Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Донецкий национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

МУ к лаб_раб._ОГП_2013.doc

Скачиваний:

Добавлен:

03.03.2016

Размер:

1.22 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

3.2.2. Общие сведения и исходные данные.

Шурфы глубиной более 5 м проветриваются с использованием матерчатых прорезиненных труб диаметром 300-400 мм (табл. 3.1) и вентилятора СВЦ-78 (табл. 3.2).

Таблица 3.1. Характеристика прорезиненных труб

Диаметр труб, м	Коэффициент аэродинамического сопротивления ()	Вес звена (кг) при длине (м)
Диаметр труб, м	Коэффициент аэродинамического сопротивления ()	5	10	20
0,3	0,00045	6,0	12,6	24,3
0,4	0,00035	8,5	16,0	31,0

Таблица 3.2. Характеристика вентилятора СВЦ-78

Тип двигателя	Электрический	Бензиновый	Ручной
Подача, м³/ч	1060	1060	660
Давление воздуха, МПа	0,40	0,40	0,15
Усилие на рукоятке, Н	-	-	100
Масса (с приводом), кг	25-30	25-30	25-30

Вентиляционные трубы подвешивают на тонком тросе. По мере проходки вентиляционные трубы наращивают. Конец вентиляционного трубопровода должен отставать от забоя не далее 3-5 м.

Общепринятая схема вентиляции – нагнетательная. Для исключения рециркуляции загрязненного продуктами взрыва воздуха вентилятор в соответствии с требованиями ПБ должен располагаться на расстоянии не менее 10 м от устья шурфа.

Необходимое для проветривания количество воздуха определяется по максимальному расходу взрываемого за цикл ВВ и числу работающих в шурфе людей. Для выбора вентилятора принимают наибольшую из подсчитанных величин.

Для нагнетательной схемы проветривания расчет количества воздуха по расходу ВВ определяется по формуле П.И. Мустеля

, м³/мин

где – время проветривания, мин (не более30 мин); - расход ВВ на один взрыв,кг; - площадь поперечного сечения шурфа в проходке,м²; - глубина шурфа,м.

Количество воздуха по числу работающих людей

, м³/мин,

где – число работающих людей в забое; 6 - норма воздуха на одного работника, м³/мин.

Для выбора вентилятора следует знать депрессию трубопровода, которую ориентировочно можно установить по формуле

где 1,01-1,05 – коэффициент утечек; - аэродинамическое сопротивление трубопровода

где – коэффициент аэродинамического сопротивления труб (табл. 3);- длина трубопровода, м; -диаметр труб, м.

По рассчитанным значениям ипроверяется возможность применения одного или нескольких вентиляторов СВЦ 78 (с определением схемы подключения вентиляторов) при проветривании заданной выработки.

Выполнение лабораторной работы оформляется в виде отчета, который в конце занятий передается преподавателю.

3.3.Содержание отчета:

- Титульная страница с указанием аббревиатуры академической группы; ФИО студента; № и темы лабораторной работы;

- Рабочая страница:

тема аналитической части лабораторной работы Обоснование возможности использования вентилятора СВЦ-78 для обеспечения нормальних атмосферных условий при проведении шурфа»;

№варианта и исходные данные;

результаты расчета; вывод о возможности применения СВЦ-78 для заданных условий проходки шурфа;

схема проветривания шурфа.

Лабораторная работа 4 (2 часа)

КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Оценка напряженного состояния горных пород на контуре. Расчет горного давления в выработках

Цель работы:

изучение конструктивных особенностей и области применения типов крепи для поддержания горных выработок в процессе их проходки и эксплуатации

приобретение начальных навыков аналитической оценки устойчивости выработок и определения расчетных нагрузок на крепь.

Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 2, раздел 2.7).

Уровень подготовки студента к выполнению лабораторной работы оценивается на основе ответов на вопросы входного контроля знаний.

4.1. Общие вопросы входного контроля знаний:

1. Перечислите факторы, обусловливающие возникновение сил в массиве горных пород, окружающих горную выработку, действующих на ее крепь.

2.Проявление горного давления. Виды проявления горного давления.

3. Физический смысл запаса прочности пород по контуру горизонтальной горной выработки.

4. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках и кровле выработки - > 4.

5. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках и кровле выработки - < 4.

6. Прокомментируйте режим нагрузки на крепь горизонтальной выработки при запасе прочности пород в боках выработки > 4, а в кровле -< 4.

7. Особенности оценки напряженного состояния пород на контуре вертикальной выработки. Группы и состояние устойчивости стенок вертикальной выработки.

7. Перечислите типы и элементы сборных конструкций крепей горизонтальных горных выработок.

8. Особенности и область применения податливой крепи.

9. Область применения анкерной крепи. Группы анкеров по конструкции, используемому материалу и принципу возведения.

10. конструктивные особенности и условия работы податливой анкерной крепи.

11. Набрызг-бетонная и монолитная бетонная крепи; область применения и способы возведения.

12. Особенности исполнения конструкции крепи наклонных горных выработок.

4.2. Аналитическая часть лабораторной работы: Оценка устойчивости выработок и определение расчетных нагрузок на крепь.

4.2.1. Общие сведения и исходные данные.

Аналитическая часть лабораторной работы выполняется по индивидуальному заданию (табл. 1). В предложенных заданиях рассматривается проведение выработок вне зоны влияния очистных работ, крупных пустот и тектонических трещин.

Форма выработки – трапециевидная.

Угол наклона стоек -80⁰.

4.2.2. Порядок выполнения работы:

Определяются величины максимальных сжимающих напряжений для боков и минимальных растягивающих напряжений в кровле:

где –плотность массива горных пород, кг/м³; - рассматриваемая глубина от поверхности,м; и- коэффициенты концентрации сжимающих и растягивающих напряжений (для трапециевидных выработок -=2,=1);. – коэффициент бокового распора;– коэффициент Пуассона.

Рассчитываются пределы прочности массива на сжатие и растяжение

; ,

где - предел прочности пород на сжатие;- предел прочности пород на растяжение;- коэффициент структурного ослабления;- коэффициент длительной прочности пород.

Оцениваются запасы прочности породного массива в кровле и боках выработки

; .

На основании полученных значений иделается вывод об устойчивости пород на контуре выработки:

- кровля и бока устойчивы;

- кровля и бока относительно устойчивы;

- кровля и бока неустойчивы.

В зависимости от полученной устойчивости пород делается вывод о режиме нагрузки на крепь, выбирается расчетная схема и метод определения горного давления.

Рассчитывается нагрузка на крепь.

При выполнении расчета нагрузки в качестве исходного значения ширины выработки используется параметр (полупролет выработки, табл. 4.1).

Для случая и, когда кровля и бока неустойчивы (в кровле образуется свод обрушения, а в боках призмы сползания), полупролет выработки по кровле увеличивается на величину

где – угол сползания породных призм;- высота выработки;- угол внутреннего трения, определяемый из условия

Таблица 4.1. Варианты заданий

Вариант	Н, м	, кг/м³	, МПа	f			, мм	, мм
1	120	2600	140	15	0,7	0,25	1870	1900	0.29
2	100	2980	130	14	1,0	0,7	1800	1570	0.26
3	140	2460	20	3	0,5	0,6	1800	1450	0.42
4	320	2730	35	5	0,52	0,6	2120	2170	0.40
5	75	2780	30	5	0,54	0,4	1870	3560	0.40
6	160	7500	215	16	0,95	0,2	1900	1250	0.29
7	230	1350	25	2	0,5	0,65	1990	1520	0.44
8	180	3280	120	10	0,7	0,25	2130	1800	0.29
9	75	2750	175	14	0,85	0,25	2350	1850	0.35
10	190	6100	300	20	1,00	0,2	2730	2230	0.29
11	300	2980	165	15	1,00	0,3	1990	1250	0.26
12	420	2990	180	15	1,00	0,35	1390	1110	0.26
13	500	2750	140	14	0,85	0,4	1560	2150	0.29
14	600	2370	100	10	0,9	0,35	1300	1350	0.30
15	700	2660	135	14	0,85	0,25	1900	1430	0.28
16	800	2730	50	5	0,65	0,3	2130	1690	0.40
17	270	2800	165	15	0,6	0,8	1560	1950	0.28
18	360	2240	40	3	0,7	0,9	1800	2250	0.42
19	390	1300	35	2	0,5	0,55	2130	2390	0.42
20	170	2990	210	15	0,95	0,65	1560	2840	0.28
21	540	2670	75	5	0,5	0,7	1900	1690	0.40
22	680	6100	320	20	1,00	0,35	1800	1950	0.27
23	750	2700	65	5	0,42	0,35	1560	1250	0.40
24	570	2750	200	14	0,6	0,4	1800	1250	0.30
25	620	3280	170	10	0,8	0,55	2130	1900	0.30

4.2.3.Содержание отчета:

- Титульная страница с указанием аббревиатуры академической группы; ФИО студента; № и общая тема лабораторной работы;

- Рабочая страница: темааналитической части лабораторной работы Оценка напряженного состояния горных пород на контуре. Расчет горного давления в выработках

№варианта и исходные данные;

расчеты и оценка устойчивости контура выработки;

расчетная схема и результаты расчета горного давления.

Лабораторна робота №5 (2 час.).

ЭЛЕМЕНТЫ, ПАРАМЕТРЫ И КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИН.

Особенности разработки конструкции нефтяных и газовых скважин.

Цель работы:

Изучение комплекса понятий, характеризующих буровую скважину. Получение общих представлений о конструкции скважины.

Приобретение начальных навыков построения конструкции разведочно-эксплуатационных нефтяных и газовых скважин.

Базовый материал: конспект лекций (ПОСОБИЕ) по курсу «Основы горного производства» (глава 3, раздел 3.1).

5.1. Общие вопросы входного контроля знаний:

1. Что подразумевается под термином «бурение скважин»?

2. Дайте определение понятию «скважина».

3. Какими элементами и параметрами характеризуются скважины?

4. Назовите и дайте определение параметрам, характеризующим пространственное положение буровой скважины.

5. Перечислите типы и схемы расположения скважин.

6. Что подразумевается под термином «конструкция скважины»?

7. Перечислите и укажите функциональное назначение обсадных колонн буровой скважины.

8. Укажите исходный параметр для разработки конструкции нефтяных и газовых скважин.

9. Особенности выбора диаметра долота под обсадные колонны, предусмотренные конструкцией скважины.

10. Выделите основные требования к интервалам цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

5.2. Аналитическая часть лабораторной работы: Разработка конструкции скважины.

Аналитическая часть лабораторной работы выполняется по индивидуальному заданию (табл. 5.1).

Заданиями не предусматривается анализ горно-геологических условий бурения, а ставится техническая цель - построение конструкции скважины: выбор размеров долот и обсадных колонн для выделенных участков ствола скважины.

Таблица 5.1. Варианты заданий*

Вариант	, м	, мм	Интервалы крепления обсадными трубами, м
1	2200	114	680-800
2	1900	146	650-780
3	2140	140	700-800
4	3200	114	900-1000
5	2175	114	440-500
6	1600	146	390-440
7	2300	140	600-680
8	1800	146	600-650
9	2750	114	520-680
10	1900	127	400-480
11	3000	114	980-1100
12	2420	127	1100-1200
13	2500	140	1200-1300
14	1600	146	540-680
15	1700	127	900-960
16	1800	140	600-880
17	2700	127	920-1060
18	2360	140	920-1060
19	1390	168	340-450
20	1700	140	580-650
21	2540	114	900-960
22	2680	127	980-1100
23	1750	146	900-960
24	2570	114	580-650
25	2620	140	800-960

*Общим условием заданий предусматривается наличие кондуктора, спускаемого на глубину 100 м. Проектирование направляющей колонны не предусматривается.

Рис. 5.1. Схема конструкции скважины

5.2.1. Общие сведения и исходные данные.

Под конструкцией скважины (рис. 5.1) понимается совокупность данных о диаметрах бурения участков ствола (), длинах () и диаметрах обсадных колонн (), с информацией об интервалах цементирования обсадных колонн.

Функциональное назначение обсадных колонн:

Направляющая колонна (1) - защита поверхностных пластов от размыва буровым раствором и предотвращения размыва устья скважины с дальнейшим отводом потока жидкости из ствола в очистную систему.

Кондуктор (2) - обсадная колонна для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, а также для перекрытия поглощающих пластов и изоляции водоносных горизонтов от загрязнения. Если наносы имеют небольшую мощность и относительно устойчивы в период бурения, то кондуктор одновременно может быть использован и как направляющая колонна.

Промежуточная (техническая) обсадная колонна (3) - для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего интервала. Число промежуточных колонн может быть несколько. Их количество определяется исходя из несовместимости условий бурения нижележащего интервала скважины по отношению к ранее пробуренному из-за возможных осложнений в вышележащих участках ствола, если последний не закреплен обсадной колонной.

Эксплуатационная колонна 5, служит для приема и извлечения на поверхность нефти или газа. Одновременно эксплуатационная колонна обеспечивает крепление и разобщение продуктивных горизонтов, и изоляцию их от других горизонтов геологического разреза скважины.

Разработка конструкции скважины (выбор диаметров обсадных колонн и диаметров долот) осуществляется снизу вверх. Конечный диаметр бурения зависит от заданного диаметра эксплуатационной колонны, который является исходным для проектирования всей конструкции скважины.

Технические данные для проектирования конструкции скважины определяются нефтяным сортаментом, предусматривающим нормативные значения: диаметров долот (табл. 5.2); диаметрови толщин стенок обсадных труб; диаметров муфт для соединения обсадных труб в колонну(табл. 5.3), а также рекомендуемые зазоры: между муфтой и стенками скважины(табл. 5.3); между наружным диаметром долота и внутренней поверхностью обсадной трубы - (6…10 мм).

Таблица 5.2. Номинальные диаметры долот

Номинальные диаметры долот (), мм
132	151	214	295	370	490	590
140	161	243	320	394	490	640
145	190	269	346	445	540

Таблица 5.3. Параметры элементов обсадных колонн и рекомендуемые зазоры для заданных диаметров обсадных колонн

, мм	114	127	140	146	159	168	194	219	245	273
, мм	6; 7 8	6;7;8;9	6; 7; 8; 9; 10; 11			7; 8; 9; 10; 11; 12
, мм	133	146	159	166	180	188	216	245	270	299
, мм	15	15	20	20	20	25	25	30	30	35
, мм	299		324		351		377		426
, мм	8;9;10;11; 12		9;10;11;12.		8;9;10;11;12		8;9;10;11;12		10;11;12.
, мм	324		351		376		402		451
, мм	35		45		45		50		50

Рис. 5.2. Схема к выбору

5.2.2.Порядок выполнения работы:

Выбирается диаметр долота под эксплуатационную колонну, диаметр которой оговорен заданием (табл. 5.1).

Выбор обусловливается диаметром муфты эксплуатационной колонны и величиной зазора между муфтой и стенками скважины () для заполнения ее цементным раствором (табл. 5.3).

Рис. 5.3. Схема к выбору и

В окончательном варианте диаметр долота для бурения под эксплуатационную колоннувыбирается как ближайший (см. табл. 5.2) к полученному расчетному значению

Определяется наружный диаметр промежуточной колонны 3 () (рис. 5.3).

Размер 6 – 10 мм представляет собой зазор между внутренним диаметром этой колонны и размером долота , проходящим через нее для бурения интервала под эксплуатационную колонну.

Толщину стенки обсадной трубы , студент выбирает самостоятельно из предложенного нормативного ряда (табл. 5.3).

В окончательном варианте наружный диаметр промежуточной обсадной трубы 3выбирается как ближайший (см. табл. 5.3) к полученному расчетному значению .

Выбирается диаметр долота для буренияпод промежуточную колонну 3.,

где -диаметр муфты промежуточной обсадной колонны 3 (табл. 5.3); - величина зазора между муфтойи стенками скважины на интервале спуска промежуточной колонны(табл. 5.3).

В окончательном варианте диаметр долота для бурения под э промежуточную колоннувыбирается из табл. 5.2 (ближайший к полученному расчетному значению ).

Определяется диаметр кондуктора 2 () (рис. 5.1).

Толщину стенки кондуктора , студент выбирает самостоятельно из предложенного нормативного ряда (табл. 5.3).

По полученной расчетной величине принимается номинальное значение диаметра кондуктора (табл. 5.3).

Определяется диаметр долота для буренияпод кондуктор 2.

где -диаметр муфты кондуктора 2 (табл. 5.3); - величина зазора между муфтойи стенками скважины на интервале спуска кондуктора (табл. 5.3).

При проектировании конструкции скважины необходимо также учитывать требования к интервалам цементирования:

за кондуктором – до устья скважины;

за промежуточными колоннами нефтяных скважин, проектная глубина которых до 3000 м, - с учетом геологических условий, но не менее 500 м от башмака колонны;

за промежуточными колоннами разведочных, поисковых, параметрических, опорных и газовых скважин вне зависимости от глубины, и нефтяных скважин глубиной более 3000 м – до устья скважин;

за эксплуатационными колоннами нефтяных скважин с учетом перекрытия башмака предыдущей колонны - не менее 100 м. Это же условие распространяется на газовые и разведочные скважины при осуществлении мероприятий, обеспечивающих герметичность соединений обсадных труб (сварные соединения труб, специальные высокогерметичные резьбовые соединения и др.). Во всех остальных случаях цемент должен подниматься до устья скважины.

5.2.3.Содержание отчета:

- Рабочая страница:

тема аналитической части лабораторной работы Разработка конструкции скважины.