Организация буровых работ реферат

Обновлено: 05.07.2024

Буровзрывные работы — заключаются в отделении горных пород от массива при одновременном дроб¬лении их на куски необходимых размеров путем взрывания зарядов ВВ, располагаемых в специальных углублениях (шпуры, скважины), пройденных с помощью бурения. Шпур – цилиндрическая подземная горная выработка (полость в массиве), пройденная способом бурения и имеющая глубину до 5 м и диаметр до 75 мм; все, что превышает указанные параметры - скважины. На подземных работах иногда особо выделяют штанговые шпуры (штанговые скважины) – полости диаметром 50-75 мм глубиной до 15 м.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат Буровзрывные работы и их организация.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

По дисциплине "Организация и планирование горного производства" ("ОиПГП")

на тему "Буровзрывные работы и их организация"

Проверил доцент кафедры геологии

Подготовил студент группы. МД-11

2014
БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Буровзрывные работы — заключаются в отделении горных пород от массива при одновременном дроблении их на куски необходимых размеров путем взрывания зарядов ВВ, располагаемых в специальных углублениях (шпуры, скважины), пройденных с помощью бурения. Шпур – цилиндрическая подземная горная выработка (полость в массиве), пройденная способом бурения и имеющая глубину до 5 м и диаметр до 75 мм; все, что превышает указанные параметры - скважины. На подземных работах иногда особо выделяют штанговые шпуры (штанговые скважины) – полости диаметром 50-75 мм глубиной до 15 м. Как у любой подземной выработки начало шпура (скважины) называют устьем, дно – забоем.

Требования к БВР при проведении горных выработок:

- обеспечить заданную форму и размеры поперечного сечения выработок;

- обеспечить равномерное дробление породы и кучное ее расположение около забоя, что способствует повышенной производительности погрузки;

- обеспечить высокий коэффициент использования шпуров и заданное по паспорту подвигание забоя;

- исключить нарушение массива пород за контуром выработки;

- в шахтах, опасных по взрыву газа или пыли - дополнительные требования по исключению возможности взрыва метана и угольной пыли.

Машины для бурения шпуров

Сверла. Применяют для бурения шпуров в мягких породах с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова f ≤ 4-6. В этих машинах используют вращательный способ бурения. Буровой инструмент для вращательного бурения состоит из резца и штанги с хвостовиком (рис.). Резцы армируют твердыми сплавами. Штанги для сухого бурения изготавливают витыми из полосовой стали ромбического сечения.

Буровая штанга для вращательного бурения: 1— резец, 2 — стержень, 3 — хвостовик

При вращательном бурении резец бурового инструмента, прижимаясь к забою шпура под действием внешних усилий, при вращении срезает и скалывает частицы породы. Породная мелочь, образующаяся при бурении шпуров, удаляется по виткам штанги.

В качестве бурильных машин при вращательном бурении применяют ручные или колонковые электрические или гидравлические (реже - пневматические) сверла. Конструкция ручных сверл довольно простая. В них имеется электродвигатель, понижающий редуктор и патрон шпинделя, в котором закрепляется хвостовик буровой штанги. Ручные сверла массой 16-24 кг применяют для бурения в мягких породах с f ≤ 2 при осевом усилии до 30 кг. Работу этими сверлами производят с руки или с легкой распорной колонки, тогда в конструкцию сверла добавляется механизм для принудительной подачи сверла на забой (рис.). Мощность двигателя 1,0-1,4 кВт.

Схема установки ручного электросверла с канатным податчиком в забое выработки:

1 — электросверло; 2 — барабан канатного податчика; 3 — стальной канат (трос);

4 — распорная колонка; 5 — бур

Колонковые сверла массой 100-120 кг с двигателем мощностью 2,5-5,0 кВт применяют в породах с коэффициентом крепости f до 4-6. Такие сверла крепят или на распорных колонках, или на манипуляторах буровых кареток.

Перфораторы (бурильные молотки). Это машины ударно-поворотного действия, которые применяют для бурения шпуров в породах средней крепости и крепких. По виду потребляемой энергии различают пневматические и гидравлические перфораторы (реже - электрические).

Перфоратор состоит из воздухораспределительно- ударного механизма, устройств для поворота бура, очистки шпуров от буровой мелочи (шлама), смазки трущихся частей и др.

Ударный механизм перфоратора состоит из цилиндра и поршня-бойка, совершающего под действием сжатого воздуха возвратно-поступательные движения. При ходе вперед (рабочий ход) поршень наносит удар по хвостовику бура, который через тело бура и лезвие коронки передается породе, разрушая ее.

Схема ручной бурильной машины ударно-поворотного действия:

1 – воздухораспределительно- ударный механизм; 2 – механизм поворота; 3 – промывочное (продувочное) устройство; 4 – виброгасящее устройство; 5 -

При обратном ходе (холостой ход) происходит поворот поршня и, следовательно, поворот бура на некоторый угол. При последующем ударе лезвия бура порода в забое шпура разрушается в другом месте. Поворотный механизм, осуществляющий поворот поршня и бура, состоит из геликоидального стержня и храпового механизма или из геликоидальной нарезки на штоке поршня. Углубление шпура происходит за счет раздавливания, дробления и скалывания породы.

В зависимости от числа ударов поршня перфораторы делят на обычные (до 2000 ударов в минуту) и быстроударные (более 2000 ударов). Их ударные механизмы отличаются только размерами (диаметром и ходом поршня). Если у обычных перфораторов диаметр поршня изменяется от 60 до 70 мм, а ход поршня составляет 50 — 70 мм, то у быстроударных ход поршня уменьшен до 30 - 40 мм, и за счет этого возрастает частота ударов, но для сохранения энергии удара диаметр поршня увеличивается до 90 - 120 мм.

У быстроударных перфораторов частота ударов составляет 2000 - 6000 в минуту. Скорость бурения возрастает в 2 - 3 раза, но вместе с тем возрастает и вибрация. Вибрация перфоратора может привести к вибрационным заболеваниям бурильщиков, если не использовать виброгасящие приспособления.

По условиям применения пневматические перфораторы подразделяют на переносные (ПП), телескопные (ПТ) и колонковые (ПК).

Переносные (ручные) перфораторы предназначены для бурения нисходящих, горизонтальных и наклонных шпуров при проведении горизонтальных и наклонных выработок небольшого поперечного сечения (ПП63П). Они имеют вес от 15 до 40 кг и диаметр поршня от 60 до 100 мм.

Работу переносными перфораторами обычно ведут с пневматических поддерживающих колонок (пневмоподдержек), состоящих из цилиндра и выдвижного штока - поршня. Шток поршня пневмоподдержки упирается в почву (рис.). Перфоратор шарнирно соединен с верхней частью цилиндра пневмоподдержки. Усилие подачи перфоратора на забой регулируется углом наклона пневмоподдержки и давлением воздуха в цилиндре, которое регулируется вентилем на пневмоподдержке.

Схема размещения переносного перфоратора с установкой сухого пылеулавливания в забое:

1 — буровая штанга; 2 — перфоратор; 3 — пылеотводящий рукав; 4 — пылеуловитель;

5 — эжектор; 6 — пневмоподдержка; 7 — рукав для воздуха; 8 — автомасленка

Телескопные перфораторы предназначены для бурения шпуров и скважин, направленных вверх при проведении восстающих, камерных выработок, а также при бурении шпуров для установки штанговой крепи.

1 - выдвижной шток; 2 — цилиндр телескопной колонки;

3 - бурильный молоток; 4 - буровая штанга

Составная часть телескопных перфораторов — поршневые автоподатчики (телескопы). Величина подачи телескопного устройства 500-750 мм, усилие подачи до 1,85 кН. Частота 2600-2800 ударов в мин.

В соответствии с ГОСТ телескопные перфораторы должны изготавливаться двух типоразмеров ПТ30 и ПТ48 (здесь число – масса молотка).

Колонковые перфораторы предназначены для бурения с колонок и буровых установок шпуров и скважин при проведении горизонтальных выработок большого сечения. В соответствии с ГОСТ колонковые перфораторы должны изготавливаться шести типоразмеров ПК50, ПК60, ПК75, ПК120, ПК150 и ПК 175 (число соответствует массе).

Устройство и принцип действия колонковых перфораторов почти не отличаются от устройства и принципа действия переносных, за исключением автоподатчика, с помощью которого перфоратор подается на забой и обратно. Ход подачи 1200. 1400 мм.

Колонковые перфораторы устанавливают на распорных винтовых или пневматических колонках. Распорная колонка устанавливается вертикально между почвой и кровлей выработки или горизонтально между ее боками. Колонковый перфоратор вместе с распорной колонкой и автоподатчиком обычно называют бурильной установкой (рис.).

Колонковая бурильная установка:

1 – гидравлический перфоратор; 2 - салазки;

3 — распорная колонка; 4 — пульт управления

Буровые каретки. В последние годы перфораторы с автоподатчиками стали монтировать на манипуляторах (стрелах) буровых кареток, что позволило значительно увеличить площадь обуриваемого забоя и производительность бурения. Каретки выпускаются на рельсовом, гусеничном или пневмоколесном ходу.

Они включают в себя бурильную головку с податчиком, манипулятор (1-3) и ходовую часть. Глубина шпуров достигает 2.5-3.0 м для отечественный установок, до 4-5 м – для импортных.

Наиболее эффективными считаются буровые каретки на пневмошинном ходу с двигателями внутреннего сгорания, автономной маслостанцией, укомплектованные компьютером и цифровыми видеокамерами. Роль бурильщика сводится к наблюдению за работой установки. В начале смены он устанавливает в компьютер бурильной установки сменный носитель информации (флешку) с записанной на нем программой обуривания забоя. После каждого взрыва цифровая видеокамера производит съемку забоя, а компьютер корректирует паспорт буровзрывных работ.

Буры для пневматических бурильных машин изготавливают из легированной круглой или шестигранной стали диаметром 22, 25, 28 и 32 мм с внутренним осевым каналом 7—9 мм и со съемными головками (коронками), армированными твердыми сплавами.

В комплект для бурения входят несколько буров, забурник длиной 0,7—1,0 м. Каждый последующий бур длиннее предыдущего на 0,7—1,0 м.

Выпускаются коронки пластинчатые: КДП — долотчато-пластинчатые; КТП — трехперые пластинчатые; ККП — крестовые пластинчатые; штыревые и др.

Для отбойки пород заряды ВВ размещают в шпурах различного назначения, образующих шпуровой комплект. Он состоит из шпуров врубовых, отбойных (вспомогательных) и оконтуривающих.

Врубовые шпуры (1—4) предназначены для предварительного образования врубовой полости и создания дополнительных плоскостей обнажения.

Отбойные (вспомогательные) шпуры (5—8) предназначены для расширения полости, образованной взрывом зарядов врубовых шпуров. Заряды в этих шпурах взрывают сразу же после взрыва зарядов во врубовых шпурах. Вспомогательные шпуры располагают равномерно по площади забоя между врубовыми и оконтуривающими.

Оконтуривающие шпуры (9—18) служат для отбойки горной массы до проектного контура поперечного сечения выработки. Располагаются они по периметру забоя выработки на расстоянии 0,1—0,2 м от контура выработок и заряды ВВ в них взрывают последними. В выработках, проводимых в слабых породах, дно оконтуривающих шпуров совпадает с проектным контуром выработки, а в некоторых случаях их не добуривают во избежание увеличения проектного сечения выработки. В крепких породах дно шпура выходит за пределы контура выработки на 5—15 см.

Число шпуров в каждой группе определяют в зависимости от площади поперечного сечения выработки. Для выработок площадью сечения до 10 м2, проводимых по крепким породам, принимается среднее соотношение групп шпуров 1:0,6:1,6; для выработок большой площади сечения (до 20 м2) — 1:1,3:1,5.

Общее число шпуров в забое может быть определено по эмпирической формуле проф. М.М. Протодьяконова

где N – общее число шпуров, f – коэффициент крепости пород, S – площадь поперечного сечения выработки вчерне.

Глубину шпуров можно определить расчетом или принять на основании практических данных.

Порядная схема перемещения станков (рис. а) применяется чаще всего при отставании буровых работ и взрывании одного ряда скважин. При расстоянии между скважинами в ряду, а общее расстояние передвижки станка между скважинами L= (1,85 а), а удельное время передвижки на одну скважину составляет 10 — 12 мин при, а = 7−10 м. Поперечно-диагональная схема перемещения станков (рис.б) целесообразна при… Читать ещё >

Организация буровых работ ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Организация работы буровых станков должна обеспечить максимальную их эффективность и взаимосвязь бурения с другими процессами на карьере.

Подготовка рабочих мест буровых станков осуществляется по буровым блокам соответственно блоковому взрыванию горных пород. После обуривания (желательно непрерывного) одного блока станки перемещают на новый блок соответственно плану горных работ. Подготовительные работы выполняются дорожной бригадой, бульдозеристами, службой высоковольтных сетей, маркшейдерской службой, персоналом самого бурового цеха, ряда других цехов и участков. Для максимального совмещения работ во времени составляют график их проведения, увязанный с планом работы соответствующих служб. Цель составления графика состоит в том, чтобы, зная состав и длительность всех работ, а также намеченный срок их окончания, определить последовательность их выполнения и необходимые моменты начала каждой работы.

После установления моментов начала всех подготовительных работ определяют возможность перераспределения ресурсов для сокращения общего времени подготовки. Окончательно установленные сроки выполнения работ передаются соответствующим службам, включающим их в свои планы. Контроль за выполнением графиков осуществляют начальник бурового участка и производственный отдел карьера. При ограниченном фронте работ допускается начало обуривания блока при его неполной подготовке. Порядок обуривания блока характеризуется последовательностью бурения отдельных скважин, т. е. схемой перемещения станков. При бурении скважин первого ряда станок должен располагаться перпендикулярно к бровке уступа, так, чтобы горизонтирующие домкраты и гусеницы находились вне призмы возможного обрушения откоса уступа.

Поперечно-диагональная схема перемещения станков (рис.б) целесообразна при числе рядов скважин не более трех и их шахматном расположении. При бурении каждых трех скважин станок проходит расстояние L = (5 а), и выполняет два разворота примерно на 45°. Удельное время передвижки станка — 5 мин.

Поперечно-возвратная схема (рис. в) применяется при квадратной сетке скважин. Здесь на каждую скважину расстояние переезда составляет 1,5 а и приходится примерно 0,7 разворота на угол 25 — 30°. Поперечные схемы передвижки обеспечивают значительную экономию машинного времени буровых станков, а также лучшие условия их эксплуатации и более планомерную подготовку блока к взрыву. При использовании на одном обуриваемом блоке двух-трех станков целесообразно их рассредоточить, выделяя для каждого станка отдельный фронт работ. Станки обычно подключаются к общему трансформаторному киоску и обслуживаются общим вспомогательным оборудованием; при этом расстояние между ними не превышает 20 — 30 м, что обеспечивает фронт работы каждого станка на 2 — 3 смены. При большей автономности станков (отсутствии общих емкостей для воды, трубопроводов и т. д. ) это расстояние следует увеличивать до 50 — 100 м, т. е. практически вести бурение на разных крыльях блока [27, "https://referat.bookap.info"].

Номера и проектная глубина скважин, а также общий объем работ указываются при выдаче буровым бригадам сменного наряда. В конце смены горный мастер фиксирует показатели выполненного объема бурения; эти данные фиксируются также в диспетчерских сменных рапортах. Наибольшее распространение на открытых горных работах получил шарошечный способ бурения. Таким способом выполняется до 85% всех объемов бурения, шнековым — около 13% и ударным — до 1%. Остальной 1% приходятся на термический и ударно-канатный.

На угольных разрезах стран СНГ при дроблении крепких пород применяют преимущественно скважины диаметром 214 мм, в рудной промышленности — 243 мм. Ведутся работы по созданию и совершенствованию буровых станков на диаметр скважины 270 — 320 мм и более. В мировой практике бурения взрывных скважин наиболее популярны и эффективны скважины диаметром 200 — 311 мм.

На открытых разработках широко применяют направленное (наклонное) бурение скважин параллельно откосу уступа, сокращающее удельные расходы на бурение и ВВ и улучшающее равномерность дробления горной массы.

В связи с ростом производственной мощности карьеров и ведением вскрышных работ мощной высокопроизводительной горнотранспортной техникой с высокими линейными параметрами и развитием бестранспортной системы разработки с применением драглайнов значительное распространение получают уступы высотой 25 — 50 м, для чего требуется бурение наклонных скважин глубиной до 50 — 60 м.

Стандарт устанавливает три подгруппы станков для открытых горных работ:

1. СБШ — станки вращательного бурения шарошечными долотами с очисткой скважины воздухом (шарошечного бурения) — пяти типоразмеров с условными диаметрами буримой скважины от 160 до 400 мм при крепости пород f = 618;
2. СБУ — станки ударно-вращательного бурения погружными пневмоударниками с очисткой скважины воздухом (пневмо-ударного бурения) — трех типоразмеров с условными диаметрами скважины — 100, 125 и 160 мм при f = 1020;
3. СБР — станки вращательного бурения резцовыми коронками с очисткой скважины шнеком (шнекового бурения) — двух типоразмеров с условными диаметрами буримой скважины 160 и 200 мм при f = 46.

Типоразмеры станков, определяемые главным параметром, — условным диаметром пробуриваемой скважины, базируются на десятом ряде предпочтительных чисел и предусматриваются для бурения скважин диаметрами 100, 125, 160, 200, 250, 320 и 400 мм.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра геологии и геоморфологии

Реферат на тему:

Выполнил: студент гр.4.5.

Проверил: к.г-м.н. доцент

Назначение буровых скважин……………………………………………. 5-7

Типовые конструкции инженерно-геологических скважин……………..….11

Основным преимуществом такого вида бурения являются универсальность (возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород), возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, хорошая освоенность технологии. Существенные недостатки малый диаметр скважин.

Медленно-вращательное бурение. Сущность его состоит в том, что скважина углубляется инструментом режущего типа путем срезания с забоя сплошной стружки. Способ бурения отличается простотой технологии.

Шнековое бурение. Особенность способа состоит в том, что процессы углубления скважины и продуктов разрушения совмещены. Преимущества: высокая механическая скорость, сравнительно большой диаметр скважин, не нужна вода для промывки.

Винтовое бурение. Применяется редко. Сущность состоит том, что винтовой породоразрушающий инструмент завинчивается в грунт, а затем извлекается на поверхность. При этом размещенный на лопастях инструмента грунт срезается по боковым поверхностям. Способ может использоваться только в рыхлых и мягких грунтах.

Роторное бурение. Применяется только для бурения гидрогеологических скважин на воду, позволяет бурить скважины любого диаметра на любую глубину.

Ударно-канатное бурение. Отличается простотой технологии, высокой производительностью. Недостатки метода: невозможность проходки скважин в скальных грунтах, малая длина рейса, невозможность отбора качественных монолитов. [1 ]

Вибраци1онный метод бурения. Наиболее производительный метод (до 50-70 м/смену). Вибрационное бурение обеспечивает проведение качественной геологической документации исследуемого разреза.

Проектная глубина скважин наряду с ее значением определяет тип и мощность выбираемого бурового станка, основные параметры бурового оборудования и инструмента, отчасти начальный диаметр скважины и др.

В соответствии с глубиной бурения скважины условно подразделяются:

• до 10 м (неглубокие);

• от 10 до 30 м (средней глубины);

• от 30 до 100 м (глубокие);

• свыше 100 м (весьма глубокие).

Назначение буровых скважин

По назначению скважины подразделяются на: а) зондировочные, б) разведочные, в) технические, г) гидрогеологические, д) специального назначения.

Назначение инженерно-геологических скважин, их диаметры и правила отбора образцов представлены в таблице 1:

Тип скважин по назначению

Цель отбора образцов и виды работ в скважинах

Правила отбора образцов при бурении

Для предварительного изучения геологического разреза, для установления границ между нескальными и скальными грунтами, границ распространения насыпных и заторфованных грунтов, а также границ залегания мерзлых грунтов, для определения уровня грунтовых вод и др. Зондировочные скважины являются преобладающими на начальных этапах изысканий.

Ориентировочная геологическая документация. Опытные работы в скважинах, как правило, не производятся.

Образцы нарушенного сложения отбираются непрерывно или через определенные интервалы.

Для детального изучения геологического разреза.

Образец грунта (керн), извлекаемый из скважины, служит для определения всех особенностей геологического разреза: последовательности в залегании слоев грунта, их мощности и положения контактов, структурных и текстурных особенностей грунта, плотности и консистенции грунта. Производятся простые по трудоемкости и непродолжительные по времени инж.-геологические опытные работы.

Образцы нарушенного сложения отбираются непрерывно. Допускается отбор образцов через определенные интервалы (при большом числе скважин на площадке).

Технические скважины являются разновидностью разведочных. Основное их назначение заключается в отборе образцов грунта с ненарушенным природным сложением (отбор монолитов). К техническим также относятся скважины, в которых производятся трудоемкие и продолжительные по времени опытные работы (штамповые опыты, испытания на срез и др.).

Определение физико-механических свойств.

Монолиты отбираются по всему интервалу бурения либо с определенных участков. Опытные работы проводятся на предусмотренных заданием интервалах скважины.

Для изучения геологического и гидрогеологического разреза, но главным образом для изучения фильтрационных свойств грунтов.

Ориентировочная геологическая документация. Опытные работы в основном откачки, наливы, нагнетания воды, воздуха.

Образцы нарушенного сложения отбираются через определенные интервалы. Опытные работы производятся после окончания бурения скважины.

Для проведения специальных работ в скважинах, а также для обеспечения возможности спуска в них человека. К этой группе скважин относятся также выработки, характер опытных работ в которых требует использования специального оборудования или особой технологии для их проходки.

Определение физико-механических свойств грунтов. В скважинах данной группы чаще всего ставятся штамповые опыты, испытания на сдвиг, отбираются монолиты большого размера.

Правила отбора образцов определяются специальными требованиями

Назначение буровых работ

К буровым работам относятся сооружение скважин инженерно-геологического назначения любого диаметра и глубины, которое осуществляется преимущественно механическим способом. Сооружение скважин помимо основного процесса бурения скважин включает в себя ряд вспомогательных работ: планировка площадки, монтаж и демонтаж вышки или мачты и другого бурового оборудования, приготовление промывочного агента, погружение и извлечение обсадных труб и др.

Под буровой скважиной понимается горная выработка, имеющая цилиндрическую форму и значительную длину при сравнительно малом диаметре. При инженерно-геологических изысканиях отношение длины к диаметру находится в пределах 0,2 0,001.

Буровые скважины на изысканиях проходятся для изучения геологического разреза, отбора образцов грунта с целью определения его состава, состояния и физико-механических свойств.

Задачи, решаемые с помощью бурения, определяют ряд специфических требований к этому процессу. Эти требования существенно отличаются от поисков и разведки полезных ископаемых, изучения и освоения подземных вод.

Сопоставляя геологоразведочное и инженерно-геологическое бурение, необходимо отметить, что техническая база для них общая. Однако, располагая общей технической базой, инженерно-геологическое и геологоразведочное бурение преследуют различные цели и решают различные задачи. Эти различия сводятся к следующему.
Объектом инженерно-геологического бурения является верхняя часть земной коры, находящаяся в зоне взаимодействия с инженерными сооружениями, для проектирования которых и осуществляется это бурение. Средняя глубина инженерно-геологических скважин составляет 10-15 метров. При геологоразведочном бурении средняя глубина скважин на порядок выше. Поэтому основной объем инженерно-геологического бурения осуществляется в нескальных грунтах, геологоразведочного в скальных.

Образцы (керн), извлеченные в процессе геологоразведочного бурения, изучаются в основном с точки зрения их состава, при инженерно-геологическом бурении в равной мере является важным состав поднятых образцов, их состояние и свойства.

Перечисленные особенности предъявляют к технологии бурения инженерно-геологических скважин дополнительные требования. В результате инженерно-геологического бурения необходимость определения показателей состава, состояния и свойств массива грунта определяет широкое применение грунтоносов для отбора монолитов, что совершенно нехарактерно для геологоразведочного бурения. Сравнительно небольшая глубина при инженерно-геологическом исследовании делает возможным применение здесь методов зондирования, которые принципиально не отличаются от бурения. При геологоразведочных работах эти методы практически не применяются.

Основными требованиями к скважинам инженерно-геологического назначения являются:

1) получение исчерпывающих сведений о геологическом и гидрогеологическом строении исследуемых территорий,

2) получение достаточных и достоверных данных о физико-механических свойствах грунтов,

3) обеспечение возможности производства опытных работ с должным качеством как в процессе, так и по окончании бурения.
К наиболее важным особенностям инженерно-геологических скважин могут быть отнесены следующие:

• небольшая глубина (определяется видом проектируемого сооружения и геологическими условиями);

• незначительное различие в диаметрах скважин; диаметр скважин определяется только видом и характером опробования;

• из скважин производится непрерывный отбор керна, при этом должен обеспечиваться 100%-ный выход керна;

• из скважин должен производится непрерывный или поинтервальный отбор образцов (монолитов) грунта со сложением, близким к природному;

• в скважинах проводятся различные опытные работы, которые по времени бывают более продолжительные, чем сам процесс бурения;

• по завершении работ в обязательном порядке должен производится тампонаж скважин с целью ликвидации искусственных каналов и пустот для циркуляции грунтовых вод;

• чрезвычайное разнообразие условий бурения скважин, разбросанность объектов изысканий.

Это особенности являются необходимыми исходными предпосылками при разработке специализированных технических средств, технологических приемов бурения и организации буровых работ. [ 2 ]

Типовые конструкции инженерно-геологических скважин

Требования к конструкции инженерно-геологических скважин состоят в следующем:

1) конструкции скважин должны отвечать современному состоянию производства изысканий и возможному их техническому прогрессу. В частности, следует учитывать более широкие применения в изысканиях полевых методов, возможное совершенствование техники и технологии отбора монолитов за счет внедрения нормального ряда грунтоносов, более широкое использование каротажных методов, нового опытно-фильтрационного оборудования.

2) конструкции скважин должны учитывать существующие нормативно методические документы (стандарты, СНиП, инструкции, указания и рекомендации). В соответствии с ГОСТ 12071-72 должны использоваться грунтоносы с внутренним диаметром не менее 90мм. Следовательно, диаметр скважин, предназначенных для отбора монолитов, должен быть не менее 127 мм. В соответствии с ГОСТ 12374-77 площадь штампа для испытаний грунтов статической нагрузкой должна быть равна 600см2. поэтому минимальный диаметр скважин для производства таких испытаний должен быть не менее 325мм.

3) конструкции скважин должны учитывать современное техническое оснащение изысканий буровыми станками и другим оборудованием.

4) конструкции скважин должны учитывать возможность применения прогрессивных способов бурения.

Колонковое бурение наиболее широко распространенный способ проходки скважин. Основным преимуществом такого вида бурения являются универсальность (возможность проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород), возможность получения керна с незначительными нарушениями природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, хорошая освоенность технологии. Существенные недостатки малый диаметр скважин.

Вибрационный метод бурения. Наиболее производительный метод (до 50-70 м/смену). Вибрационное бурение обеспечивает проведение качественной геологической документации исследуемого разреза.

К буровым работам относятся сооружение скважин инженерно-геологического назначения любого диаметра и глубины, которое осуществляется преимущественно механическим способом. Сооружение скважин помимо основного процесса - бурения скважин - включает в себя ряд вспомогательных работ: планировка площадки, монтаж и демонтаж вышки или мачты и другого бурового оборудования, приготовление промывочного агента, погружение и извлечение обсадных труб и др.

К числу наиболее важных задач проходки буровых скважин при инженерных изысканиях относятся изучение геологического разреза и определение физико-механических свойств грунтов.

Организация буровых работ должна обеспечить максимальную эффективность работы буровых станков и взаимную увязку бурения с другими процессами в карьере.

Обуриванию намеченного к взрыву блока предшествует планировка площадки, которая должна быть горизонтальной и обеспечивать маневры бурового станка, а сам буровой станок обеспечен электроэнергией. Планировка осуществляется бульдозером. В зимнее время рабочая площадка должна быть очищена от снега.

На планируемый к взрыву блок составляется паспорт, в котором указывается номер блока, количество и номера скважин, расстояние между скважинами в ряду и между рядами, глубина каждой скважины, количество ВВ, высота забойки.

Разметку скважин осуществляет маркшейдерская служба. Фактическую глубину скважин и соответствие проекту контролирует машинист бурового станка. Контроль за процессом бурения производит горный (буровой) мастер.

При бурении первого ряда к бровке уступа скважин, управление станком осуществляется дистанционно, а ось бурового станка должна быть перпендикулярна бровке уступа.

Режимы бурения и другие данные заносятся в буровой журнал станка, который должен находиться в кабине машиниста. Данные о сдаче приемке смены и техническом состоянии бурового станка отмечаются в журнале сдачи приемке смен и журнале осмотра (технического состояния) станка.

Производительность буровых работ. Производительность буровых работ зависит от производительности бурового станка, подготовительно-заключительных операций, и простоев. Как и у любого оборудования у буровых станков различают паспортную производительность, техническую и эксплуатационную.

Паспортная производительность указывается в паспорте и обычно заключается в скорости бурения (м/час).

Техническая производительность бурового станка (м/смену) определяется из выражения

Q_{б. тех.} = ,

где Т_см – продолжительность смены, мин; Т_п.з - продолжительность подготовительно-заключительных операций и регламентируемых перерывов в смене, мин., t_б – время бурения (основное и вспомогательное) 1 м скважины, мин. (обычно определяется хрономеражом или берется из паспорта бурового станка).

На практике производительность ниже вследствие не регламентированных остановок, износа бурового станка и бурового инструмента, изменчивости массива буримых пород. Поэтому сменная производительность может быть определена по следующей формуле:

где k_c – коэффициент чистого рабочего времени в течении смены (обычно k_с = 0,7 – 0,85).

Кроме внутрисменных простоев имеются еще целосменные простой буровых станков. Причинами этих, в основном организационных простоев (до 15 – 20 % общего годового фонда времени) являются плановые и внеплановые ремонты и перегоны станков, отсутствие фронта работ и т. д. В целом потери рабочего времени в течение года достигают 35 %. С учетом различных вспомогательных работ коэффициент производительного использования буровых станков на карьерах составляет от 0.35 до 0.4 до 0.55 -–0,6.

Исходя из этого эксплуатационная годовая производительность бурового станка (в м/год) может быть определена по формуле:

где N_с.к. – число календарных или рабочих смен;

k_ч - коэффициент чистого времени в течение года (k_ч = 0,35 – 0,60).

Парк буровых станков для карьера

Количество буровых станков определяется как для карьера в целом, так и для выемочно-погрузочного оборудования (экскаватора, погрузчика). Последнее целесообразней. Так как производительность комплекса технологического потока зависит от работы выемочно- погрузочной машины, и для обеспечения ее ГМ необходима строгая увязка работы с ней буровых станков. К тому же на больших карьерах выбор и расчет количества буровых станков для каждого экскаватора позволяет более полно учесть свойства массива разрабатываемой экскаватором зоны.

Необходимое количество буровых станков в целом для карьера может быть определено по формуле

где П – производительность карьера по горной массе, м 3 /год; k – коэффициент резерва станков (1,2 – 1,3); сменная производительность бурового станка, м/смену; n – число смен работы бурового станка в сутки; n_год – число рабочих дней бурового станка в году; V – выход ГМ с 1 м скважины, м 3 ;

V = аb/h,

где а и b – соответственно расстояние между скважинами в ряду и между рядами, м; h –высота уступа, м.

Необходимое количество станков для одной выемочной единицы определяется по этой же формуле, но с учетом месячной производительности экскаватора (погрузчика) и числа рабочих дней бурового станка в месяц. Коэффициент резерва следует принимать равным 1.1 – 1,15.

Обслуживание буровых станков осуществляет ремонтная служба, оснащенная передвижными мастерскими для аварийного, текущего ремонтов и систематического контроля за состоянием станков.

Профилактические и капитальные ремонты буровых станков, а также заточку буровых коронок выполняют в ремонтно-механических мастерских по графику планово-предупредительных ремонтов в службе главного механика карьера.