KR101463223B1 - Apparatus and method for removing local emission and precipitated sand of underground water excavation and geothermal heat excavation - Google Patents

Apparatus and method for removing local emission and precipitated sand of underground water excavation and geothermal heat excavation Download PDF

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KR101463223B1
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전병칠
김창옥
김병훈
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조은섭
최성욱
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한국농어촌공사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for discharging precipitated sand and slurries in an underground water tubular well and geothermal holes, which effectively discharges the precipitated sand and slurries in any holes of the ground including the one for measuring underground water quality while minimizing physical impact, thus, the operation of ground hole drilling machinery can be enhanced. The present invention includes a screw pump (10); a discharging pipe (22); an ejector (30) ; and a slurry dispersing means (40).

Description

지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING LOCAL EMISSION AND PRECIPITATED SAND OF UNDERGROUND WATER EXCAVATION AND GEOTHERMAL HEAT EXCAVATION}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for discharging a groundwater slurry,

본 발명은 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중의 굴착공(지하수 관정, 지열공, 지하수 수질측정공 등 지중에 있는 모든 구멍을 말함) 안에 쌓인 토사 슬러리를 물리적 충격을 최소화 하면서 외부로 배출 제거하여 청소함으로써 지중 굴착공의 운용의 효율성을 향상할 수 있는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for discharging a groundwater slurry and a geothermal soil slurry. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for discharging a slurry of earth slurry in an underground excavation hole (all holes in the ground such as a groundwater well, The present invention relates to an apparatus and method for discharging a groundwater slurry and a groundwater gutter that can improve the efficiency of operation of an underground excavator by minimizing physical impact while discharging it to the outside.

호수나 댐건설을 통한 인공호수, 하천이나 강물 등 지표수는 인류의 물 사용량의 폭발적인 증가로 이미 그 고갈이 예견되고 있으며 한국 역시 미래의 물 기근 국가로 분류되어 있는 실정이다. 이에 따라 지하수는 미래 인류의 새로운 수자원으로서 조명되고 있으며 한국 또한 지하수의 사용량이 계속 증가 추세에 있어 그 사용량 비율이 전체 용수 사용량의 약 10%에 육박하고 있으나 선진각국의 개발 현황과 대비하여 보면 향후 국내 지하수 사용 비율은 지속적으로 증가되어 20%를 상회할 것이라는 예측이 가능하여 현재의 지하수 사용량에 비해 약 2.5배가 넘는 약 60억톤의 개발 잠재량을 보유하고 있다고 분석되고 있다.Surface water, such as artificial lakes, rivers and rivers, through the construction of lakes and dams has already been predicted to be depleted due to the explosive increase in human water use, and Korea is also classified as a future water famine nation. As a result, groundwater is being illuminated as a new water source for future humans, and the usage rate of groundwater in South Korea is on the rise, and the rate of its use is close to 10% of total water use. However, It is estimated that the groundwater use rate is steadily increasing to exceed 20%, and it has a development potential of about 6 billion tons, which is 2.5 times more than the current groundwater use.

그러나 후세에 길이 물려줄 지하수가 개발과정과 사용과정에서 제대로 관리되지 못함으로써 국가의 중요한 지하자원의 하나인 지하수가 고갈되어지고 재개발에 따른 무분별한 굴착 등으로 인해 황폐화 되어 가고 있다는 것은 국가적 재앙이라 해도 과언이 아닐 것이다.However, it is a national disaster that the underground water that will be passed down to future generations is not properly managed in the process of development and use, and that the underground water, which is one of the important underground resources of the country, is depleted and is being devastated by irreconcilable excavation due to redevelopment. .

지하수는 통상 개발된 후 약 5-10년이 경과하게 되면 지하수가 풍성히 잔존 매장되어 있는 상황에서도 지하수 심정 내로 지하수가 유입되는 수로인 수맥이 지하수와 함께 유입되는 토사 슬러지 등에 의해 점차 막혀가고 종국에는 연결된 수맥이 차폐되어 채수되는 지하수가 급감하게 됨으로써 사용이 어려워져 폐공처리하게 되어지곤 하였다. 또한 지하수 심정을 정기적인 청소를 시행하지 않음으로써 지하수 심정 내벽은 물 때 등 오염물질로 덮히게 되고 수맥을 따라 유입된 토사 슬러지가 지하수 심정 바닥에 쌓이게 되어 심할 경우 지하수 심정 펌프에까지 이르러 지하수 수질을 악화시킴은 물론 심정 펌프가 손상을 일으키는 경우도 발생하곤 하였다. 또한 지하수 관정 내부에 과도히 쌓이는 토사슬러리는 지하수와 함께 용이하게 수중모터펌프로 유입되어지게 되어 수중모터펌프의 임펠러를 마모시키거나 임펠러의 회전에 장애를 일으켜 고장의 원인이 됨은 물론 급수된 지하수가 골프장이나 식물농장 등의 스프링클러에 사용되어지게 될 때 스프링클러의 노즐을 막아 작동에 장애를 일으키는 경우가 많았다.
When the groundwater is normally developed for about 5-10 years, the water sump, which is the waterway into which the groundwater flows into the inner surface of the groundwater, is gradually clogged with the groundwater sludge that is introduced together with the groundwater, As the groundwater, which is covered with the water sump, sharply declined, it became difficult to use it and it would be treated as a waste. In addition, by not performing periodic cleaning of the ground water, the inner wall of the groundwater is covered with pollutants such as water, and the soil sludge flowing along the water sump is accumulated on the bottom of the groundwater. Therefore, In some cases, the heart pump is damaged as well as the pump. In addition, the soil slurry that is excessively accumulated inside the groundwater well is easily introduced into the underwater motor pump together with the underground water, which causes wear of the impeller of the underwater motor pump or disorder of rotation of the impeller, When used in sprinklers such as golf courses or plant farms, it often blocked the nozzles of the sprinklers and caused them to interfere with operation.

이러한 토사슬러리를 제거하기 위해 종래 압축공기를 지하수 심정 내에 주입하여 압축공기의 부양력과 팽창력을 이용한 써징이라는 작업을 시행하여 지하수 심정의 청소와 막힌 수맥을 뚫기 위한 효과를 얻고자 하였으나 이 또한 데이터상 확실한 효과를 기대하기 어려웠다.In order to remove the soil slurry, it was tried to obtain the effect of sweeping the underground water and piercing the blocked sump by injecting the compressed air into the groundwater bed and performing surging using the buoyancy and expansion force of the compressed air. However, It was difficult to expect the effect.

특히 신재생에너지 중 지열시스템에서 일반 지하수 관정과 운용 형태면에서 유사한 개방형 지열 시스템의 경우에는 지열 굴착공에 쌓이는 토사류로 인해 지중 열교환기 내에서 내부케이싱의 스트레이너 설치구간을 막아 지하수의 흐름에 장애를 발생시킴으로써 지열 시스템 전체의 운용에 막대한 지장을 초래하는 경우도 발생되곤 한다.Especially, in case of open geothermal system which is similar in terms of general ground water system and operation type in geothermal system of renewable energy, obstacles to flow of groundwater are obstructed by obstructing strainer installation section of internal casing in geothermal heat exchanger There is a case in which the entire operation of the geothermal system is severely hindered.

따라서 정기적으로 지하수 굴착공 바닥에 쌓이는 토사류는 사후관리라는 법적제도의 충족을 위해서 뿐 아니라 정상적인 시설 운용 및 이용을 위해서도 정기적으로 청소를 하여 외부로 배출시켜 주어야 하는데 청소의 방법으로서는 고압의 압축공기를 강제로 지하수 바닥까지 투입하여 압축공기의 부력을 이용하여 토사류를 외부로 배출 시켜주는 방법을 사용하여 왔다.Therefore, it is necessary to regularly clean the soil and to discharge the soil to the outside not only for satisfying the legal system of post-management but also for normal operation and use of the facility. Regarding the method of cleaning, And the groundwater is pumped to the bottom of the ground, and the soil is discharged to the outside by using the buoyancy of the compressed air.

그런데 이러한 방법은 고압의 압축공기가 지하수 굴착공벽과 지하수 수맥에 까지 강한 영향을 미치게 되어 지하수 공벽이 불안정해져서 무너지거나 지하수 수질에 악형향을 주는 문제점이 있었다.However, this method has a problem that the compressed air of high pressure has a strong influence on the ground water excavation wall and the groundwater sump, and thus the ground water wall becomes unstable and crumble or the water quality of the groundwater is bad.

다른 방법으로서는 압축공기를 이용한 이젝터를 사용하는 것으로서 통상의 이젝터는 100m 이내의 저심도에서는 효과적으로 토사류 청소가 가능한 편이나 200m이상의 고심도 지하수 굴착공에 적용할 경우 높은 압력의 공기압 축기가 필요하게 되며 토사류의 배출효율도 높지 않은 문제점이 있었다.Another method is to use an ejector using compressed air. In general, the ejector is effective in cleaning the soil at low depths of less than 100 m. However, when applied to a high-altitude groundwater excavator having a depth of 200 m or more, There is a problem in that the discharge efficiency is not high.

또한, 지중 굴착공의 내부는 양수 양정이 극히 낮아 굴착공 공저에 쌓인 토사 슬러리를 지상으로 배출하는데 큰 어려움이 있다.
In addition, since the inside of the underground excavator has a very low positive lift, it is difficult to discharge the excavated slurry accumulated on the excavator base to the ground.

등록특허 제10-0661770호Patent No. 10-0661770 등록실용신안 제20-0436287호Registration Practical Utility Model No. 20-0436287 등록실용신안 제20-0300516호Registration Utility Model No. 20-0300516 등록실용신안 제20-0300519호Registered Utility Model No. 20-0300519

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지하수의 급수와 지열교환을 위하여 지하수를 공급하는 지중의 굴착공을 청결하게 유지하고, 굴착공 내부에 쌓인 토사 슬러리의 부양력을 증가하여 굴착공과 케이싱의 손상을 일으키지 않으면서 소량의 자원만을 이용하여 토사 슬러리를 지상으로 배출할 수 있는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a groundwater- And it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for discharging a slurry to a ground using a small amount of resources without damaging the casing.

본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치는, 수중 모터 및 상기 수중 모터에 의해 회전하는 스크류로 이루어지며, 지하수 관정과 지열공을 포함하는 지중의 굴착공 내부에 설치되며 상기 스크류의 회전력에 의해 상기 굴착공 안의 토사 슬러리를 부양시켜 흡입하는 스크류 펌프와; 상기 굴착공 안에 지상과 연계하도록 배관되면서 상기 스크류 펌프와 연결되어 상기 스크류 펌프에 의해 부양 및 흡입된 토사 슬러리를 지상으로 배출하는 배출관과; 상기 배출관을 따라 설치되며 압축공기와 압축수 중 하나 이상의 유체를 공급하는 유체 공급수단으로부터 공급받은 유체를 상기 배출관의 내부에서 지상을 향하도록 분사하여 상기 배출관 내부에 지상을 향하는 분사력을 제공함으로써 토사 슬러리를 압송하는 이젝터를 포함하고, 상기 이젝터는 상기 배출관을 따라 설치되며 고압의 유체를 공급하는 유체 공급관, 상기 유체 공급관에 연결되어 유체를 공급받으며 토출단이 상기 배출단의 내부에 지상을 향하도록 설치되어 유체를 지상을 향해 고압 분사하는 이젝터 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus for discharging the groundwater gutters and the geothermal soil slurry according to the present invention comprises an underwater motor and a screw rotated by the underwater motor and is installed in an underground excavation hole including a groundwater well and a ground hole, A screw pump for lifting the soil slurry in the excavation hole by suction; A discharge pipe connected to the ground in the excavation hole and connected to the screw pump for discharging the slurry discharged to the ground by the screw pump; The fluid supplied from the fluid supply means which is provided along the discharge pipe and supplies at least one of the compressed air and the compressed water is jetted so as to face the ground from the inside of the discharge pipe to provide a spraying force toward the ground inside the discharge pipe, The ejector includes a fluid supply pipe installed along the discharge pipe and supplying a fluid at a high pressure, a fluid supply pipe connected to the fluid supply pipe and having a discharge end arranged to face the ground inside the discharge end, And an ejector nozzle for injecting the fluid at a high pressure toward the ground.

본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치 및 방법에 의하면, 스크류 펌프의 회전력에 의해 굴착공의 공저에 쌓인 토사 슬러리를 교란 및 부양시키고 고압 유체의 흐름을 통해 부양된 토사 슬러리를 지상으로 배출하여 큰 물리적 충격없이 지상으로 배출됨에 따라 굴착공을 청결하게 청소할 수 있다.According to the apparatus and method for discharging a groundwater slurry of the present invention, disturbance and floatation of the slurry accumulated on the slope of the excavation hole by the rotational force of the screw pump and the slurry slurry floated through the flow of the high- The excavated ball can be cleanly cleaned as it is discharged to the ground without a large physical impact.

그리고, 토사 슬러리가 배출관만을 통해서 흐르기 때문에 굴착공과 굴착공 안에 설치된 예컨대 PVC 케이싱에는 고압이 가해지지 않으므로 굴착공의 붕괴, 케이싱의 균열, 케이싱의 연결부 파단 및 이탈 등과 같은 현상을 방지하며 결과적으로 지중의 굴착공을 지하수(지하수 급수, 지열) 자원의 확보를 위한 최적의 상태로 유지할 수 있으므로 지하수를 오랫동안 활용할 수 있다.Since the slurry does not flow through the discharge pipe, high pressure is not applied to the excavation hole and the PVC casing installed in the excavation hole, for example, to prevent the collapse of the excavation hole, cracking of the casing, breakage or breakage of the connection portion of the casing, Groundwater can be used for a long time because the excavator can keep the groundwater (groundwater supply, geothermal) resources in optimum condition.

또한, 굴착공 전체를 토사 슬러리의 배출영역으로 하지 않고 케이싱과 배출관만을 토사 슬러리의 배출영역으로 하게 됨으로써 유체의 압력이 굴착공에 전체적으로 작용하는 것이 아니라 케이싱과 배출관에만 작용하기 때문에 소량의 유체를 이용하여도 토사 슬러리를 배출할 수 있으므로 굴착공의 청소비용을 절감하고 청소시간을 단축할 수 있다.
In addition, since the entire excavation hole is not used as the discharge area of the slurry, but only the casing and the discharge pipe are used as discharge areas of the slurry, the fluid pressure acts only on the casing and the discharge pipe. It is possible to reduce the cleaning cost of the excavation hole and shorten the cleaning time since the slurry can be discharged.

도 1은 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치의 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치에 적용된 분산수단의 확대도.
도 4와 도 5는 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치에 스크류 펌프가 2단으로 적용된 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall view of a ground water well and a geothermal soil slurry discharging apparatus according to the present invention; FIG.
Fig. 2 is an enlarged view of the main part of the apparatus for discharging the groundwater gutters and the geothermal soil slurry according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a dispersion means applied to a groundwater gutter and a geothermal soil slurry discharging apparatus according to the present invention. FIG.
FIG. 4 and FIG. 5 are views showing an example in which a screw pump is applied in two stages to an apparatus for discharging a groundwater well and a geothermal soil slurry according to the present invention. FIG.

도 1에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치는, 지중의 굴착공(1) 안에 설치되며 자신의 회전력에 의해 굴착공(1)의 공저에 쌓인 토사 슬러리를 부양시키는 스크류 펌프(10), 스크류 펌프(10)에 의해 부양하는 토사 슬러리를 지상으로 배출하는 배출관(20), 고압 유체의 흐름을 통해 배출관(20) 내부를 따라 지상으로 배출되는 토사 슬러리의 배출을 돕는 이젝터(30)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the apparatus for discharging the groundwater gutters and the geothermal soil slurry according to the present invention is installed in an underground excavation hole (1), and floats the soil slurry accumulated in the joint of the excavation hole (1) A screw pump 10, a discharge pipe 20 for discharging the slurry to be floated by the screw pump 10 to the ground, a drain pipe 20 for discharging the slurry discharged to the ground along the inside of the discharge pipe 20 through the flow of the high- And an ejector (30).

도 2에서 보이는 것처럼, 스크류 펌프(10)는 수중 모터(11), 수중 모터(11)의 회전축에 연결되어 회전하는 스크류(12)로 구성된다.2, the screw pump 10 comprises an underwater motor 11 and a screw 12 connected to the rotating shaft of the underwater motor 11 and rotating.

스크류(12)는 배출관(20)의 내부에 직접 설치될 수 있으며 수중 모터(11)에 의한 회전력에 의해 회전하면서 굴착공(1) 공저에 쌓인 토사 슬러리를 부양시켜 배출관(20) 내부에 흡입 및 지상측으로 압송한다.The screw 12 can be installed directly inside the discharge pipe 20 and float the soil slurry accumulated in the joint hole 1 while being rotated by the rotational force of the underwater motor 11 to suck and discharge the slurry into the discharge pipe 20, Press to the ground side.

스크류(12)는 배출관(20) 내부에 직접 설치되는 경우 토사 슬러리의 흐름을 간섭하지 않는 크기와 구조의 지지대 내지 베어링을 통해 설치된다.The screw 12 is installed through a support or bearing of a size and structure that does not interfere with the flow of the soil slurry when installed directly in the discharge pipe 20.

스크류(12)는 배출관(20)에 관이음되는 별도의 스크류 하우징 내부에 설치될 수도 있다. 이때, 상기 스크류 하우징은 토사 슬러리의 배출 속도를 가속하기 위하여 배출관(20)과 직경이 다른 부스터 하우징인 것이 바람직하다.The screw 12 may be installed in a separate screw housing which is connected to the discharge pipe 20. At this time, the screw housing is preferably a booster housing having a diameter different from that of the discharge pipe 20 to accelerate the discharge speed of the slurry.

배출관(20)은 굴착공(1) 내부에 배관되며 스크류 펌프(10)에 의한 회전력과 이젝터(30)에 의한 유체 압력에 의해 토사 슬러리가 지상으로 배출되도록 하며 이젝터(30)의 이젝터 노즐(33)이 설치되는 부분에는 관경이 좁은 벤추리부(21)가 형성됨으로써 토사 슬러리의 유속을 가속하도록 한다.The discharge pipe 20 is piped inside the excavation hole 1 and the earth slurry is discharged to the ground by the rotational force of the screw pump 10 and the fluid pressure by the ejector 30, and the ejector nozzle 33 The venturi portion 21 having a narrow diameter is formed to accelerate the flow velocity of the soil slurry.

배출관(20)은 다수의 관이 커플러 등을 통해 관이음되어 굴착공(1)의 심도에 맞도록 사용된다.The discharge pipe 20 is used to fit the depth of the excavation hole 1 by connecting a plurality of pipes through a coupler or the like.

이젝터(30)는 지상에 설치되며 압축수(지하수 등) 또는 압축공기를 고압으로 공급하는 유체 공급수단(31)(에어컴프레서, 고압펌프 등), 굴착공(1) 내부에 배관되며 유체 공급수단(31)에 의해 공급되는 유체를 굴착공(1) 내부로 공급하는 유체 공급관(32), 유체 공급관(32)에 유체 연통 가능하게 연결되며 유체 공급관(32)에서 공급되는 유체를 배출관(20) 내부에 지상을 향하는 방향(토사 슬러리의 배출 방향)으로 분사하는 이젝터 노즐(33)로 구성되며, 즉 고압의 유체를 배출관(20)의 내부에 토사 슬러리의 배출방향으로 고압 분사함으로써 토사 슬러리가 배출관(20)을 따라 지상으로 압송되도록 한다.The ejector 30 is provided on the ground and includes fluid supply means 31 (air compressor, high pressure pump, etc.) for supplying compressed water (ground water or the like) or compressed air at a high pressure, A fluid supply pipe 32 for supplying the fluid supplied by the fluid supply pipe 31 to the inside of the excavation hole 1, a fluid supply pipe 32 fluidly connected to the fluid supply pipe 32, The high pressure fluid is injected into the discharge pipe 20 at a high pressure in the discharge direction of the slurry so that the slurry can be discharged to the discharge pipe 20. [ (20).

이젝터 노즐(33)은 예를 들어 U 형상으로 이루어질 수 있고, 유입단(33a)은 유체 공급관(32)에 연결되고 토출단(33b)은 배출관(20)의 벤추리부(21)에 배치되어 고압의 유체를 벤추리부(21)를 통해 좀 더 가속하여 분사함으로써 토사 슬러리의 배출력을 향상하도록 구성된다.The ejector nozzle 33 may be formed in, for example, a U shape, and the inlet end 33a is connected to the fluid supply pipe 32 and the discharge end 33b is disposed in the venturi portion 21 of the discharge pipe 20, Of the slurry is accelerated and injected through the venturi (21) to improve the discharge power of the slurry.

이젝터 노즐(33)은 배출관(20)에 일정 간격을 두고 다수개가 설치됨으로써 배출관(20)의 전 영역에서 토사 슬러리가 정체없이 배출되도록 할 수 있다.A plurality of ejector nozzles 33 are provided at a predetermined interval in the discharge pipe 20, so that the soil slurry can be discharged unhindered throughout the discharge pipe 20.

벤추리부(21)는 배출관(20)에 일체로 형성되는 것으로 한정되지 아니하고 별도의 관으로 구성된 후 배출관(20)에 관이음되어 사용되는 것도 가능하다.
The venturi part 21 is not limited to the one formed integrally with the discharge pipe 20 but may be used after being connected to the discharge pipe 20 which is formed of a separate pipe.

한편, 스크류 펌프(10)는 굴착공(1) 공저의 토사 슬러리를 직접적인 힘에 의해 부양시키는 것이 아니라 스크류(12)의 회전력에 의해 굴착공(1) 내부에 토사 슬러리와 지하수의 흐름(와류형 흐름)을 형성함으로써 부양시키는 것이기 때문에 토사 슬러리를 부양하는데 시간적인 단점이 있을 수 있고 일부 토사 슬러리를 부양시키지 못할 수 있으며, 이를 보완하기 위하여 굴착공(1) 공저에 쌓인 토사 슬러리에 물리적 충격을 가하여 토사 슬러리를 교란시킴으로써 스크류 펌프(10)의 부하를 경감하고 토사 슬러리를 신속하게 배출관(20)으로 유도할 수 있도록 토사슬러리 분산수단(40)이 적용될 수 있다.On the other hand, the screw pump 10 does not lift the earth slurry of the excavation hole 1 by the direct force but causes the flow of the earth slurry and the groundwater The slurry can be lifted up by floatation, so that there may be a time lag to float the slurry and it may not be possible to float some slurry. To compensate the slurry, a physical impact is applied to the slurry accumulated in the slurry The soil slurry dispersing means 40 may be applied so as to reduce the load of the screw pump 10 by disturbing the soil slurry and to quickly guide the soil slurry to the discharge pipe 20.

토사슬러리 분산수단(40)은 압축수나 압축공기의 고압의 유체를 공급하는 유체 공급수단, 굴착공(1) 내부에 배관되며 상기 유체 공급수단을 통해 공급되는 유체를 굴착공(1)의 공저로 안내하는 유체 공급관(41), 유체 공급관(41)으로부터 공급되는 고압의 유체를 굴착공(1)의 공저에 분사하는 하나 이상의 분산노즐(42)로 구성된다. 상기 유체 공급수단은 이젝터(30)의 유체 공급수단(31)을 공유할 수 있으며 이는 유체 공급관(41)의 연결 구조와 밸브 등의 구성을 통해 가능하다.The soil slurry dispersing means 40 comprises a fluid supply means for supplying compressed water or a high-pressure fluid of compressed air, a fluid supply means for supplying the fluid supplied through the fluid supply means to the excavation hole 1, A guiding fluid supply pipe 41 and at least one dispersing nozzle 42 for injecting a high-pressure fluid supplied from the fluid supply pipe 41 to the coarse of the excavation hole 1. [ The fluid supply means may share the fluid supply means 31 of the ejector 30, which is possible through a connection structure of the fluid supply pipe 41 and a valve or the like.

유체 공급관(41)은 수중 모터(11)의 둘레부에 고정밴드 등을 통해 고정될 수 있고, 분산노즐(42)은 하나만 설치될 수도 있고 수중 모터(11)의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개가 설치될 수 있다.
The fluid supply pipe 41 may be fixed to the periphery of the submersible motor 11 through a fixing band or the like and only one dispersion nozzle 42 may be provided and a constant And a plurality of units may be installed at intervals.

도 3은 토사슬러리 분산수단의 다른 예를 도시한 것이며, 토사슬러리 분산수단은 스크류 펌프(11)의 구동수단인 수중 모터에 고정되며 하나 이상의 파쇄팁(43a)이 형성된 파쇄헤드(43), 파쇄헤드(43)의 내부에 형성되며 유체 공급관(41)과 연결되어 유체 공급관(41)으로부터 공급받는 고압의 유체를 굴착공(1)의 공저에 분사하는 하나 이상의 분사홀(44)로 구성된다.
3 shows another example of the soil slurry dispersing means. The soil slurry dispersing means includes a crushing head 43 fixed to an underwater motor which is a driving means of the screw pump 11 and having at least one crushing tip 43a formed therein, And one or more jet holes 44 formed in the head 43 and connected to the fluid supply pipe 41 to jet a high pressure fluid supplied from the fluid supply pipe 41 to the joint of the excavation hole 1.

또한, 스크류 펌프(10)와 이젝터(30)에 의한 부양력이 부족하더라도 토사 슬러리를 안정적으로 배출할 수 있도록 굴착공(1) 내부를 밀폐 및 굴착공(1)의 저부를 향하는 압력 조건을 조성하도록 구성되며, 예를 들어 도 1에서 보이는 것처럼, 굴착공(1)의 지상측 입구에 설치되어 굴착공(1)을 밀폐하는 밀폐 덮개(50), 굴착공(1) 내부의 고압의 유체를 주입하여 굴착공(1) 내부의 토사 슬러리를 스크류 펌프(10)쪽으로 가압하는 가압수단(51)이 포함된다. 가압수단(51)은 압축수나 압축공기 등을 공급(차량, 탱크, 에어컴프레서, 고압펌프 등) 및 굴착공(1) 내부로 유도(공급관)에 분사(노즐)하는 구성으로 이루어진다.Further, even if the lifting force by the screw pump 10 and the ejector 30 is insufficient, the inside of the excavation hole 1 is closed to form a pressure condition toward the bottom of the excavation hole 1 so as to stably discharge the slurry As shown in Fig. 1, for example, there are provided a sealing lid 50 installed at the ground side entrance of the excavation hole 1 to seal the excavation hole 1, a high- And a pressing means 51 for pressing the slurry of the earth in the excavation hole 1 toward the screw pump 10. The pressurizing means 51 is constituted to supply compressed water or compressed air to a vehicle (a vehicle, a tank, an air compressor, a high pressure pump, etc.) and an induction (a nozzle) into a drilling hole 1.

도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만 배출관(20)을 통해 지상으로 배출되는 토사 슬러리는 별도의 토사 저장수단을 통해 관리될 수 있다.Although not specifically shown in the figure, the slurry discharged to the ground through the discharge pipe 20 can be managed through a separate slurry storage means.

상기 토사 저장수단은, 배출관(20)에 의해 배출된 토사를 저장하며, 이 토사 슬러리는 지하수가 혼합된 상태로 배출될 것이므로 토사 슬러리와 지하수를 분리하여 지하수를 굴착공(1) 또는 다른 저장조에 환수하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 지하수를 계속 배출함으로써 지하수 수위가 낮아져 배출효율이 떨어지거나 지하수의 불필요한 유출로 인하여 굴착공 주변의 침수가 발생되는 문제가 발생되지 않도록 한다.Since the slurry discharged from the drain pipe 20 is discharged in a mixed state with the ground water, the slurry is separated from the slurry and the ground water to separate the groundwater from the drilling hole 1 or the other storage tank It is preferable that it is configured to be returned to the outside. That is, the groundwater level is lowered by continuously discharging the groundwater, so that the discharge efficiency is not reduced or the problem of flooding around the excavation hole due to unnecessary drainage of the groundwater is prevented.

상기 토사 저장수단은, 토사 슬러리를 선별하는 크기의 선별공이 구비된 격벽에 의해 서로 구획되는 토사 저장부와 지하수 저장부가 형성된 저장조, 상기 저장조의 지하수 저장부에 저장되는 지하수를 굴착공(1)에 환수하는 환수관으로 구성될 수 있다. 토사 저장수단의 다른 예로서, 배출관(20)을 통해 적재되는 토사 슬러리를 침전에 의해 지하수와 선별하는 저장탱크도 가능하다.
The groundwater storage means includes a groundwater storage portion and a groundwater storage portion in which a groundwater storage portion and a groundwater storage portion are separated from each other by partition walls having a sorting hole sized to sort earth slurry, It can be composed of a water-return pipe. As another example of the gravel-storing means, a storage tank for sorting the gravel-like slurry, which is loaded through the discharge pipe 20, with groundwater by sedimentation is also possible.

본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 방법은 다음과 같다.The method of discharging the ground water well and the geothermal soil slurry according to the present invention is as follows.

1. 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치의 설치.1. Installation of groundwater drainage and geothermal drainage slurry discharging device.

굴착공(1) 내부에 본 발명에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치를 설치하며, 파쇄팁(43a)이 굴착공(1) 공저에 안착 내지 박히도록 설치함으로써 굴착공(1) 공저의 토사 슬러리를 교란시킨다.The groundwater pipe and the geothermal soil slurry discharging device according to the present invention are installed in the excavation hole 1 and the crushing tip 43a is installed in the hole of the excavation hole 1 so as to be stuck or peeled, Disrupt the soil slurry.

2. 토사 슬러리 배출.2. Discharge of soil slurry.

수중 모터(11)에 전원을 인가하여 스크류(12)를 가동하고 아울러 이젝터(30)를 가동하여 유체를 배출관(20) 안에 고압으로 분사한다.The power is applied to the underwater motor 11 to operate the screw 12 and the ejector 30 is operated to inject the fluid into the discharge pipe 20 at a high pressure.

스크류(12)의 회전에 의해 굴착공(1)의 공저에는 와류 형태의 흐름이 발생되며 이를 통해 토사 슬러리가 부양하게 되어 스크류(12)를 통과한 후 배출관(20)에 유입된다. 이때, 스크류(12)는 토사 슬러리에 의한 막힘을 일으키는 구조가 아니기 때문에 저항을 받지 않고 회전하게 되므로 토사 슬러리를 신속하게 부양 및 배출관(20) 내부로 유도한다.
A flow of a vortex flow is generated in the vicinity of the excavation hole 1 by the rotation of the screw 12 and the soil slurry floats through it and flows into the discharge pipe 20 after passing through the screw 12. [ At this time, since the screw 12 is not structured to cause clogging by the slurry, the slurry rapidly rotates without receiving resistance, and thus the slurry is quickly guided into the flushing and discharge pipe 20.

또한, 분산수단(40)의 분산노즐(42) 또는 분사홀(44)을 통해 고압으로 분사되는 유체에 의해 굴착공(1) 공저에 서로 응집된 토사 슬러리가 분산되어 스크류(12)에 의한 부양력의 영향을 받게 되므로 굴착공(1) 내부의 모든 토사 슬러리를 배출할 수 있다.The soil slurry agglomerated with each other in the vicinity of the excavation hole 1 is dispersed by the fluid sprayed at a high pressure through the dispersion nozzle 42 or the spray hole 44 of the dispersing means 40, So that it is possible to discharge all the soil slurry in the excavation hole 1.

또한, 가압수단(50)을 가동하면 굴착공(1) 내부에 굴착공(1)의 저부를 향하는 압력이 발생되어 토사 슬러리가 스크류(12)에 의한 부양력에 의해 배출관(20)으로 유도됨에 따라 토사 슬러리를 신속하게 배출하고 잔류 토사 슬러리를 극소화한다.When the pressurizing means 50 is operated, a pressure toward the bottom of the drilling hole 1 is generated in the drilling hole 1, and the slurry is guided to the discharge pipe 20 by the lifting force of the screw 12 Quickly discharge soil slurry and minimize residual soil slurry.

스크류(12)의 회전력에 의한 부양력에 의해 배출관(20) 안에 유입된 토사 슬러리는 스크류(12)를 통과한 후 스크류(12)에 의한 압송력에 의해 배출관(20)을 따라 지상측으로 압송되며, 이 과정에서 이젝터 노즐(33)을 통과하고, 이때 이젝터 노즐(33)의 후단과 상단에는 지상측을 향하는 고압의 흐름이 발생되기 때문에 토사 슬러리는 가속되어 배출관(20)을 따라 지상측으로 압송되고 최종적으로 지상으로 배출된다.
The soil slurry flowing into the discharge pipe 20 due to the floating force of the screw 12 is transmitted to the ground side along the discharge pipe 20 by the pressure force of the screw 12 after passing through the screw 12, At this time, a high-pressure flow toward the ground side is generated at the rear end and the upper end of the ejector nozzle 33 at this time, so that the earth slurry is accelerated and transported to the ground side along the discharge pipe 20, To the ground.

한편 굴착공(1)의 심도에 따라 하나의 스크류 펌프(10)만으로는 토사 슬러리를 최적의 조건으로 배출하지 못할 것이며 따라서 굴착공(1)의 심도가 깊더라도 토사 슬러리를 신속하고 잔량없이 배출하기 위하여 2개 이상의 스크류 펌프가 구성될 수 있다.
According to the depth of the excavation hole 1, only one screw pump 10 can not discharge the slurry slurry under optimum conditions. Therefore, even if the depth of the drilling hole 1 is deep, Two or more screw pumps may be constructed.

즉, 도 4와 도 5에서 보이는 것처럼, 스크류 펌프는 최하단에 설치되어 굴착공(1)의 공저에 있는 토사 슬러리를 부양시키는 부양용 스크류 펌프(10), 부양용 스크류 펌프(10)와 지상 사이에 설치되어 스크류 펌프(10) 및/또는 이젝터(30)에 의해 배출되는 토사 슬러리를 지상으로 배출하는 하나 이상의 배출용 스크류 펌프(60)로 구성된다.4 and 5, the screw pump includes a float screw pump 10 installed at the lowermost end to float the soil slurry at the bottom of the excavation hole 1, a float screw pump 10 installed between the float screw pump 10 and the ground And at least one discharging screw pump 60 for discharging the soil slurry discharged by the screw pump 10 and / or the ejector 30 to the ground.

배출용 스크류 펌프(60)는 수중 모터(61), 스크류(62) 및 수중 모터(61)와 스크류(62)가 내장되며 하부와 상부측의 배출관(20-1,20-2)에 관이음되는 하우징(63)(바람직하게 부스터 하우징)으로 구성된다.The discharge screw pump 60 has an underwater motor 61, a screw 62 and an underwater motor 61 and a screw 62. The screw pump 62 is connected to the lower and upper discharge pipes 20-1 and 20-2. And a housing 63 (preferably a booster housing).

이젝터(30)는 배출용 스크류 펌프(60)의 상부에만 설치된 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다.Although the ejector 30 is illustrated as being installed only on the top of the discharge screw pump 60, it is not limited thereto.

이와 같은 구성에 따르면, 부양용 스크류 펌프(10)에 의해 하부측 배출관(20-1) 내부에 유입된 토사 슬러리는 부양용 스크류 펌프(10)의 회전력[또는 배출용 스크류 펌프(60)에 의한 회전력과 함께]에 의해 하우징(63) 내부에 유입되고, 이엇 배출용 스크류 펌프(60)의 회전력에 의해 지상측으로 압송되어 배출되며, 즉 이와 같이 배출용 스크류 펌프(60)를 적재적소에 설치함으로써 모든 배출구간에서 토사 슬러리가 정체하지 않고 배출되도록 할 수 있다.
According to such a constitution, the earth slurry introduced into the lower side discharge pipe 20-1 by the float screw pump 10 is supplied to the float slurry by the rotational force of the float screw pump 10 (or by the discharge screw pump 60 (Together with the rotational force) to the inside of the housing 63, and is transported to the ground side by the rotational force of the screw pump 60 for discharging, that is, by installing the discharging screw pump 60 in such a proper position So that the soil slurry can be discharged without stagnation in all the discharge sections.

10 : 스크류 펌프, 11 : 수중 모터
12 : 스크류, 20 : 배출관
21 : 벤추리부, 30 : 이젝터
31 : 유체 공급수단, 32 : 유체 공급관
33 : 이젝터 노즐, 40 : 토사슬러리 분산수단
41 : 유체 공급관, 42 : 분산노즐
43 : 파쇄헤드, 44 : 분사홀
50 : 밀폐 덮개, 51 : 가압수단
60 : 배출용 스크류 펌프, 10: screw pump, 11: submersible motor
12: screw, 20: discharge pipe
21: venturi portion, 30: ejector
31: fluid supply means, 32: fluid supply pipe
33: ejector nozzle, 40: soil slurry dispersing means
41: fluid supply pipe, 42: dispersion nozzle
43: crushing head, 44: injection hole
50: sealing lid, 51: pressing means
60: Screw pump for discharge,

Claims (10)

수중 모터(11) 및 지하수 관정과 지열공을 포함하는 지중의 굴착공 내부에 상기 굴착공의 공저로부터 이격되면서 상하 종방향을 따라 설치되며 상기 수중 모터에 의해 회전하여 상승흐름을 발생하는 스크류(12)로 이루어지며, 상기 스크류의 회전력에 의해 상기 굴착공 안의 토사 슬러리를 부양시켜 흡입하는 스크류 펌프(10)와;
상기 굴착공 안에 지상과 연계하도록 배관되면서 상기 스크류 펌프와 유체 연통 가능하도록 연결되어 상기 스크류 펌프에 의해 부양 및 흡입된 토사 슬러리를 지상으로 배출하는 배출관(20)과;
상기 배출관을 따라 설치되며 압축공기와 압축수 중 하나 이상의 유체를 공급하는 유체 공급수단으로부터 공급받은 유체를 상기 배출관의 내부에서 지상을 향하도록 분사하여 상기 배출관 내부에 지상을 향하는 분사력을 제공함으로써 상기 스크류 펌프의 스크류에 의해 상기 배출관 내부에 흡입된 토사 슬러리를 지상쪽으로 압송하는 이젝터(30)와;
상기 굴착공의 공저를 향해 고압의 유체를 분사하여 상기 굴착공의 공저에 쌓인 토사 슬러리를 분산시켜 상기 스크류 펌프의 부양력에 의해 상기 배출관에 흡입되도록 하는 토사슬러리 분산수단(40)을 포함하고,
상기 이젝터는 상기 배출관을 따라 설치되며 고압 유체공급수단으로부터 고압수와 고압공기 중 하나 이상의 유체를 공급받는 유체 공급관(32), 상기 유체 공급관에 연결되어 유체를 공급받으며 토출단이 상기 배출관의 내부이면서 상기 스크류 상부에 지상을 향하도록 설치되어 유체를 지상을 향해 고압 분사함으로써 상기 스크류에 의해 부양되는 토사슬러리를 지상으로 유도하는 이젝터 노즐(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치.A submerged motor 11 and a screw 12 disposed along the vertical direction and spaced apart from the joint of the excavation hole and being rotated by the submersible motor to generate an upward flow, , A screw pump (10) for sucking the soil slurry in the excavation hole by the rotating force of the screw and sucking the soil slurry;
A drain pipe (20) connected to the ground in the drilling hole so as to be in fluid communication with the screw pump and discharging the soil slurry lifted and sucked by the screw pump to the ground;
The fluid supplied from the fluid supply means which is provided along the discharge pipe and supplies at least one of the compressed air and the compressed water is jetted so as to face the ground from the inside of the discharge pipe to provide a jetting force toward the ground inside the discharge pipe, An ejector (30) for feeding the soil slurry sucked into the discharge pipe to the ground by a screw of a pump;
And a soil slurry dispersing means (40) for spraying a high-pressure fluid toward the coarse of the excavation hole to disperse the excavated soil slurry accumulated in the coarse of the excavation hole and to suck it into the discharge pipe by the lifting force of the screw pump,
The ejector includes a fluid supply pipe (32) installed along the discharge pipe and supplied with at least one of high-pressure water and high-pressure air from the high-pressure fluid supply unit, a fluid supply pipe connected to the fluid supply pipe and having a discharge end inside the discharge pipe And an ejector nozzle (33) installed on the top of the screw to guide the soil slurry to the ground by being sprayed at high pressure toward the ground by flowing the fluid toward the ground, characterized by comprising an ejector nozzle (33) ejector. 청구항 1에 있어서, 상기 스크류 펌프로부터 지상측을 향해 일정 거리 이격되는 곳에 상기 배출관과 연결되도록 설치되며 상기 배출관을 따라 이송되는 토사 슬러리를 회전력에 의해 지상측으로 압송하는 하나 이상의 배출용 스크류 펌프(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치.[6] The apparatus according to claim 1, further comprising at least one discharge screw pump (60) installed to be connected to the discharge pipe at a predetermined distance from the screw pump to the ground side and feeding the earth slurry transferred along the discharge pipe to the ground side by rotational force, Wherein the slurry discharging device comprises: 청구항 2에 있어서, 상기 배출용 스크류 펌프는 상기 배출관보다 직경이 큰 부스터 하우징을 통해 설치되어 토사 슬러리의 압송 속도를 가속하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치.The apparatus of claim 2, wherein the discharging screw pump is installed through a booster housing having a diameter larger than that of the discharge pipe to accelerate the pressure feeding speed of the soil slurry. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 토사슬러리 분산수단은 스크류 펌프의 구동수단인 수중 모터에 고정되며 하나 이상의 파쇄팁이 형성된 파쇄헤드(43), 상기 파쇄헤드의 내부에 형성되며 고압의 유체를 공급받아 분사하는 하나 이상의 분사홀(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치.[5] The apparatus according to claim 1, wherein the soil slurry dispersing means comprises a crushing head (43) fixed to an underwater motor which is driving means of a screw pump and having at least one crushing tip formed therein, And at least one injection hole (44). 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴착공의 상부를 밀폐하는 밀폐 덮개(50)와; 상기 굴착공 내부의 고압의 유체를 주입하여 상기 굴착공 내부의 토사 슬러리를 상기 스크류 펌프쪽으로 가압하는 가압수단(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치.The hood according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a sealing lid (50) for sealing the upper portion of the drilling hole; And a pressurizing unit (51) for injecting high-pressure fluid in the excavation hole to pressurize the slurry in the excavation hole toward the screw pump. 삭제delete 청구항 1에 의한 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치를 지중의 굴착공 내부에 삽입 설치하는 제1단계와;
상기 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 장치의 스크류 펌프를 가동시켜 상기 굴착공 내부의 토사 슬러리를 교란 및 부양시키는 한편 굴착공 공저에 고압의 유체를 분사하여 상기 굴착공 공저에 쌓인 토사 슬러리를 교란시키면서 상기 이젝터에 유체를 고압 공급하여 상기 스크류 펌프에 의해 부양하는 토사 슬러리가 배출관을 통해 지상으로 배출되도록 하는 제2단계를 포함하는 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 방법.A first step of inserting a groundwater well and a geothermal soil slurry discharging device according to claim 1 into an excavation hole in the ground;
The slurry of the soil slurry in the excavation hole is disturbed and floated, the high pressure fluid is sprayed to the excavation hole, and the slurry accumulated in the excavation hole is disturbed And a second step of supplying a fluid to the ejector at a high pressure so that the soil slurry floating by the screw pump is discharged to the ground through the discharge pipe. 삭제delete 청구항 8에 있어서, 상기 제2단계는 상기 굴착공을 밀폐하고 밀폐 상태에서 고압의 유체를 주입하여 상기 굴착공 내부의 토사 슬러리를 상기 스크류 펌프쪽으로 유도하는 유도단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 지하수 관정과 지열공 토사슬러리 배출 방법.[8] The method of claim 8, wherein the second step further comprises an inducing step of introducing the soil slurry in the excavation hole toward the screw pump by sealing the excavation hole and injecting a high- A method for discharging slurry from soil and geothermal soil.
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