книги из ГПНТБ / Ударно-канатное бурение И. П. Зорин, А. М. Стороженко. 1960- 12 Мб

И. П. ЗОРИН, А. М. СТОРОЖЕНКО *Эюмиляр

чит, зала

УДАРНО-КАНАТНОЕ БУРЕНИЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ

Москва — 1960

Глава 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1. КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Ударно-канатный способ бурения скважин применяется в горном деле с давних времен. Имеются сведения о том, что впервые этот способ бурения начали применять в Китае в XVII в. Уже тогда китайцы бурили скважины глубиной до 1200 м для добычи соляных растворов и горючего газа.

В России ударно-канатное бурение применяют также с дав­ них пор. Так, в 1687 г. на территории Тюменского завода было

Конструкция первых установок ударно-канатного бурения была очень проста, в качестве же привода использовалась мус­ кульная сила.

Применение ударно-канатного способа в других областях горного дела задерживалось из-за отсутствия станков, которые легко можно передвигать с места на место. Поэтому дальней­ шее развитие ударно-канатного бурения шло по пути создания легко транспортируемых, быстро устанавливаемых и удобных

вобслуживании станков.

Вдвадцатых годах текущего столетия появились ударно­

канатные станки на колесном ходу типа «Сандерсон», «Арм­ стронг», «Кейстон», «Вирт» и др., а с 1927 г. начали применять станки конструкции инж. Пузиновского. В 4932 г. в СССР было организовано производство более совершенных цельнометалли­ ческих станков на гусеничном ходу модели «Металлист» (вы­ пускались в г. Свердловске).

В конце двадцатых и начале тридцатых годов способ удар­ но-канатного бурения начали применять на открытых горных работах на Высокогорском, Бакальском и Магнитогорском железных рудниках, на карьере завода «Магнезит», Баженов­ ских асбестовых карьерах, Еленовских карьерах известняка и др.

5

В 1935 г. были изданы работы инж. Н. И. Куличихина, в ко­ торых рассмотрены вопросы бурения глубоких скважин, тео­ рии работы долота на забое и приведен подробный расчет конструкции станка и бурового инструмента [19] и работа инж. Н. В. Мельникова, в которой обобщен опыт работы стан­ ков на карьерах.

С течением времени в конструкцию станков был внесен ряд изменений. За границей несамоходные станки были вначале за­ менены станками модели «Бьюсайрус» 22-Т и 29-Т, а затем более мощными станками 49-Т. В СССР цельнометаллические самоходные станки модели «Металлист» были заменены стан­ ками средней мощности «Уралец» БУ-2, которые широко при­ меняются в настоящее время на карьерах СССР и стран на­ родной демократии. Для бурения скважин в очень крепких по­ родах заводы СССР изготовляют мощные ударно-канатные станки «Уралец» БС-1.

§2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

ИИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Большое значение при ударно-канатном бурении имеют структура и физико-механические свойства горных пород и их сложение.

Структура горных пород определяется величиной, формой и способом срастания частиц (зерен), слагающих по­ роду. Структура оказывает большое влияние на сопротивление пород при бурении. Мелкозернистые породы обычно тверже и труднее дробятся при ударах долота.

На сопротивление пород механическим воздействиям боль­ шое влияние оказывает их выветрелость, т. е. степень разру­ шенности под воздействием воздуха, воды и температуры. Выветрелые породы легче разрушаются при ударах долота.

Физико-механические свойства горных по­ род. Процесс ударно-канатного бурения во многом зависит от свойств горных пород: твердости, вязкости, упругости, хрупко­ сти, устойчивости, влагоемкости, пористости.

При производстве буровых работ важно учитывать не одно

няется характеристика одной и той же породы.

Под сложением горных пород подразумевается их слоистость и трещиноватость, которые определяются условия­ ми образования и влиянием на породы физических, химических и механических воздействий.

■Слоистые породы обладают свойством легко отделяться от массива по плоскостям наслоения, что следует учитывать при ударно-канатном бурении.

6

По трещиноватости горные породы принято делить на сле­ дующие четыре группы: 1) нетрещиноватые, или плотные — при

идущими в самых разнообразных направлениях на расстоянии

0,1—0,3 м одна от другой.

Трещины, направленные горизонтально, не затрудняют про­ цесса ударно-канатного бурения, но встречаются они довольно редко. В условиях железорудных карьеров наиболее часты тре­ щины, расположенные под углом 30—70° к горизонтальной

тельной крепости и 2) характеризующие породы по величине работы, затрачиваемой на их разрушение.

Преимуществом классификаций первой группы является то, что в основу их положен показатель, не зависящий от способа разрушения, типа и мощности бурильной машины и бурового инструмента. К первой группе принадлежит классификация, разработанная проф. М. М. Протодьяконовым (табл. 1) и опуб­ ликованная им в 4926 г. Она получила наибольшее распростра­ нение. За единицу крепости проф. М. М. Протодьяконовым принята порода в плотном состоянии, разрушающаяся под дав­ лением 100 кг/см-.

Наиболее практичной из классификаций второй группы яв­ ляется классификация, предложенная в 1948 г. Я- Д. Зайдманом и П. П. Назаровым для нормирования ударно-канатного бурения скважин. В ней буримость пород' (способность разру­ шаться при бурении) оценивается удельной работой бурения, т. е. работой в килограммометрах на выбуривание 1 с.и3 сква­ жины (табл. 2).

На отдельных предприятиях пользуются классификациями пород, которые составлены по показателям буримости на осно­ ве длительных наблюдений в практической работе. Эти клас­ сификации называются рабочими, они наиболее полно учиты­ вают особенности местных пород и руд. В качестве примера

7

8