Совершенствование разработки калийных месторождений

3. Алотин Л.М., Степанов П.Б. Моделирование и расчет тран­ спортных систем горных предприятий. - Алма-Ата: Наука, 1979. - 215 с .

УДК 622.333:628.511

П.В. Долгов, В.А. Разумов, Н.Н. К&нтарбаев, В.П. Давыдов

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА БУРЕНИЯ ДЛИННЫХ СКВАШШ ПО ВЫБРОСООПАСНЫМ ПЛАСТАМ

(Институт горного дела АН Казахской ССР, Всесоюзное объединение "Союзкалий")

Процессы горных работ в калийных рудниках, на угольных шах­ тах связаны с бурением подземных скважин для борьбы с газодинами­ ческими явлениями (ГДЯ), для дегазации, вентиляции, управления труднообрушаемой кровлей и др. Ежегодный объем бурения таких сква­ жин в СССР составляет более I млн. км. Бурение скважин в горных по­ родах с высоким содержанием свободного и связанного газа часто сопровождается суфлярными выделениями или внезапными выбросами газа (породы) в скважину, что небезопасно для горнорабочих и при­ водит к повреждению бурового оборудования.

Сотрудниками ИГД АН КазССР разработан способ бурения длинных скважин большого диаметра (более 100 мм) по выбросоопасным пластам, который впервые был испытан в июне 1979 года на Индерском борно­ калийном месторождении Л 99 при бурении опережающих скважин для торпедирования в орте № II . При этом решалась задача и направлен­ ного бурения таких скважин. Минимальное возможное отклонение сква­ жины от заданного направления обеспечивается наличием направляюще­ го цилиндра на долочатой коронке (рис. I ) . Такие же направляющие цилиндры размещены на соединительном ниппеле между первой и второй буровыми штангами и далее через пять штанг по всей длине бурового става. При диаметре скважин 100 мм и буровых штанг 0 42 мм свобод­ ное пространство между буровым инструментом и скважиной составляет около 805?.

При бурении разработанным инструментом торпед-скважин на Ин­ дерском месторождении отклонение скввжины длиной 30 м от заданного направления не превышало двух ее диаметров. Применение такого уст­ ройства позволило исключить из технологического цикла операцию про-

я

верки скважины на проходимость путем досылки холостой торпеды. Были также устранены случаи перебура скважины при ее отклонении от заданного направления.

При бурении скважин по выбросоопасным породам наибольшую опасность представляют прорыв газов из мест их скопления в скважи­ ну и возникающие при этом нагрузки на буровой инструмент, способ­ ные привести к смещению бурового станка. Для оценки устойчивости бурового оборудования при выбросах газов в скважину во время ее

через отверстия или короткую трубу из области высокого давления в область низкого давления [ 2 ] . Такой подход вполне допустим, так как 90# всего содержащегося в еоляных породах газа находится в сво­ бодном виде под давлением до 10 МПа.

Процесс истечения газа из газовой полости в скважину можно считать адиабатическим, поскольку теплообмен с окружающей средой ничтожно мал из-за высоких скоростей потока.

-плотность газа в полости (кг/м 3), которая находится из уравнения Клайперона

( 6)

(7)

Плотность газа в потоке находим из соотношения

( 8)

Величину jf находим из уравнения адиабаты

(9)

Из выражений (6) и (9) получим

определения величины силы;____________________________

к-f ~1 Г""7

( 12)

при максимальном давлении газа 10 МПа составит 13800 Н, а динами­ ческое при диаметре скважин 132 мм составит 1120 Н. Суммарное дав­ ление на буровой став F0& при максимальном давлении 10 МПа соста­ вит 15000 Н, что не превышает усилие подачи буровых станков, приме­ няемых для бурения шпуров и скважин.

Рис. 2. Зависимость усилия на буровой став от величины газового давления: / , 2 , 3 ,

В реальных условиях на взаимодействие газового потока с бу­ ровым инструментом будут влиять частицы буровой мелочи в струе газа и динамический характер прорыва газа в скважину. Но конструк­

ция бурового инструмента такова (см. рис. I ) , что между ним и стен­ кой скважины имеется достаточное свободное пространство, что обес­ печивает свободное истечение газа и полости и малое время нахожде­ ния бурового става под динамическим напором солегазового потока.

Разработанным способом бурения за 1979-1986 гг . пройдено бо­ лее 6000 м горной выработки с передовым торпедированием в выбросо­ опасных условиях Индерского борно-калийного месторождения. При этом в процессе бурения торпед-скважин произошло более 30 случаев ГДЯ. Однако не было ни одного случая выброса или повреждения буро­ вого оборудования, что свидетельствует о высокой эффективности разработанного способа бурения скважин. Экономический эффект от внедрения способа составил 18975 ру6. в год за счет устранения перебура торпед-скважин и исключения из технологического цикла опе­ рации по проверке скввжин на проходимость торпеды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Хайкин С.Э. Физические основы механики, - М.: Наука, 1971. - 571 с.

2.Мхитаряж А.М. Гидравлика и основы механики. - Киев: Тех­

ника, 1959. - 562 с.

3. Проскуряков Н.М. Внезапные выбросы породы и газа в калий­ ных рудниках. - М.: Недра, 1980. - 214 с .

УДК 622.013.364

Н.И. Герцен

РАСЧЕТ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ДОБЫВАЕМОЙ РУДЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАСТА (Уральский филиал ВНИИГ)

Важнейшими показателями, влияющими на выбор технологических схем очистной выемки в конкретных горно-технических условиях разра­ ботки, являются содержание в добываемой руде полезных и вредных компонентов. Расчет этих показателей обычно производится по форму­

лам:

п

Использование этих выражений в практических расчетах требует большого объема геологической информации. Например, для расчета содержания хлористого калия и нерастворимого остатка в руде, добы­ той с пласта "Красный П", необходимо иметь более двух десятков геологических исходных данных.

С целью разработки инженерных методов расчета содержания ос­ новных компонентов в добываемой руде нвми получены эмпирические за­

компонентов не только в отдельных (нечетных) слоях, а во всех,сла­ гающих пласт.

В качестве исходной информации при получении зависимостей ис­ пользованы данные подземной геологической разведки рудников произ­ водственного объединения "Уралкалий" за последние 5 лет. Надежность связи эмпирических уравнений подтверждается статистическими крите­ риями (число исходных данных для каждого уравнения не менее 100, среднее значение коэффициента корреляции 0, 7) , а также тем, что полученные независимо друг от друга зависимости с относительно невысокой погрешностью (в среднем менее S?) могут быть сведены во

в основном за счет нечетных слоев. Поэтому применяемое в практичес­ ких расчетах качества руды пропорциональное изменение мощностей всех