Управление организация и планирование геологоразведочных работ
..pdfВариант 5. Совсем иная картина складывается при бурении сква жин вбазовых условиях, но с использованием индивидуальных дизельэлектростанций взамен электроэнергии, получаемой от централизо ванных электросетей. При одинаковой скорости бурения доля энергетических затрат в силу высоких цен на дизельное топливо выра стает в 10 раз; увеличивается и доля зарплаты: необходимо содержать дизелиста. Суммарная стоимость бурения 1 м скважины в этих усло виях становится наивысшей из всех рассмотренных нами — на 38% выше базовой (гр.1 и 5).
Организация производства буровых работ в бригаде и на участке. Для выполнения производственного процесса бурения скважин в геоло гических предприятиях формируются специализированные буровые бригады, состоящие из рабочих, имеющих профессии бурильщиков и помощников бурильщиков.
При круглосуточном режиме работы буровая бригада состоит из 8 - 12 человек. Как правило, она возглавляется неосвобожденным брига диром из числа наиболее квалифицированных и опытных бурильщи ков. Организационно-техническое руководство буровой бригадой осуществляет специальный инженерно-технический работник — буро вой мастер. В некоторых геологических предприятиях при бурении глу боких скважин в разрезах, верхняя часть которых (до 10 % от глубины скважины) сложена рыхлыми породами, организуется особая бригада, специализирующаяся на забуривании скважин до устойчивых корен ных пород. Эта бригада использует в работе легкие самоходные буровые установки, пневмоударный способ бурения сплошным забоем и про дувку скважин сжатым воздухом. Как правило, бурение начальных ин тервалов скважин (50—80 м) производится за один рейс, после этого они крепятся обсадными трубами и цементируются. Дальнейшее бурение в более крепких породах ведется основной буровой установкой.
При выполнении геологического задания, предусматривающего бурение группы скважин на ограниченном объекте, организуется пер вичное производственное подразделение — буровой участок. В его со став входят несколько буровых бригад, группа топографического и гео логического обслуживания, строительно-монтажная бригада, группа ремонта оборудования и диспетчерского управления. При необходи мости на буровом участке создается растворный узел.
На рис. 9.2 дана принципиальная схема расположения буровой ус тановки типа СКБ-5 с электроприводом и вспомогательных сооруже ний на равнинной местности. Общий размер площадки 1500 м2.
Отраслевыми стандартами нормируются также размеры площадей, отводимых под вспомогательные объекты и инженерные коммуника ции. Например, для установки трансформаторной подстанции мощ-
Рис. 9.2. Схема расположения буровой уста новки и вспомогательного оборудования:
J—склады(материально-технический, сыпучихма териалов, химагрегатов); 2 —глиномешалка; 3 — циркуляционная система; 4 —противопожарные средства; 5—буровойблок; 6—площадкадляскла дирования керна; 7—стеллаждлятруб; 8 —туалет
7
ностью 35/6-10 кВт отводится 0,41 га; ширина полосы отвода земли для строительства временной дороги составляет Юм, полосы для ук ладки водопровода по поверхности — 6 м, а в траншее — 20 м.
При выборе мест заложения скважин в горных районах необходи мо учитывать лавиноопасность участка, возможность снежных зано сов площадок и ведущих к ним дорог и в случае необходимости предусматривать защитные меры.
Строительно-монтажная бригада по окончании буровых работ про изводит демонтаж всех вспомогательных объектов и восстановитель- но-рекультивационные работы на всей территории участка в соответст вии с экологическими требованиями.
Особого внимания требует организация работ по подготовке про мывочной жидкости и обеспечению ею буровых участков. Широкое использование при бурении коронок и долот малых диаметров, мини мальные зазоры между бурильными трубами и стенками скважин, вы сокие частоты вращения бурового инструмента — все это потребовало создания качественно новых промывочных жидкостей.
Наиболее применимы в описанных условиях эмульсионные, по лимерные и малоглинистые промывочные жидкости. Однако для их использования требуются существенные расходы на приобретение ос новных и добавочных улучшающих компонентов, а также организа ция специальных централизованных узлов по приготовлению концен тратов, из которых в дальнейшем на местах получают промывочные растворы путем многократного (в 1 0 - 4 0 раз) разбавления их водой.
Организационно-техническая документация процесса бурения сква жин. По окончании монтажа буровой установки на новой точке спе циальной комиссией составляется акт о приеме ее в эксплуатацию, в котором удостоверяется соответствие состояния установки проектной схеме и условиям безопасного ведения работ. Технологической служ бой экспедиции подготавливается и выдается буровой бригаде основ ной документ по скважине — геолого-технический наряд (ГТН), где в таблично-графической форме приводятся проектный геологический
разрез, конструкция скважины, рекомендуемые типы и марки породо разрушающего инструмента и параметры режимов бурения, указыва ются способы предупреждения геологических осложнений, интервалы замеров искривления ствола скважины, проведения геофизических ис следований и гидрогеологических наблюдений.
Плановый отдел и отдел организации труда предприятия раз рабатывают основной документ, отражающий экономическую сторо ну буровых работ, — наряд-задание, в котором на основе описания гео логических и организационных условий работы устанавливается плановое задание на месяц по объему и качеству работ; здесь же ука зываются данные о стоимости работ, заработной плате и размерах пре мирования.
Геологическая документация скважины ведется силами гео логического отдела предприятия. Основным геологическим докумен том буровой скважины является паспорт, в котором даются назначе ние скважины и основные ее характеристики — координаты места заложения, проектный азимут и вертикальный угол заложения, про ектная глубина. В дальнейшем в паспорте детально описываются со стояние и вещественный состав пересекаемых скважиной пород, фик сируются места их контактов, количество и состояние вынутого керна, интервалы отбора проб на анализы, фактические данные о направле нии и конечной глубине скважины, результаты измерений и исследо ваний, проводившихся в ней. В паспорте обязательно указывается спо соб ее ликвидации или консервации.
Сразу после поднятия керна проводится его документация буриль щиком, который заполняет этикетки, где указывается глубина сква жины, пробуренный интервал и процент выхода керна. Далее в поле вом журнале делается детальное описание керна с последующей систематизацией данных в паспорте буровой скважины. Окончатель ной формой геологической документации по скважине является фак тический разрез с нанесением на него данных опробования.
Специальным актом оформляется каждый случай простоя в тече ние целой смены. В нем указываются причины простоя, их анализ и санкции, принятые к виновным.
Каждая авария на скважине также оформляется специальным учет ным документом — актом об аварии по установленной форме. В акте отмечаются время и причина наступления аварии, описывается ход ее ликвидации с указанием затрат времени и расхода материалов; приво дится также глубина скважины. Акт подписывают бурильщик, буро вой мастер, технолог и бухгалтер. В случае сложной аварии технологи ческая служба предприятия разрабатывает специальный план ее ликвидации.
13. Назарова |
193 |
9.5. Горно-разведочные работы
Общие сведения. Горно-разведочные работы занимают второе место после бурения по трудоемкости и стоимости (около 15% от общей суммы затрат на геологоразведочные работы). В общей схеме геологи ческих исследований проходка горно-разведочных выработок имеетдо статочно четко очерченную и постоянную целевую направленность, чем и объясняется стабильность ежегодно выполняемых объемов этого вида работ.
Горно-разведочные выработки используются на всех без исключе ния стадиях и подстадиях геологического процесса. При региональ ных геологических исследованиях, геологической съемке и общих по исках районов с рудопроявлениями проходится большой объем канав
ишурфов; при наличии сильно расчлененного рельефа непосредствен но в местах обнаружения рудопроявлений или ореолов рассеяния из редка проходятся короткие поисковые штольни. На коренных рудопроявленияхдля их оценки с поверхности вряде случаев проходят канавы и шурфы срассечками. В необходимых случаях, а также при отборе вало вых проб на этих стадиях проходятся подземные горные выработки.
Траншеи и особенно глубокие шурфы — основное средство поисков
иразведки россыпных месторождений. Шурфы используются также для оценки достоверности опробования неглубоких скважин, геофи зических аномалий, а также взятия проб грунтов с ненарушенной структурой при инженерно-геологических изысканиях.
На всех разведочных стадиях подземные горные выработки —
штольни, квершлаги, штреки, орты, уклоны, бремсберги, восстающие и гезенки, а также стволы разведочных шахт становятся, наряду с разве дочным бурением, основным средством получения геологической ин формации до глубин порядка 1000 м, являющихся пока техническим пределом для горнодобывающих работ.
Для многих месторождений запасы высоких категорий (А+В) мо гут быть разведаны только с помощью горно-разведочных выработок, так как получаемые при этом материалы более достоверны, чем при бурении. Такие полезные ископаемые, как слюда, пьезокварц, строй материалы, и некоторые другие, разведуются преимущественно с по мощью горно-разведочных выработок именно из-за специфики их оп робования. Большой объем горно-разведочные работы занимают при разведке месторождений благородных металлов, олова и горно-хими ческого сырья.
Горно-разведочные выработки можно проходить в комплексе с
бурением подземных разведочных скважин: при этом существенно по сравнению с бурением скважин с поверхности сокращается время до-
стижения заданной глубины. Уменьшаются также расходы на проклад ку транспортных и других наземных коммуникаций для обслужива ния буровых. Особенно важно это в условиях высокогорья, где погод ные условия Могут создавать угрозу безопасности объектов и их коммуникаций,
При oueHlCe экономических и организационных характеристик гор но-разведочных работ следует иметь в виду и отрицательные моменты: их сравнительно высокую трудоемкость, энергоемкость и материалоем кость в расчете на единицу информации, большую продолжительность и, наконец, повышенную степень опасности ввиду наличия таких фак торов, как горное давление, постоянное применение взрывчатых ве ществ и возможное появление природных горючих газов. Современ ная технология ведения горных работ обеспечивает безопасность людей, работающих под землей, однако при этом существенно возрастает сто имость работ.
Как уже отмечалось, значительный объем горно-разведочных ра бот приходится на таежно-лесистую, высокогорную и пустынную зоны. Более половины всех шурфов и 70 % канав проходятся в таежных рай онах Восточной Сибири, 90 % всех видов выработок — на отметках с высотой 1000—2000 м над уровнем моря (25% — свыше 2000 м). Транс портное обслуживание работ в этих условиях затруднено и стоит очень дорого; часто применяется вьючный (11% участков) или вертолетный транспорт. Все это предъявляет весьма жесткие требования к мобиль ности оборудования, его массе и энергоемкости.
Задачи горно-разведочных работ и специфические условия их проведения обусловливают целый ряд отличительных особенностей ихорганизации. Так, годовые объемы проходки подземных горных вы работок (рассечек, штолен, штреков), предусматриваемые геологи ческими заданиями поисковых и разведочных партий, не превыша ют 300—500, реже 800 м. В одной выработке число одновременно находящихся в работе забоев тоже невелико: 1—2, очень редко 3. Для сравнения отметим, что при подготовке к эксплуатации среднего по масштабам месторождения горнодобывающие организации проходят в год десятки тысяч метров горно-подготовительных капитальных и нарезных выработок, нередко проходка ведется одновременно в 5—6 забоях. Кроме этого, на большинстве геологических объектов срав нительно небольшие объемы горно-разведочных выработок обычно весьма сильно рассредоточены на значительной площади (одиноч ные поисковые канавы и шурфы, короткие штольни): концентрация около 70% подземных выработок составляет 0,5-2 км на участок. Это обусловливает невысокую степень использования проходческого оборудования.
13* |
195 |
Канавы и траншеи. В перспективе планируется объем проходки раз ведочных канав и траншей стабилизировать на уровне 13—15 млн м3.
Наибольший объем (65%) проходки разведочных канав самыми различными способами выполняется в породах I—IV категорий. В по родах V—VIII категорий проходится около 13% всего объема канав. Свыше 80% разведочных канав проходится на местности с уклоном до 20° Ежегодно проходится около 60 % канав глубиной до 2 м и 29% — глубиной от 2 до 3 м. Около 80% разведочных канав имеют длину до 50 м.
Серийная землеройная техника типа бульдозеров, экскаваторов и канавокопателей используется не только для самостоятельной проход ки канав в рыхлых и талых грунтах, но и для уборки из канав скальной породы, предварительно разрыхленной буровзрывным способом. При проектировании и создании специальных новейших приспособлений к серийным механизмам, предназначенным для проходки канав, осо бое внимание обращается на обеспечение минимальной разницы меж ду площадью проектного и фактического поперечного сечения канав, так как ее увеличение приводит к увеличению объема вынимаемой гор ной массы.
Вопрос о выборе способа и техники для проходки канав в конкрет ных условиях решается путем сравнения экономических показателей. Для этого используются экономико-математические модели. Обяза тельно должны учитываться технологические и организационные ог раничения, накладываемые конкретными условиями на тот или иной способ (минимальный объем, уклон местности, длина канавы, рассто яние от участка до базы).
Технология процесса проходки канав состоит из бурения шпуров (минных скважин) для рыхления породы (в один ряд — для экскава торных канав и в два — для бульдозерных), заряжания и взрывания этих шпуров силами специального взрывника с обязательным присут ствием горного мастера. Разрыхленная порода убирается землеройной техникой с максимальным обеспечением механизированной зачист ки полотна канавы. Ручная зачистка составляет весьма небольшую долю объема канавы.
Использование пневмобурения шпуров станком НКР и очистка забоя скважин воздухом, а главное, четкая организация работ в целом позволили значительно ускорить процесс проходки канав. Произво дительность канавных работ в среднем за год составила 8—9 тыс. м3 на одного работника проходческого звена.
Увеличение объемов проходки канав с помощью землеройных ме ханизмов позволяет не менее чем в 6 -1 0 раз увеличить среднюю производительность этого вида работ при полном отказе от ручного
труда. Себестоимость проходки канав снижена на 20—30% с учетом до полнительны* Затрат на обязательную рекультивацию территории.
ШурфьЬ Наибольшее количество горных выработок этого типа проектируй7 на съемочной, поисковой и поисково-оценочной стади ях геологических исследований. Цель — проверка аномалий, вскры тых при пр0Х0Аке Канав, для более детального изучения верхнего го ризонта буДУшего месторождения и выбора направления дальнейших буровых разведочных работ. Большое количество шурфов использует ся для заверки результатов бурения при разведке россыпей.
Внастоящее время около 45% объемов разведочных шурфов про ходят в породах выше IV категории крепости, требующих предвари тельного разрыхления, почти 90% шурфов проходят на глубину до 10 м.
Восновном шурфы имеют прямоугольное сечение, 40% шурфов тре буют крепления; половина объема шурфопроходческих работ выпол няется на участках,, не доступных даже для гусеничного транспорта, т. е. когда оборудование доставляется на объекты работ вьючным способом или Вручную.
Врайонах с крепкими породами шурфы (не более 5—7 % от всего
объема) проходят с помощью ручных, реже колонковых перфорато ров, питающихся от передвижных компрессоров. Подъем породы осу ществляют шурфопроходческими кранами КШ. Как уже отмечалось, во всех случаях не механизирована весьма трудоемкая операция по грузки породы. В настоящее время над этим работают конструкторы и испытатели по созданию грейферных погрузчиков.
В последние годы при проходке шурфов начали применять крано вую шурфопроходческую установку УГШН, разработанную на базе экскаватора ЭО-4321, снабженного грейферным погрузочно-подъем ным устройством. С помощью этой установки можно проходить шур фы с площадью сечения 2 м2 до глубины 15 м в породах до IV катего рии. На очереди — внедрение более тяжелых самоходных грейферных шурфопроходческих комплексов КМШ30.
Свыше 50% шурфов проходится в рыхлых и мягких породах (до IV категории), не содержащих каменистых включений. Однако пока толь ко 15 % из них проходятся с помощью бурильно-крановых установок типа КШК-40, БКМ-483П, БКМ-302, БКМ-303, а в последнее время — с использованием установок типа ЛБУ-50, УШБ-16, КБУ-15, смонти рованных на автомобилях. Эти установки способны бурить шурфы и шурфоскважины глубиной до 20 м при диаметре до 1100 мм. Наиболее эффективной в эксплуатации оказалась буровая шурфопроходческая установка УБСР-25, смонтированная на базе трактора ТДТ-75 и пред назначенная для опробования россыпных месторождений шурфоскважинами диаметром 700 мм до глубины 25 м в рыхлых породах.
Организация горных работ при проходке канав, траншей и шурфов довольно проста и предполагает точное выполнение инструкций по тех нологии и плановых календарных графиков, а также соблюдение пра вил безопасности работ, особенно при работе с взрывчатыми материа лами.
В связи с тем что почти 50% участков, где проходятся канавы и шурфы, расположено в зоне бездорожья, особую важность приобрета ют четкая организация перебазировок и использование малейших воз можностей облегчения транспортировки груза. Например, следует при менять календарное планирование заброски оборудования на места работ в период действия зимников или использовать для транспорти ровки речную сеть во время навигации. Режим работы при проходке, как правило, одноили двухсменный с соблюдением общих выходных дней; исключение делается только для работ, проводящихся в местно стях с укороченным полевым сезоном, где принимаются меры по воз можно большей интенсификации производства к уплотнению кален дарного времени. В этом случае также возможны двух- и трехсменные режимы работы с суммированным учетом рабочего времени в течение месяца или сезона.
Повышение производительности труда и снижение себестоимости проходки шурфов идет по двум основным направлениям:
1)полная механизация работ, предусматривающая погрузку и подъем породы с помощью напорных грейферных механизмов (до 30% объема работ);
2)увеличение (30 —40%) объема проходки шурфов с помощью буровых установок. Все это позволит повысить производитель ность обычной проходки шурфов до 35 м/чел.-мес. и с помо щью бурения до 50 м/чел.-мес. при снижении себестоимости работ в среднем на 25%.
Подземные горные выработки. На долю горизонтальных выработок (штольни, квершлаги, штреки, орты, рассечки) приходится 96% об щего их объема. Оставшиеся 4% составляют стволы разведочных шахт и наклонные выработки (бремсберги, уклоны). Большинство (89% об щей протяженности выработок) проходится в крепких породах (f=13 по шкале проф. Протодьяконова). 70% горизонтальных выработок име ют протяженность свыше 500 м, среди них преобладают штольни и штреки с площадью поперечного сечения 5 -7 м2 (85%). Около 40% всех горизонтальных выработок проходят с креплением выработанного про странства.
Организация проходки горно-разведочных выработок во многом определяется возможностями технических средств и технологических способов производства отдельных проходческих процессов. Отмеча
ются следующие направления совершенствования проходки горно-раз ведочных выработок (штолен, квершлагов, штреков):
•завершение комплексной механизации всех производственных процессов проходческого цикла, включая вспомогательные опе рации (поддерживание выработок, настилка путей, заряжание шпуров, перестановка перфораторов и т. д.); электрификация и гидрофикация основных проходческих ме ханизмов;
разработка и внедрение в практику комбинированного проход ческого оборудования: буропогрузочных и погрузочно-доставоч- ных машин; самоходных буровых кареток, оснащенных гидрофицированными бурильными машинами; приспособлений, обеспечивающих бурение строго параллельных шпуров глуби ной до 3 м; создание и широкое применение высокоманевренных больше
грузных (3 -5 м3) проходческих бункеров с электровозной дос тавкой;
применение новейших высокопроизводительных и эко номичных взрывчатых веществ; замена традиционных деревянных крепежных рам высо
копроизводительными и менее материалоемкими способами крепления выработок штангами, набрызг-бетоном и инвентар ной металлической крепью, пригодной для многоразового ис пользования; создание и внедрение средств малой механизации (роликовые
перекатные платформы, самосвалы, быстроразъемные соедине ния трубопроводов и пневмозарядчиков и т. д.); использование специальных проходческих комплексов для вы сокопроизводительной проходки с повышенной степенью бе зопасности; замена части вспомогательных вентиляционных выработок сква жинами.
Все это позволит увеличить среднюю месячную производитель ность труда при проходке горизонтальных горных выработок с 8,5 м на подземного рабочего до 11,5 м.
Организация производства основных процессов проходческого цикла и труда проходчиков. Основной формой организации труда при проходке горных выработок является комплексная горно-проходческая бригада, состоящая из рабочих, квалификация и профессиональные качества которых позволяют им выполнять все операции проходческого цикла (бурить шпуры, оказывать помощь взрывнику, погружать и откатывать породу, крепить выработки, настилать пути, подводить коммуникации).
Бригада делится на звенья соответственно числу рабочих смен (1 - 3, реже 4). Число рабочих в звене зависит от площади сечения выра ботки, быстроты подвигания забоя, средств механизации и колеблет ся от 2 до 4 проходчиков. В комплексной бригаде наиболее полно используется принцип кооперации труда, рабочее время членов бри гады максимально уплотнено, происходит взаимообучение работни ков смежным процессам. Во главе комплексной бригады стоит брига дир, одновременно выполняющий рабочие функции проходчика в одном из звеньев.
Основой организации горно-проходческих работ является проек тирование и точное исполнение графика цикличности. Проходческий цикл (ПЦ) — это периодически повторяющаяся совокупность боль шого количества разнообразных рабочих процессов, выполняемых в заданной последовательности с расчетной скоростью в соответствии с технологическим паспортом и обеспечивающих заранее запланирован ную величину подвигания забоя. Такими процессами являются, на пример, бурение шпуров, их заряжание, взрывание, проветривание вы работки, уборка, откатка и подъем породы, крепление выработки, наращивание коммуникаций (рельсы, трубы, кабель).
В зависимости от характера геологического задания, горно-геоло гических условий и технической оснащенности горно-разведочные выработки могут быть пройдены по одной из трех схем организации проходческого цикла:
1)последовательное выполнение основных производственных процессов проходческого цикла в одном забое без совмещения их во времени;
2)параллельное выполнение основных производственных процес сов проходческого цикла в одном забое с совмещением их во времени;
3)комбинированное выполнение производственных процессов в нескольких забоях.
При последовательном выполнении основных производственных процессов проходческого цикла (рис. 9.3, А) бурение шпуров, уборка породы, крепление и другие работы производят в одном забое, причем каждый последующий производственный процесс начинают только после окончания предыдущего.
При параллельной схеме основные процессы проходческого цикла совмещаются во времени полностью или частично в зависимости от конкретных горно-технических условий работы (см. рис. 9.3,£). Такая организация позволяет сокращать продолжительность проходческого цикла и более полно использовать горно-проходческое оборудование во времени. Реализация параллельной схемы дает возможность фор-