книги из ГПНТБ / Комаров, М. А. Буримость горных пород и ее учет в техническом нормировании обзор

I - по EHB 1971 г . ; 2 - 128-153 об/мин; 3 - 180-238 об/мин; 4 - 277-377 об/мин; 5 - 470-480 об/мин; 6 - 700 об/мин

делялась не менее чем по 12 значениям, каждое из которых явля­ лось значением по 7-10 опытных рейсов бурения в породах одной и той же категории по буримости в определенном районе РСФСР. Коэф­ фициент вариации значений механической скорости бурения по это­ му числу рейсов не превышал 25-30%, а коэффициент вариации зна­ чений механической скорости бурения в обобщенных рядах, состав­ ленных из значений скоростей бурения в различных районах РСФСР, изменялся от 15 до 40%. Средние значения затрат времени на буре ние по обобщенным рядам принимались за среднеотраслевые необхо­ димые затраты времени, которые сравнивались с установленными нормативами(ЕНВ выпЛ971 г . ) .

В табл.З приведены рассчитанные по формуле I^показатели напряженности нормативов времени на алмазное бурение в зависи­ мости от геолого-технических условий.

t

- 19

ных геолого-технических условиях группировались в зависимости от скорости вращения снаряда и категорий пород по буримости. Сред­

вращения применяются при бурении пород монолитных, в которых самозаклинивание керна реже, а проходка sa рейс выше. Из таблицы также видно, что крепость пород влияет на проходку за рейс, соизмеримой с проходкой на коронку, лишь при бурении пород XI-XII категорий. В породвх YI1-IX и частично X категорий по бу­ римости основной фактор, оказывающий влияние на проходку за рейс, является, вероятно, сохранность керна.

На основе анализа приведенных данных о необходимых затратах рабочего времени,на бурение в различных геолого-технических ус­ ловиях можно сделать следующие выводы:

- 20 -

1. Уровень напряженности нормативов времени на алмазное бурение изменяется от 2,5 до 0,20 и уменьшается при бурении мо­ нолитных пород и небольшой глубине скважин, когда можно приме­ нять высокие скорости вращения снаряда (см .табл .З ).

2. Напряженность нормативов проходки за рейс изменяется от 0,66 до 1,25. Необходимо отметить, что фактические данные по проходке за рейс значительно усреднены. Для более обоснованного вывода о напряженности нормативов проходки за рейс в различных геолого-технических условиях необходимо проведение специальных исследований.

3. Причиной неодинаковой напряженности нормативов времени на алмазное бурение является не только отсутствие учета парамет­ ров режима бурения, но и недостаточно обоснованное установление нормативов на бурение пород УН-УШ категорий по буримости из-за неточности классификации пород по буримости.

На качество нормативов оказывает влияние целый ряд методи­ ческих, организационных и экономических факторов, каждый из ко­ торых действует во взаимосвязи с остальными. В качестве причин, затрудняющих разработку технически обоснованных и прогрессивных

ляется сочетанием двух принципиально различных типов классифи­ каций и методов нормирования процесса бурения. В связи с тем, что при алмазном бурении изменение геолого-технических условий в большей степени, чем при твердосплавном, влияет на механиче­

скую скорость бурения, отсутствие методики определения категорий пород по буримости отрицательно сказывается на качестве норма­ тивов.

2» Перечень пород, относимых к каждой категории класоифи-

I

нации,разработан для твердосплавного-и дробового бурения, но продолжает применяться и для алмазного. Именно поэтому скорость бурения в породах У1-УП категорий меньше, "чем в породах УШ ка­ тегории, а в породах ГХ,Х,Х1 категорий скорость бурения часто одинакова. Это наблюдается не только при бурении серийными мелкоалмазными коронками. По данным ВИТРа при бурении опытными алмазными коронками типа МВС-2Р, армированными алмазами крупно­ стью 5-10 шт/карат и предназначенными для бурения пород УН-УШ категорий по буримости, дающих при разрушении много липкого шла­

- 21 -

ций для ЕНВ не было. Практика нормирования по единой классифика­ ции алмазного и твердосплавного бурения и отсутствие учета при установлении норм выработки не стимулируют применение передовой технологии и, следовательно, сдерживают рост производительности труда. По некоторым породам Y1H-IX категорий твердосплавные ко­ ронки типа СА-4, СА-2 и др. обеспечивают сменную производитель­ ность, незначительно отличающуюся от производительности при ал­ мазном бурении, однако выполнение норм выработки составляет 250-300%, в то время как при алмазном бурении нормы выполняются на 100-120% [4 ,5 ].

3 . Имеют место случаи применения некоторых лабораторных методов определения физико-механических свойств пород для нахож­ дения категорий по буримости с целью установления норм временя.

Невозможность применения методов определения физико-химиче­ ских свойств пород для целей технического нормирования доказы­ валась многими исследователями, и для подтверждения этого поло­ жения нет необходимости проводить специальные исследования,так как правильность его очевидна [2 3 ].

Между тем, предложенный ЦНИГРИ полезный и несложный для полевых условий метод определения физико-механических свойств пород называется методом определения категорий по буримости при бурении вращательным способом [3 1 ]. В наименование метода и область его применения следовало бы внести уточнение и допол­ нительные пункты, подчеркивающие, что применение его для уста­

новления категорий по буримости с целью нормирования затрат вре­ мени на бурение недопустимо, ибо в последнем случае необходимо

- 22 -

Усредненная категория породы по буримости рассчитывается как средневзвешенная по мощности пород различных категорий в конк­ ретном геологическом разрезе, без учета фактической буримости

рациональной технологии бурения, что наблюдается как в практике нормирования, так и при„разработке норм времени.

При нормировании ведущую роль нередко играет геолог и "опе­ ративность” нормирования достигается.снижением или завышением категорий пород по буримости, что определяется по петрографиче­ ской характеристике. Такой "метод” неточен и ставит бригады, применяющие передовую технологию и научную организацию труда, в невыгодные условия. Определение буримости пород и норм време­ ни не должно входить в компетенцию геологичеокой службы, что в

Практике не всегда учитывается. Однако необходимо признать, что такое положение является вынужденным, так как сам принцип норми­ рования по существу не отводит должного места в организации нор­ мирования технологической службы и инженерам-нормировщикам.

Известно, что справочник ЕГО составляется на основе материа­ лов нормативно-исследовательских партий территориальных геологи­ ческих управлений, в районе работ которых проводят исследования по разработке рациональной технологии бурения и партии новой техники. В комплеко работ, проводимых партиями новой техники и нормативно-исследовательскими партиями, обязательно входят

фотохронометражные наблюдения. Известно также, что норма времени должна соответствовать рациональным организационно-техническим условиям производства. Поэтому эти работы необходимо проводить в комплексе, что будет способствовать не только повышению'точно­ сти разработанных норм времени, но и экономии государственных средств.

23

бурения и соответствующим им затратам времени на бурение в раз­ личных породах, т .е . вполне возможно разработать классификацию пород по буримости, в которой показателем буримости является механическая скорость бурения при рациональном режиме* Следует отметить, что работы по совершенствованию технологии бурения проводятся непрерывно, но норма времени, естественно, не может изменяться непрерывно* Пересмотр норм является самостоятельным вопросом и здесь не рассматривается, но при пересмотре БИВ с учетом достигнутого уровня технического прогресса неизбежно воз­ никает необходимость изменения иди уточнения классификации пород по буримости* В классификациях, в которых указав показатель бу­ римости пород, определяемый при '’нормализованном'1 режиме, из­ менение техники и технологии бурения учитывается введением новых поправочных коэффициентов* Бели отказаться от нормализованных условий и системы этих коэффициентов, то необходимо изменять перечень пород, относимых к различным категориям по буримости с учетом достигнутых величин механической скорости бурения в этих породах коронками определенных типов. В условиях научно-техни- чзского.прогресса классификации пород по буримости постоянно должны меняться* Именно на множественность классификационных шкал буримости пород и непостоянство показателей буримости ука­ зывают, как на основные недостатки, сторонники классификаций пород по физико-механическим свойствам [25]. В связи с постоян­ ным развитием техники и технологии будут изменяться не только показатели буримости, но и символы категорий пород по буримости* Например, в настоящее время некоторые пэр<?ды У1-У11 категорий

ке конструкции и внедрении коронок с крупными алмазами для этих пород необходимо будет опять установить У1-УП категорию по бу­ римости* Постоянное изменение классификационных шкал ‘создает значительные трудности в практике нормирования и организации работ. Однако научно обоснованные нормы затрат труда не могут не учитывать применяемые типоразмеры коронок и параметры режимов бурения, т .е . недостатки классификаций пород по буримости (мно­ жественность шкал и непостоянство их показателей) являются в то же время обязательными условиями технического нормирования. Это противоречие устраняется, если использовать, пеизменяющуюся

- 25 -

классификацию пород по физико-механическим свойствам, а нормы на бурение этих пород уотагавливать с учетом типоразмеров корон­ ки и применяемых режимов бурения* Классификация пород по физико­ механическим свойствам способствует правильному выбору породо­ разрушающих инструментов и параметров режима бурения, объектив­ ному сравнению показателей бурения в разных районах и устраняет субъективный ме*од определения категорий по петрографическим характеристикам, но не снимает трудности при разработке норм времени, которые необходимо устанавливать по результатам опыт­

ного бурения коронкой определенного типоразмера при рациональном режиме* В пределах одной категории пород по физико-механичеоким свойствам может быть выделено несколько групп* Целесообразно выделить группы по степени трещиноватости, для которых оледует устанавливать соответствующие нормативы времени на бурение и проходку за рейс* Для того, чтобы стало возможным определение буримости пород для установления ее категории на основе показа­ теля механической скорости бурения в ЕНВ оледует указывать пара­ метры режима бурения и типы коронок, при применении которых установлены соответствующие нормативы* Основным фактором, кото­ рый следует учитывать при определении категории по буримости, может быть параметр скорости вращения снаряда* Тогда для каждой группы пород можно указывать несколько нормативов в зависимости от скорости вращения* Если нормативные материалы отражают рацио­ нальную технологию бурения, то в нормативах времени для различ­ ных скоростей вррщения снаряда будут учтены изменения буримости пород с глубиной окважины* Параметры нагрузки на коронку, коли­ чество промывочной жидкости, а также типы коронок приводятся в виде инструктивных указаний*

Поскольку установление нормативов времени следует рассмат­ ривать как итог работы по разработке рациональной технологии бурения (при условии отсутствия разобщенности в выполнении этих рабой:), то справочник ЕНВ станет одновременно инструктивным ма­ териалом по выбору типов•коронок и параметров режима бурения* Объединение технологической и нормативной информации будет спо­ собствовать обеспечению оптимальной взаимосвязи технологии бу­ рения и организации труда*

Учитывая вышеприведенные положения, порядок разработки местных норм представляется в следующей последовательности:

- 26 -

На основе местных норм составляется сборник ЕНВ, а по раз­ работанным ЕНВ устанавливается норма в следующем порядке:

I* По петрографическим характеристикам и результатам опре­ деления физико-механических свойств определяется категория и группа породы по классификации*

2* По инструктивным указаниям, приведенным в ЕНВ для каждой группы пород выбирается тип коронки и параметры режима бурения.

3 . По результатам опытного бурения на рекомендованных режи­ мах проверяется соответствие фактических значений скорости буре­ ния нормативным*

4* Устанавливаются категория пород по буримости и норма времени*

Основные требования к использованию показателей Физико-механических свойств горных пород

Совершенствование методов оценки физико-механических свойств пород, способствующих правильному выбору технологии бурения, в конечном счете улучшает нормированиеj так как ускоряет процесс разработки технически обоснованных и прогрессивных нормативов времени на бурение и обеспечивает объективное сравнение техникоэкономических показателей. ^

Поскольку физико-механические свойства породы являются от­ правным пунктом при выборе способа'и режима бурения, а норматив времени должен устанавливаться по результатам опытного бурения, то непосредственно в нормативах физико-механические свойства пород не учитываются. Показатели физико-механических свойств

- 27 -

пород принимаются во внимание при выделении групп, буримость по­ род в которых одинакова в пределах точности установления норма-., тива, причем, как уже отмечалось, разделение пород по фиэико-ме- ханичеоким овойотвам является условным. Это означает, что при определении буримости пород с целью установления норматива вре­ мени недостаточно ограничиться опытным бурением по какой-либо одной разновидности пород и распространить его результаты на остальные породы с одинаковыми физико-механическими свойствами. Необходимо отметить, что недостаточно обоснованное объединение пород в одну группу весьма затрудняет выявление рациональных параметров режима бурения, так как получается большой разброс опытных откачек и трудно выделить оптимальную область. Это видно из рис.З, на котором показаны графики зависимости механической

Рис.З. Зависимость механической скорости бурения

скорости-твердосплавного бурения оливиновых и безоливиновых пироксенитов от нагрузки но' породоразрушающий инструмент. Породы по объединенному коэффициенту прочности ft , найденному по ме­ тоду ЦНИГРИ, и по определению геологов отнесены к УШ категории по буримости. При совместном рассмотрении показателей бурения этих пород получается большой разброс опытных данных (коэффици-

- 28 -