Техника разведки

Vтехн.воды = 2 * V0, (мз),

V техн.воды = 2 * 26,76 = 53,52 (мз).

Расчет количества промывочной жидкости

Vгл. = Vгл.p-pa + Vтехн.воды (м3), где

Vгл.p-pa - объем глинистого раствора, необходимый для бурения всех скважин;

Vтехн.воды - объем технической воды, необходимой для бурения всех скважин.

Количество промывочной жидкости для бурения всех скважин:

V = 8,272 + 53,52 =61,79 (м3).

1.5. Тампонаж скважины

Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции от-дельных ее интервалов.

Тампонирование осуществляется с целью предотвращения обвалов скважины и размывания пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, ликвидации водопроявлений, пере-крытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации воглощения промывочной жидко-сти при бурении [12].

Проектом предусматривается затрубный цементный тампонаж:

- в интервале 0,0 - 5,0 м - с целью гидроизоляции устья скважины;

- в интервале 65,0 - 115,0 м - с целью предотвращения поглощения промывочной жидкости.

Тампонирование с помощью цемента называется цементированием скважин. Для цементирования применяют тампонажный цемент на базе портланд-цемента, тампонажный цемент на базе доменных шлаков, известково-песчаные смеси.

1.5.1. Схема тампонирования скважины

Тампонаж проводится по способу «с двумя пробками».

Тампонаж по способу «с двумя пробками» - наиболее надежный, но и наибо-лее сложный способ, при котором процесс цементации распадается на два этапа (рис. 3.).

Первый этап.

Подготовка забоя скважины, заключающаяся в его очистке, а в некоторых случаях - и расширении. Для очистки скважины обсадные трубы поднимаются с забоя на 0,5-1 м. На верх колонны обсадных труб навинчивают специальную го-ловку для цементации и присоединяют шланг промывочного насоса, при помощи которого промывочную жидкость нагнетают в обсадные трубы. Под давлением на-соса промывочная жидкость вытесняется из обсадных труб в затрубное простран-ство и поднимается до устья скважины. Такую промывку затрубного простран-ства производят для того, чтобы облегчить проникновение в него цементного раствора.

Глинистый раствор

Цемент

Рис. 3. Схема тампонажа скважины цементом по способу «с двумя пробками»:

а - начало закачки цемента;

б - конец закачки цемента;

в - начало подъема цемента в затрубное пространство;

г - конец цементации.

1 - запорный кран, 2 - манометр, 3 - головка для цементации, 4 - верхняя часть пробки, 5 - резиновые манжеты, 6 - нижняя часть пробки, 7 - обсадная труба, 8 - верхняя проб-ка, 9 - нижняя пробка

66

Второй этап.

После промывки затрубного пространства колонна обсадных труб остается подвешенной над забоем, головку для цементации свинчивают с обсадных труб, а в трубы опускают нижнюю пробку, которую при помощи штанг проталкивают на некоторое расстояние. Сверху этой пробки наливают (специальным насосом) це-ментный раствор, поверх которого вновь вставляют верхнюю пробку. Таким обра-зом, цементный раствор оказывается зажатым между двумя пробками. На верхнюю пробку нагнетают промывочную жидкость, которая проталкивает обе пробки и ра-створ между ними к забою скважины. Закачку промывочной жидкости в обсадные трубы продолжают до тех пор, пока верхняя пробка не встретится с нижней, ко-торая по выходе из труб останавливается на забое, а цемент выжимается в затрубное пространство. Как только прекратится проталкивание пробки, немедленно пре-кращается подача промывочной жидкости, освобождаются хомуты обсадных труб и колонна под действием собственного веса или при применении добавочного дав-ления опускается на забой. Скважину в таком состоянии оставляют в покое в тече-ние 1-3 суток, что зависит от качества цемента и других условий. Для тампонажных работ при бурении скважин используют специальный сорт цемента - тампонажный. Техническими условиями предусматриваются сроки начала и окончания схватывания цементного раствора [12].

1.5.2. Расчет количества тампонирующего раствора.

Интервал 0,0 - 5,0 м

Объем цементного раствора, необходимого для заполнения цементируемого пространства определяется по формуле:

V1 = *[(D2-d2н) *H] (м), где

D (м) - диаметр скважины;

dн (м) - наружный диаметр обсадных труб;

H (м) - высота зоны тампонажа.

D = 0,093 (м)

dн =0,089 (м) V1 = *[(0,0932-0,0892) *5,0= 0,003 (м)

H = 5,0 (м)

Объем сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора находится по формуле:

Vцемента1 = * V1 (м3)

сцемента =3,15 г/см3 = 3,15 т/м3 ;

сцем.р-ра =1,85 г/см3 = 1,85 т/м3 .

Vцемента1 = * 0,003 = 0,001 (м3)

Интервал 65,0 - 115,0 м

Объем цементного раствора, необходимого для заполнения цементируемого пространства определяется по формуле:

V2 = *[(D2-d2н) *H] (м), где

D (м) - диаметр скважины;

dн (м) - наружный диаметр обсадных труб;

H (м) - высота зоны тампонажа.

D = 0,076 (м)

dн =0,073 (м) V2 = *[(0,0762-0,0732) *50,0] = 0,018 (м)

H = 50,0 (м)

Объем сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора находится по формуле:

Vцемента2 = * V2 (м3)

сцемента =3,15 г/см3 = 3,15 т/м3 ;

сцем.р-ра =1,85 г/см3 = 1,85 т/м3 .

Vцемента2 = * 0,018 = 0,007 (м3)

Общее количество цементного раствора

Vцем.р-ра = 2 * (V1 + V2) (м3)

Vцем.р-ра = 2 * (0,003 + 0,018)= 0,042 (м3)

Общее количество сухого цемента

Vцемента = 2 * (Vцемента1 + Vцемента2) (м3)

Vцемента = 2 * (0,001 + 0,007)= 0,016 (м3)

1.6. ТЕХНОЛОГИЯ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

В зависимости от категории пород можно задавать разные режимы бурения, параметрами которого является: частота вращения бурового снаряда, осевая нагрузка и объем подачи промывочной жидкости в единицу времени. Режимы бурения разные для победитового и алмазного бурения. Коронки также изготовляются разными по конструкции для разных категорий пород.

1.6.1. Технологические режимы бурения

Интервал 0,0 - 5,0 м.

Бурение осуществляется твердосплавной коронкой марки Ml диаметром 93 мм. Бурение осуществляется при минимальных скоростях 1,0-1,5 м/сек. Про-мывка осуществляется глинистым раствором без циркуляции промывочной жидко-сти. Осевая нагрузка на забой порядка 500-600 Н на основной резец.

После проходки данного интервала скважина обсаживается трубами диамет-ром 89 мм до глубины 5,0 м.

Производится затрубный цементный тампонаж скважины.

Интервал 5,0 - 30,0 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 76 мм. Бурение осуществляется при скорости 400-700 об/мин. Промывка осуществля-ется технической водой при скорости потока 50-80 м/с. Осевая нагрузка на за-бой 8-13 кН на основной резец.

После проходки данного интервала скважина обсаживается трубами диамет-ром 73 мм до глубины 30,0 м.

Интервал 30,0 - 600,0 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 76 мм (до глубины 110 м), диаметром 59 мм (до глубины 600 м). Бурение осуществляется при скорости 400-700 об/мин. (до глубины 110 м), при скорости 500-900 об/мин. (до глубины 600 м). Промывка осуществля-ется технической водой при скорости потока 50-80 м/с. (до глубины 110 м), при скорости потока 40-60 м/с. (до глубины 600 м). Осевая нагрузка на за-бой 8-13 кН (до глубины 110 м), 6-10 кН (до глубины 600 м) на основной резец.

Скважина обсаживается трубами диамет-ром 73 мм до глубины 110,0 м.

В интервале 65,0-115,0 м производится затрубный цементный тампонаж скважины.

Интервал 600,0 - 645,0 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 59 мм. Бурение осуществляется при скорости 400-700 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 50-70 м/с. Осевая нагрузка на за-бой 4-8 кН на основной резец.

Интервал 645,0 - 655,0 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой марки МВП-1 диаметром 59 мм. Бурение осуществляется при скорости 500-900 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 40-60 м/с. Осевая нагрузка на за-бой 6-10 кН на основной резец.

1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого (интервал 600,0 -- 645,0м)

Бурение ведется с соблюдением всех правил, обеспечивающих необходимый выход керна. Бурение осуществляется коронкой типа МВП-1 диаметром 59 мм. По полезному ископаемому бурят в следующем порядке:

1) определяют контакт пустых пород с полезным ископаемым;

2) скважину подготавливают для бурения по полезному ископаемому;

3) бурят непосредственно по полезному ископаемому;

4) отрывают керн и поднимают его.

Перед бурением по полезному ископаемому выполняют следующие меро-приятия по подготовке скважины:

- промывают скважину до полного удаления шлама;

- извлекают оставшийся керн пустых пород;

- производят контрольный замер глубины скважины;

- готовят нужный буровой снаряд для бурения по полезному иско-паемому.

Способы повышения выхода керна.

Причинами плохого выхода керна являются: механическое воздействие ко-лонкового снаряда, приводящее вследствие вибрации к разрушению и истиранию керна; действие на керн промывочной жидкости, размывающей керн или вымы-вающей некоторые компоненты; возможность выпадения керна из колонковой тру-бы во время его извлечения из снаряда вследствие плохого заклинивания.

Основными задачами получения представительных керновых проб являются:

- защита керна от воздействия потока промывочной жидкости или соз-дание потока, направления течения и слива которого благоприятствуют со-хранности керна;

- защита керна от механических воздействий вращающейся колонковой трубы;

- надежный отрыв керна от забоя и удержание его в керноприемной трубе.

С целью повышения выхода керна, бурение ведется на пониженных скоро-стях, с минимальной осевой нагрузкой и минимальной подачей промывочной жид-кости. Для повышения выхода керна предусматривается сокращение рейсопроходки до 1,0-0,5 м. Подъем снаряда с керном полезного ископаемого производится без резких рывков, толчков и ударов.

В случае, если указанные мероприятия не обеспечат требуемый выход керна, должны быть применены специальные технические средства, обеспечивающие по-вышение выхода керна и его сохранность при подъеме на поверхность (двойные колонковые трубы, съемные керноприемники) [12].

1.7. Ликвидация скважины

После бурения скважины ликвидируются. Для этого ствол скважины промы-вается и заполняется глинистой цементной смесью (отнош. 1:1). После заполнения ствола скважины тампонирующим материалом скважина выдерживается несколько суток для застывания раствора. На устье скважины ставится заглушка, обсадные трубы не извлекаются. На заглушке наносится номер скважины, год бурения и ор-ганизация, бурившая скважину.

Расчет количества тампонирующего раствора, необходимого для ликвидации скважины:

Vтамп.р-ра = * (Н1+H2) (м3), где

d (м) - средний диаметр скважины;

Н1 - глубина основного ствола скважины (м);

Н2 - глубина дополнительного ствола скважины (м);

d=0,076(м)

Н = Н1+H2=1255 (м) Vтамп.р-ра = * 1255,0 =5.69 (м3)

Количество тампонирующего раствора для тампонирования всех скважин:

V = 2 * Vтамп.р-ра (м3)

V = 2 * 5.69 = 11.38 (м3)

1.8. Техника безопасности

При производстве буровых работ необходимо руководствоваться «Правилами безопасности при геологоразведочных работах».

Руководство буровыми геологоразведочными работами может быть возложе-но исключительно на лиц, имеющих на это право (инженер, техник, буровой мас-тер). Управление буровыми станками, подъемными механизмами, а также обслу-живание двигателей, компрессоров, электроустановок должны производиться ли-цами, имеющими на это право, подтвержденное соответствующим документом. Все рабочие, как вновь принимаемые, так и переводимые на другую работу, допус-каются к выполнению работ только после прохождения инструктажа по вопросам техники безопасности и обучения безопасным методам труда. Повторный инструк-таж всех рабочих по технике безопасности должен проводиться не реже одного раза в полугодие. Проведение обучения и повторного инструктажа должно быть зарегистрировано в «Журнале регистрации обучения и всех видов инструктажа по технике безопасности».

Буровой агрегат должен проверяться в начале смены бурильщиком и перио-дически, но не реже одного раза в декаду, буровым мастером.

Результаты проверки должны записываться бурильщиком в буровой журнал, а буровым мастером в «Журнал проверки состояния техники безопасности». Обна-руженные неисправности должны устраняться до начала работ.

Запрещается работать при неисправных узлах станка, насоса, двигателей пус-ковой аппаратуры, неисправном слесарном, буровом, технологическом и вспомога-тельном инструменте.

Буровая установка должна быть обеспечена комплектом приспособлений и устройств для безопасного ведения работ и средствами индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется ограждению вращающихся частей механизмов и защи-те от поражения электротоком.

Буровое здание должно быть освещено в соответствии с санитарными норма-ми, обеспечено умывальником, полотенцами и мылом, бачком для кипяченой воды, аптечкой.

Все рабочие работают только в спецодежде и в защитных касках, для хране-ния одежды необходимо иметь специальное помещение или шкаф.

Технологические режимы бурения должны соответствовать указанным в гео-лого-техническом наряде. Контрольно-измерительная аппаратура должна быть исправна.

В процессе работы систематически проводится проверка состояния техники безопасности и санитарии лицами, ответственными за состояние техники безопас-ности.

При использовании в зимнее время печного отопления буровых вышек необ-ходимо серьезное внимание обращать на выполнение требований пожарной безо-пасности. Пол под печкой и вокруг нее на расстоянии 0,5 м обязательно следует покрывать листовой сталью. Стену здания у печки необходимо оббить стальным листом с асбестовой прокладкой или засыпать песком пространство между листом и стеной. Расстояние от стены до печи должно быть не менее 0,7 м. Печные трубы должны быть выведены выше крыши бурового здания не менее чем на 1,5 м, а в местах проведения их через деревянные конструкции должны быть обернуты асбе-стом.

Запрещается применять факелы и другие источники открытого огня для ава-рийного освещения, а также для разогрева дизельной установки и масляных баков буровых станков [11, 12].

ЧАСТЬ II. ПРОХОДКА ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК

2.1. Выбор и обоснование типа, формы и размеров (сечения) горных выработок

Согласно заданию, необходимо пройти:

3 штольни длиной 200м каждая;

25 канав длиной 20 м каждая.

Проектные геологические разрезы:

а) по штольне: 0,0-5,0 м - наносы, 5,0-40,0 м - песчаники, 40,0-150,0 м -

дуниты, 150,0-190,0 м - хромитовая руда, 190,0-200,0 м - дуниты.

б) по канавам: 0,0-2,5 м - наносы, 2,5-3,0 м - хромитовая руда.

Канавы - узкие, протяженные выработки глубиной 1-3 м до 5 м. Поперечное сечение канав обычно трапециевидное, шириной по дну канавы 0,4-1,0 м, в верхней части до 2-2,5 м. Протяженность канав зависит от их назначения и может быть от нескольких до сотен метров.

В большинстве случаев канавы проходят с целью вскрытия коренных пород или тел полезных ископаемых (не затронутых выветриванием), когда они перекрыты наносами мощностью до 3 - 5 м.

Штольня - горизонтальная горная выработка, устье которой находится на поверхности. Штольня, у которой забой также выходит на поверхность, называется тоннелем.

Чаще всего штольни закладываются с крутых склонов.

Проходят штольни «с восстанием», т. е. с постепенным повышением почвы выработки. Отношение высоты подъема к длине составляет примерно 0,03.

Из штольни могут быть пройдены другие подземные выработки, которые дают возможность изучить месторождение.

По направлению различают штольни продольные, идущие по простиранию тела полезного ископаемого, и штольни поперечные, вскрывающие вмещающие породы и тело полезного ископаемого вкрест его простирания.

66

Рис. 2. Продольный разрез штольни

66

Рис. 3. Поперечный разрез штольни

Сечение штольни при разведке чаще всего бывает трапециевидным. Реже применяют квадратное сечение, прямоугольное и сводчатое.

Стандартные размеры разведочных штолен с погрузкой породы вручную: 2.1-3.0; 3.1-4.0 и 4.1-5.0 м2.

Протяженность штольни -- обычно от первых десятков метров до сотен метров.

Ширину выработки устанавливают с учетом размеров применяемого оборудования и правилами безопасности при геологоразведочных работах.

Зазоры между наиболее выступающей частью подвижного состава и стенкой выработки должны быть с одной стороны не менее 0,7 м (зазор для свободного прохода людей), а с другой стороны.-- не менее 0,25 м. Высота свободного прохода принимается не менее 1,8 м.

2.2. Выбор и обоснование способа проходки, основного оборудова-ния

Способ проходки выработки зависит в основном от положения ее в простран-стве (вертикальные, наклонные, горизонтальные), крепости и строения горных по-род, их водоносности и имеющегося в наличии оборудования. В зависимости от устойчивости пересекаемых пород и при-тока грунтовых вод различают обычные и специальные способы проведения выра-боток. Обычные способы применяют при сравнительно небольшом притоке воды, в крепких и устойчивых породах, допускающих обнажение забоя (кровли, подошвы) и боковых стенок выработок.

Способ проходки канав

Разведочные канавы проходят следующим способом:

1) вручную;

2) с применением буровзрывных работ.

При проходке канав вручную проводят следующие операции:

1) разметка канав;

2) разрыхление пород при помощи кайла или лома;

3) выбрасывание породы вручную на поверхность;

4) выравнивание стенок канавы (этот способ применим для I-IV категории).

Проходка канав может осуществляться механически с помощью землеройных машин, однако, в таком случае сечение канав получается прямоугольным, и необходимый наклон стенок отсутствует.

Проходка разведочных канав в крепких коренных породах, а также в мерзлых породах осуществляется с применением буровзрывных работ.

В состав работ по проведению разведочных канав с применением буровзрывных работ входит:

1) разметка линий канав;

2) разметка шпуров;

3) бурение, отметка шпуров;

4) закладка взрывчатого вещества, взрывание;

5) уборка взорванной породы с выбросом ее на поверхность;

6) выравнивание стенок дна канавы.

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки приведены в таблице 1.

2.3. Буровзрывные работы

Для проходки наносов применяется ручной способ. Далее высокая кре-пость пород определяет применение буровзрывного способа проходки.

Буровзрывной способ проходки является наиболее сложным. Он включает ряд последовательных операций, составляющих вместе проходческий цикл:

1) разметка шпуров на забое выработки;

2) бурение шпуров;

3) зарядка шпуров ВВ;

4) взрывание зарядов (отпалка);

5) проветривание забоя;

6) уборка разрыхленной взрывом породы;

7) настил путей;

8) монтирование воздухопровода;

9) крепление.

Наиболее трудоемкими операциями при буровзрывном способе проведения выработки являются бурение шпуров и уборка породы.

За один проходческий цикл обычно проходится лишь часть выработки. Число таких циклов зависит от рациональной длины заходки, которая рассчитывается из требования максимальной занятости в течение смены всех исполнителей операций цикла. Наиболее рациональной является организация работ, при которой цикл БВР укладывается в одну смену или обеспечивает кратное число циклов в смену. Такие операции, как зарядка, отпалка и вентиляция, требующие отсутствие людей в горной выработке рекомендуется выносить за пределы смены.

2.3.1. Расчет рациональной длины заходки и глубины шпуров

Рациональная длина заходки определяется из общих производительных затрат труда на операции цикла из расчета на один погонный метр выработки.

Глубина шпура (lшп) связана с длиной заходки (lзax) зависимостью:

lшп = lзax / КИШ, КИШ=0,85

Канавы

lшп = 0,5/0,85= 0,6 м

Для пирамидального типа вруба глубина шпуров не должна превышать шири-ну выработки. Для цилиндрических врубов глубина шпура может превышать ши-рину выработки на 30%.

Штольня

Длина заходки определяется из соотношения:

lзax = n*m/Qn, где

n - число проходчиков (3 чел.);

m - количество часов в рабочей смене (6 час.);

Qn - суммарные затраты труда в чел/час на все производительные операции внутри смены на 1 пог. метр выработки (13,15 чел/час). Число проходчиков подбирается с учетом ограничений по глубине шпура [8].

lзax = 3*6 /13,15 = 1,37 м

Длина шпура:

lшп = lзax /КИШ

lшп = 1,37/ 0,85 = 1,6 м.

Таблица 2

Затраты труда в чел./час на 1 пог. м штольни

Производительные затраты: 13,15 чел.час.

Условия для определения рациональной длины заходки:

1) сечение штольни - 4 м2;

2) средняя расчетная длина откатки штольни - 150 м;

3) категория пород по буримости - XII;

4) коэффициент крепости f = 7;

5) тип перфоратора - ПА-23;

6) крепление:

наносы - сплошной венцовой крепью,

скальные породы - венцовой крепью вразбежку;

7) количество шпуров на забое - 14 шпуров;

8) продолжительность рабочего дня - 6 часов;

9) число проходчиков на забое - 3 чел.;

10) суммарные производительные затраты труда.

2.3.2. Разметка и бурение шпуров

Количество шпуров на забое зависит от размера сечения выработки и прочности пород. Число шпуров на 1м2 площади забоя рассчитывается по формуле Протодьяконова:

f -- коэффициент крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова;

S -- площадь поперечного сечения выработки, м2;

n - количество шпуров на 1м2 площади забоя;

Тогда общее число шпуров на весь забой находят из зависимости:

N= n*S [9].

Породы, слагающие разрез относятся к XII категории крепости пород по шка-ле Протодьяконова f =7.

Штольня

n=2,7*v7/4=3,57

N=3.57*4=14

Из них врубовых - 5; отбойных - 9

Канавы

n=2.7*v7/12=2.06

N=2.06*12=25

Шпуры на забое должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечи-вались:

- равномерная работа каждого шпура, исключающая подрыв рядом рас-положенных зарядов;

- отбойка породы в контурах выработки, согласно проекту;

- равномерное дробление породы и измельчение ее до нужной крупно-сти кусков, что обеспечивает наибольшую производительность породоуборочных работ.

С учетом прочности пород и условий залегания выбирается призматический тип вруба.

Различают врубовые, отбойные и оконтуривающие шпуры.

Врубовые шпуры, взрываемые первыми, предназначены для создания допол-нительных поверхностей обнажения за счет образования в забое углубления - вру-бы.

Схема размещения врубовых шпуров на забое называется типом вруба.

По принцицу действия врубы разделяются на отрывающие (клиновые, пирамидальные) и разрушающие (прямые, призматические, щелевые). На основе практических данных установлена область применения различных врубов. В массивных породах наиболее эффективным является пирамидальный вруб в центральной части забоя. Клиновый вруб применяют в слоистых породах. Прямые врубы (щелевой и призматический) могут применяться в выработках малых сечений. Врубы можно разделить на две группы:

1) врубы со шпурами, наклонными к оси выработки;

2) врубы со шпурами, параллельными оси выработки.

С учетом прочности пород и условий залегания выбирается центрально-пирамидальный тип вруба, который относится к врубам первой группы. Применяется при проходке любых выработок в породах средней и выше средней крепости однородной массивной структуры, а также в породах с равносторонней трещиноватостью или слоистостью и реже в породах, в которых трещиноватость или слоистость развита или перпендикулярно к забою или параллельно ему. Количество врубовых шпуров до 6 штук. В очень крепких породах иногда в центре врубовых шпуров бурится холостой шпур, который не заряжается, не взрывается, а играет роль дополнительной обнаженной поверхности.

Вспомогательные шпуры производят отбойку породы в сторону боковой обнаженной поверхности (вруба). Они взрываются вслед за взрывом врубовых шпуров и способствуют расширению врубовой полости.

Оконтуривающие шпуры, взрываемые последними, предназначены для придания выработке запроектированной формы и размеров поперечного сечения.

Страницы: 1, 2, 3