,
− wyciąg wiertniczy: kołowrót wiertniczy, wciągarka ręczna lub mechaniczna z bębnem linowym, hamulcem, sprzęgłem i silnikiem,
− narzędzia wiertnicze do urabiania skał w otworze,
− żerdzie i rury okładzinowe wraz z osprzętem.
Nad szybem powinna być ustawiona wieża wiertnicza, gdzie w górnej części znajdować się powinien zawieszony krążek rolkowy.

 studwi3.gif

 

Rys. 3. Schemat urządzeń do wiercenia ręcznego udarowego z płuczką 
1-zbiornik czystej wody do płuczki, 2-pompa, 3-wąż elastyczny, 4-głowica płuczkowa, 5-osadniki, 6-odwiert
studzienny, 7-wahacz, 8-oś wahacza, 9-dźwigarka, 10-zamocowanie dźwigarki

 

Pierwsza rura okładzinowa zabezpieczona na końcu przed uszkodzeniem powinna być ustawiona dokładnie pionowo. Po dobraniu narzędzia do przewiercania gruntu łączy się je z liną lub żerdzią wiertniczą i wprowadza do otworu. Stosowany zestaw żerdzi to przewód wiertniczy wykonany z rur stalowych o długości 4 ÷ 6 m, i średnicy 38 ÷ 60 mm . Wiercenie przy użyciu żerdziowego przewodu wiertniczego odbywa się przez kręcenie żerdzią w prawo przy użyciu klucza umieszczonego na wysokości 1,2 m nad powierzchnią terenu. W miarę pogłębiania otworu powinna być opuszczana kolumna rur okładzinowych.
W pokładach suchych i zwięzłych stosuje się wiercenie płuczkowe. Pompa płuczkowa ustawiona w pobliżu otworu wiertniczego na powierzchni terenu tłoczy wodę lub płuczkę iłową przez elastyczny wąż, głowicę płuczkową, żerdzie wiertnicze na dno odwiertu do świdra. Ciągła praca pompy sprawia, że płuczka wypływa w górę pomiędzy ścianami rur okładzinowych a kolumną
żerdzi wiertniczych unosząc urobek z dna odwiertu. W osadnikach następuje sedymentacja osadu, a woda nadosadowa ponownie kierowana jest do otworu wiertniczego. Po doprowadzeniu odwiertu do podłoża warstwy wodonośnej powinna zostać założona rura podfiltrowa, a po opuszczeniu rur okładzinowych i sprawdzeniu głębokości filtr. Przed opuszczeniem filtru do otworu, górne końce rury nadfiltrowej powinny być nagwintowane na długości ok. 0,3 m w celu wykonania połączenia z rurą okładzinową. Odkręcając stopniowo żerdzie opuszcza się filtr aż do dna odwiertu. Podciągnięcie rur okładzinowych powoduje
odsłonięcie części roboczej filtru. Dolna krawędź rur okładzinowych powinna być na tym samym poziomie co górna krawędź roboczej części filtru. Następnie powinna zostać wykonana obudowa studni wierconej.   

Rys. 4. Schemat studni wierconej 
1-filtr, 2-rura okładzinowa, 3-głowica studni, 4-obudowa studni, 5-pompa z silnikiem, 6-przewód tłoczny, 7-
doprowadzenie energii elektrycznej, 9-zasuwa, 10-wywietrznik, 11-właz, 12-rurka obserwacyjna, 13-zawór
zwrotny, 14-manometr

Celem sprawdzenia działania studni, określenia jej wydajności, sprawdzenia prawidłowości
założenia filtru powinno zostać przeprowadzone próbne pompowanie. Ma ono na celu oczyszczenie studni z drobnych części piasku i mułów oraz ustalenie wydajności i wahań poziomu zwierciadła wody w czasie pompowania. Trwa ono od 8 do 72 godz. Faza
wstępna pompowania próbnego polega na oczyszczeniu studni przez łyżkowanie i usuwanie wody łyżką wiertniczą. W fazie badawczej dokonywane są pomiary wydajności i obserwacja zwierciadła wody w studni. Jeśli w tym czasie wydajność studni nie zmienia się - oznacza to, że filtr został prawidłowo osadzony, a warstwa wodonośna jest zasobna w wodę.
W czasie wykonywania prac związanych z budową studni powinny być przestrzegane zasady bhp obowiązujące przy wykonywaniu prac wiertniczych, zabezpieczone drogi transportowe, pracownicy wyposażeni w odzież roboczą i sprzęt ochrony osobistej.
Obudowa studni jest zakończeniem jej górnej części, zabezpieczającym przed uszkodzeniem, zanieczyszczeniem i wpływami atmosferycznymi. W obudowie znajduje się zakończenie rury osłonowej, głowica (element łączący rurociąg tłoczny pompy głębinowej z przyłączem wodociągowym), zasilanie pompy, oraz umieszczone uzbrojenie: m.in. zawory służące do zamknięcia przepływu wody w rurociągu doprowadzającym wodę ze studni.
Obudowa podziemna powinna sięgać do głębokości 1,8 m, i wystawać ponad teren minimum 0,3 m minimalnej średnicy rury okrągłej (1 m) lub prostokątnej (1m x 1m). W części stropowej powinna być umieszczona rura wywiewna o średnicy 100 mm wyniesiona 0,4 m ponad powierzchnię terenu.
Obudowa nadziemna powinna być umieszczona w budynku o wymiarach 3m x 3m
i wysokości minimum 2,5 m.

Rys. 5. Schemat obudów studni wierconych [5]
a-podziemna, b-nadziemna; 1-kosz ssawny, 2-popmpa, 3-filtr, 4-rura nadfiltrowa, 5-zawór zwrotny, 6-zawór, 7-
wodomierz, 8-wywietrznik

 

Pompę do studni powinien zamontować tylko wykwalifikowany instalator lub studniarz. On też powinien wykonać pierwsze pompowanie. Rodzaj pompy powinno się dobierać do głębokości, na jakiej jest woda, a więc i rodzaju studni.
Bez względu na rodzaj pompy, jej wydajność dobiera się tak, aby nie przekraczała wydajności studni. Pobór wody zwykle nie jest równomierny, dlatego pompa czerpiąca wodę ze studni nie pracuje stale, ale okresowo. Jednak częstotliwość włączania się nie może być dowolna. Każda pompa ma bowiem ściśle określoną dopuszczalną liczbę cykli pracy w ciągu godziny, na
które pozwala jej konstrukcja. Zbyt częste włączanie się pompy powoduje przedwczesne zużycie się silnika. Cykl pracy obejmuje jednorazowy czas pracy pompy i postoju. Dla pomp przeznaczonych do gospodarstw domowych przeciętna dopuszczalna liczba cykli to 20 ÷ 30 w ciągu godziny. Częstotliwość pracy pompy można zmniejszyć, zwiększając czas
postoju między kolejnymi włączeniami. Do tego potrzebne jest „zakumulowanie” ciśnienia oraz zgromadzenie zapasu wody wystarczającego na pokrycie zapotrzebowania na nią podczas postoju pompy. Woda i ciśnienie są akumulowane w zbiorniku zestawu hydroforowego. Typ zastosowanej pompy zależy od tego, skąd czerpana jest woda. Kiedy woda pobierana jest ze studni głębinowej powinny być stosowane pompy głębinowe, współpracujące z membranowym zbiornikiem hydroforowym.
Kiedy woda pobierana jest ze zbiornika bezciśnieniowego gromadzącego wodę deszczową – wystarczy zastosować pompę samozasysającą lub ssąco-tłoczącą, pod warunkiem, że do zbiornika zapewniony jest stały dopływ wody. Aby prawidłowo dobrać taką pompę, konieczna jest oprócz określenia zapotrzebowania na wodę, dokumentacja geologiczna studni, w której pompa ma być umieszczona. W dokumentacji powinny być zawarte informacje na temat dopuszczalnej wydajności ujęcia, poziomu zwierciadła statycznego wody, depresji, własności fizyko-chemicznych wody surowej oraz technologii uzdatniania wody. Najpopularniejsze i najczęściej stosowane są pompy głębinowe, ssące, i z opuszczonym tłokiem.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});