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Zweiteiliger, saugrohrloser Filterbrunnen und Verfahren zu seiner
Herstellung Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen, saugrohrlosen Filterbrunnen
mit unterem, in einen bergmännisch vorgetriebenen Sammelstollen einmündenden Entnahmestück
und ein Verfahren- zu seiner Herstellung.
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Es ist bekannt, saugrohrlose Filterbrunnen zweiteilig herzustellen
und mit einem unteren seitlichen Entnahmestück zu versehen, das in einen Sammelstollen
hineinführt. Bei solchen Anlagen wurde zunächst ein Notbrunnen in gewöhnlicher Auskleidung
ausgeschachtet und dann in den Boden des Brunnens ein Rohr eingetrieben, das aus
übereinander angeordneten Ringen bestand. Dieses Rohr wurde bis in eine wasserundurchlässige
Schicht niedergebracht und darauf der Inhalt des Brunnenrohres vollständig ausgehoben.
Nach Einführung eines inneren, aus kleineren Rohrstücken bestehenden Rohres erfolgte
der Anschluß des unteren Entnahmestückes an den Stollen in der wasserundurchlässigen
Schicht, in welche das untere Ende des Rohrbrunnens hineinragte. Diese wasserundurchlässige
Schicht war notwendige Voraussetzung für die Herstellung des Brunnens sowie des
Anschlusses des unteren Entnahmestückes an den Stollen.
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Nach der Erfindung wird zwecks Herstellung. eines zweiteiligen, saugrohrlosen
Filterbrunnens der eingangs angeführten Gattung . das Entnahmestück mittels eines
besonderen Fußstückes an die Seitenwand des Stollens wasserdicht angeschlossen,
während am oberen Ende des Entnahmestückes eine von oben her bedienbare Absperrvorrichtung,
z. B. ein Kugelventil, angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß der Anschluß des
unteren Entnahmestückes an einen _ Sammelstollen auch. dann möglich ist, wenn am
unteren Ende des Filterbrunnens und an dessen Anschlußstelle an den Sammelstollen
Wasserandrang nicht ausgeschlossen ist oder sogar auch dann, wenn die Anschlußstelle
unmittelbar im Grundwasserstrom liegt.
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Um in diesem Falle den Anschluß des Filterrohrbrunnens an den Stollen
zu ermöglichen, wird der untere Teil des Brunnens mit der Absperrvorrichtung, z.
B. einem Kugelventil, gegen die wasserführenden Schichten abgesperrt, während gleichzeitig
die Einbindung des Entnahmestückes des unteren Teiles in den Stollen vollkommen
wasserdicht, z. B. in Zementbeton, Ton, Lehm o. dgl., erfolgt. Solche Filterbrunnen
können z. B. mit Vorteil bei Wassergewinnungsanlagen in Grundwasserströmen verwandt
werden, bei denen die Wassergewinnung nicht wie bisher mit Hilfe von Heberleitungen
erfolgt, sondern von einem Sammelschacht aus ein oder mehrere Stollen unter Tage
in möglichst großer Tiefe des Grundwasserstromes oder, noch unter diesem liegend,
bergmännisch vorgetrieben werden. In diesem Falle können die Filterbrunnen dazu
dienen, das in ihnen gesammelte Wasser nach unten durch das Fußstück in den benach-.
harten Stollen iiberzuleiten, durch welchen das Wasser weiter nach dem Sammelschacht
befördert wird. Wassergewinnungsanlagen dieser Art sind an sich bekannt.
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Andere Verwendungsmöglichkeiten ergeben sich z. B. bei der Entwässerung
von Braunkohlenlagern durch unter der Braunkohlen-
Schicht vorgetriebene
Abzugsstollen oder bei der Gewinnung von Petroleum.- Dabei wird in ähnlicher Weise,,.
wie...oben ;für: Wassergewinnungsanlagen bereits geschildert, das Petroleum at s`
den Filterbrunnen einer Anzahl von in groß6 Tiefe geführten Stollen zugeführt, die
das Erde nach einem Sammelschacht führen, aus dem es z. B. durch eine Sammelpumpenanlage
weiterbefördert werden kann.
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Bei der Herstellung von Filterbrunnenanlagen gemäß der Erfindung wird
zweckmäßig das an sich bekannte chemische Versteinungsverfahren zur Anwendung gebracht.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i einen Filterbrunnen im., Schnitt, Abb. 2, 3
und q. Einzelheiten in vergrößertem Maßstab und Abb. 5 zwei Beispiele des Bauvorganges.
Nachdem mit einer beliebigen Bohrung, z. B. von 2 m 1. W., die wasserführende Schicht
bis auf den Schlick (tertiärer Sand) oder die erforderliche gewünschte Tiefe in
üblicher Weise durchfahren ist, wird zum weiten Bohrrohr mittig ein zweites, z.
B. von 6oo mm 1. W., Bohrrohr zur Weiterbohrung angesetzt. Da die Tiefenlage des
Stollens sowie die gewünschte Lage der Filter bekannt und die Höhenlage des Schlicks
durch das Anbohren ermittelt ist, kann die Länge des untersten 6poer Bohrrohrstückes
a bestimmt werden. Dieses auf Maß abgebrannte Bohrrohrstück a ist unten mit einer
angenieteten, gehärteten Schneide und oben wie -die darüber anschließenden Bohrrohre
mit Gewinde versehen. Das 6ooer Bohrrohr wird unter sehr starker Belastung oder
durch sehr starken Druck in den Schlick hineingetrieben. Hat es die notwendige Tiefe
erreicht, so wird durch Absenken des Wasserspiegels im Bohrrohr geprüft; ob von
der wasserführenden Schicht am äußeren Bohrrohr, entlang nicht Wasser von unten
in das 6ooer Bohrrohr a eintreten kann. Ist dies nicht der Fall, so ist der Beweis
erbracht, das auch späterhin - Wasser aus der wasserführenden Schicht nicht zur
Anschlusstelle des Brunnens an den Sammler gelangen kann.
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Daraufhin wird eine Unterschüttung b in das 6ooer Bohrrohr eingebracht,
deren Oberkante durch sorgfältiges Abloten genau bestimmt wird, damit die Mitte
des Auslaufstutzens c in Höhe der-Mitte des Sammlers x zu liegen kommt. Auf die
Unterschüttung b werden sodann die -Gußrohre c, d und e (Abb. i und q.) durch ein
Gestänge mit Hammerkopf in das 6ooer Bohrrohr a versenkt: -Das Gußrohr c weist seitlich
eine durch einen Flanschendeckel f und leicht lösbare Messingschrauben verschließbare
-Öffnung y auf. @ In den Deckel sind zwei gleichfalls aus Rotguß öder Messing bestehende
Stopfen za eingesetzt, die späterhin das Ablassen des Wassers aus dem unteren Teil
des Brunnens ermöglichen. Das rpußeiseme Zwischenstück d ist als Paßrohr ge-=@,4@ht
und kann aus jedem gewöhnlichen Flan-;$&@'en-oderMuffenrohrherausgeschnittenwerden.
x eim Versenken der Rohre c, d und e nach ``Älib. i ist darauf zu achten, das der
Anschlußdeckel f genau nach dem Sammlerstollen hinweist. Das Gusstück e wird dann
durch einen Verschlusstopfen mit trichterförmigem Ansatzg (Abb.3) abgeschlossen.
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Daraufhin wird zweckmäßig durch ein von Flur bis über das Verschlusstück
g ragendes Schüttrohr von vielleicht ao cm Durchmesser ein fetter, feinkörniger
unter Wasser günstig erhärtender Beton eingefüllt, der die Zwischenräume zwischen
dem Bohrrohre a und den Gußrohren c, d und e bis etwa i m unter Oberkante von a
gut ausfüllt. Der Rest bis Oberkante Rohr a wird mit erbohrtem Sand und feinem Kies
ausgefüllt. Die Außenflächen der Gußrohre c, d und e bleiben zweckmäßig roh, damit
der Beton an diesen Flächen innig anbindet. Die Innenfläche:, der Gußrohre werden
heiß asphaltiert.
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Die über dem Bohrrohr a sitzenden 6ooer Bohrrohre werden abgeschraubt
und aus der weiten 2-m-Bohrung entfernt. In die 2-m-Bohrung wird sodann nach nochmaligem
kurzem Einsetzen des Trichters g eine geringe Unterschüttung h eingebracht, einesteils
um die Filter genau auf die gewünschte Höhe zu bringen, andernteils um den. Filteruntersatz
nicht unmittelbar auf den Schlick aufzusetzen. Dann wird das mit einem Fußstück
versehene z. B. 3 m lange geschlitzte, kupferne Filterrohr i eingesetzt, an das
sich nach oben hin Gußrohre k anschließen, die durch Bronzeringe l und Bronzeschrauben
aneinander befestigt sind. Die unteren Gußrohre sind gewöhnliche 6ooer Muffenrohre,
deren Muffen abgeschnitten sind und die an beiden Enden leicht überdreht werden.
Das oberste Stück ist als Passtück gedacht.
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Nach dem Einbau dieser Brunnenrohre wird um den Filterteil des Brunnens
eine dreifache Kiesschüttung m eingebracht. Der Rest bis einige Meter unter Flur
wird mit erbohrtem Kies, der Schluß der 2=m-Bohrung mit Lehm verfüllt. Darauf wird
später nach Setzen des Bodenseine Betonplatte n aufgebracht, die eine Abschlußkappe
v trägt, welche zum Schutze umpflastert wird.
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Nach Fertigstellung der Schüttung wird der Brunnen durch kräftiges
Abpumpen mit Unterwasserpumpen gründlich entsandet und klargepumpt. Der sich im
unteren Brunnenfuße c sammelnde Sand wird mit der Schlammbüchse bis auf den letzten
Rest entfernt.
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DannkanndaskugeligeGummiverschlußventila an einem Drahtseil in den
Brunnenfuß hineingelassen
werden. Die etwa 2 m lange Stange P des
Ventilkopfes ermöglicht ein genaues lotrechtes Hängen des Ventils. Das Drahtseil,
an welchem das Ventil hängt, ist an einem Tragring w befestigt, der auf dem 6ooer
Gußrohr aufsitzt. Über den Brunnenkopf stülpt sich eine Verschlußhaube q, die durch
einen Gummiring gegen das Brunnenrohr abdichtet.
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Der Anschluß des Brunnens vom Sammler aus wird z. B. folgendermaßen
ausgeführt: Nachdem die genaue Lage des Brunnens im Sammler x eingemessen ist, wird
von diesem aus gegen den Brunnenfuß bzw. gegen das 6ooer Bohrrohr a vorgearbeitet.
Ist dieses Bohrrohr in genügend großer Fläche freigelegt, so wird mit dem Schneidbrenner
aus dem Rohr a.eine Öffnung herausgeschnitten. Der hinter der Rohrwand liegende
Beton wird weggestemmt und der Flansch f freigelegt, so daß dieser später fortgenommen
werden und das seitliche Fußansatzstück y angebracht werden kann.
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Vorher wird durch Lösen des unteren Messingstopfens u im Flansch
f geprüft, ob das Kugelgummiventil g dicht schließt. Ist dies der Fall, so
wird das unter dem Ventil in den Gußrohren e, d und e stehende Wasser nur stoßweise
oder gar nicht austreten. Das Ventil wird sich nun fester setzen, weil über dem
Ventil der Wasserdruck des Grundwassers, unter dem Ventil kein Druck herrscht. Nun
wird der obere Stopfen u im Flansch f geöffnet, damit Luft eintreten kann.
Das unter dem. Ventil befindliche Wasser tritt vollkommen in den Sammler x aus,
und der ganze Brunnenfuß wird dadurch wasserfrei. Nun werden die Befestigungsschrauben
des Flansches f gelöst, und der Brunnenfuß daraufhin geprüft, ob kein Sand, Steine
o. dgl. darin liegen. Sodann wird das Stück r eingebaut und durch einen Deckel s
verschlossen.
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Die ganze Arbeitsöffnung vom Sammler bis zum Brunnen wird nun unter
entsprechender Bewehrung sorgfältig zubetoniert. Sind auf diese Weise sämtliche
Brunnen angeschlossen und alle Arbeiten zur Inbetriebnahme fertig, werden nach nochmaliger
Prüfung der Gummiventile auf dichten Abschluß durch die Stopfen im Flansch s sämtliche
Flanschendeckel s abgenommen.
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Die Brunnenfüße sind damit lediglich durch die Kugelventile geschlossen.
Nunmehr wird im Sammelbrunnen nach dem Stollen so weit Wasser aufgefüllt, bis der
Wasserspiegel im Sammelbrunnen mit dem Wasserspiegel des Grundwassers um die Brunnen
gleichsteht. Dadurch werden die Gummiventile entlastet und können aus den Brunnen
entfernt und mit ihren Tragringen und Tragseilen an einer kühlen Stelle für späteren
Bedarf aufbewahrt werden. Die Brunnenhaube q wird wiederum über die Brunnenrohre
gestülpt. Durch einen Probeentnahmestutzen t in .der -Verschlußhaube - kann jederzeit
Wasser aus dem Innern des Brunnens zu. Probezwecken entnommen- werden.. , Der Brunnen
ist damit betriebsfertig.
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Soll ein Brunnen vollkommen abgeschlossen werden, so kann ohne weiteres
das Kugelventil wieder eingesetzt werden. Durch den Druckunterschied über und unter
dem Ventil sowie durch sein Eigengewicht schließt es. jederzeit dicht ab.
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Die in Abb. 5 1 dargestellte Zeichnung entspricht dem oben
beschriebenen Bauvorgang, bei welchem die wasserführende Schicht bis auf den Schlick
in üblicher Weise durchfahren wird, während von hier an der Bohrvorgang. unterbrochen
und die weitere Bohrung mit einem engeren abgesetzten Bohrrohr .vorgenommen -wird.
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Abb.5II entspricht dem Fall, daß derBohrvorgang mit dem weiten Bohrrohr
ganz ausgeführt wird, einerlei ob die wasserführenden Schichten von Schlick unterlagert
oder bis zur vollen Tiefe des geplanten Brunnens zum Anschluß an den Stollen reichen.
Hier kann die Bohrung in voller Stärke bis zum Brunnenfuß durchgeführt und dann
die Verbindung des Brunnenfußes mit den Seitenstollen in ähnlicher Weise wie oben
beschrieben vorgenommen werden. Zweckmäßig werden zur Vornahme des Anschlusses des
Brunnenfußes an den Stollen die wasserführenden Schichten unterhalb des Bohrrohres
und um den entsprechenden Teil des Stollens herum versteint, wie es Abb. 5 zeigt.
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Die Zweiteilung des saugrohrlosen Brunnens ist besonders vorteilhaft
in solchen Fällen, wo der Stollen und das nach unten führende Entnahmestück des
Brunnens in wasserlosen Schichten, z. B. in Schlicksanden, wie sie im Rheintal unterhalb
der wasserführenden Schichten vorkommen, hergestellt werden. Andererseits gibt es
auch Fälle, wo die wasserführenden Schichten außerordentliche Tiefe, z. B. 3o bis
zoo m und mehr, erreichen. Dann müssen sowohl die Stollen als auch die nach unten
führenden Entnahmeleitungen der einzelnen Brunnen in den wasserführenden Schichten
hergestellt und eingebaut werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann am zweckmäßigsten so durchgeführt
werden, daß, nachdem ein weites Bohrrohr, z. B. 2 m 1. W., bis in eine Tiefe von
etwa 5 bis 6 m über dem Stollen heruntergetrieben worden ist, die weiter zu durchbohrenden
Schichten bis auf eine Höhe unterhalb der geplanten Stollenseite versteint werden.
Die Versteinung kann z. B. nach dem bekannten chemischen Versteinungsverfahren ausgeführt
werden. Alsdann werden diese vorversteinten Schichten weiter mit dem Bohrrohr durchfahren.
Es kann dann in das Bohrrohr das Entnahmegerät eingesetzt und unter langsamem- Ziehen
der zwischen dem. Entnahmegerät
und dem Bohrrohr liegende freie
Raum mit rasch . abbindendem. Beton oder anderen wasserabdichtenden Stoffen ausgefüllt
werden. Es kann aber auch das z m weite Bohrrohr bis Unterkante der Filterschlitzung
in den unteren Schichten belassen werden. Bei dieser. Ausführung empfiehlt es sich,
schon vorher unterhalb der Unterkante Bohrrohr die Schichten zu ver= steinen, damit
von unten kein Wasser in das Bohrrohr eintreten kann. Der Anschluß vom Stollen aus
kann dann z..B. mit Versteinung oder auch, wie weiter oben beschrieben, erfolgen.