Статистические замеры зенитного и азимутального углов.

Интервал замера	Q ср	α ср
0-50	12	45
50-100	14	46
100-150	16	47
150-200	17	48
200-250	19	49
250-300	21	50
300-350	23	51
350-400	25	52
400-450	27	53
450-500	29	54
500-550	31	55

Далее необходимо рассчитать параметры многоствольной скважины.

По условиям задания, дополнительным стволом нужно подсечь сульфидную медно-никелевую руду, выше точки подсечения его основным стволом.

Следовательно, расстояние до места подсечения пласта дополнительным стволом нужно откладывать от места подсечения пласта основным стволом в северо-восточном направлении (на рисунке, ориентированном своей плоскостью с СВ на ЮЗ – справа от основного ствола). Определяется угол встречи дополнительного ствола с пластом сульфидной медно-никелевой руды. Расстояние между точками подсечения обоих стволов должно быть в пределах от 50 до 150 м. Для данного проекта оно составляет 150 м.

Далее выбирается точка забуривания дополнительного ствола М. Она должна находиться на глубине ниже 10м от башмака колонны обсадных труб, следовательно, дополнительный ствол забуривается на глубине 145 м.

Рассчитывается радиус кривизны ствола и приводится схема подсечения сульфидной медно-никелевой руды двуствольной скважиной (приложение 2.)

Интенсивность зенитного и азимутального искривления численно равны:

I _α = Δ α/ Δ L = 1/50 = 0, 02

I _Q = Δ Q/ Δ L = 2/50 = 0, 04, где

Δ α – приращение азимутального угла

Δ Q – приращение зенитного угла

Δ L – интервал между замерами равный 50м.

Радиус кривизны основного ствола скважины:

R = 1433м

Угол встречи основного ствола скважины:

γ =82°

Построение дополнительного ствола скважины.

Точка забуривания дополнительного ствола скв находится на глубине примерно 10м за последней колонной обсадных труб, в данном случае на глубине 145 м.

Расстояние от точки подсечения (точка А) основным стволом рудного пласта до точки подсечения (точка Б) дополнительного ствола должно быть 50-150м (1-3см). См приложение № 2.

Глубина дополнительного ствола скважины равна 400 м.

Радиус кривизны дополнительного ствола скважины:

R = 619м

Угол встречи дополнительного ствола скважины:

γ = 102⁰

1.2.2 Составление геолого-технического наряда (ГТН).

Геолого-технический наряд представляет собой таблицу, в которой учтены все числовые параметры, которыми буровая бригада будет пользоваться в процессе бурения. Сюда включены все рекомендуемые параметры режима бурения, а так же характеристика геологического разреза, категории пород и конструкция скважин с учетом вертикального масштаба.

Конструкция скважины определяется на основании геолого-технических условий бурения, выбранного конечного диаметра проектной глубины скважины.

Проектная глубина 585м.

d_к = 59мм.

Категория пород по буримости: I, IX.

Способы бурения основного ствола скважины:

- в интервале от 0,0 до 10,0м - твердосплавное бурение;

- в интервале от 10,0м до конца скв (585м) – алмазное бурение.

Интервалы бурения с осложненными условиями бурения, согласно приведенного геологического разреза, следующие:

наносы 0,0-10,0;

зона поглощения 70,0-120,0.

Осложненными считаются условия, требующие специальных технологических операций при бурении в этих интервалах.

Предусматривается перекрытие интервалов с осложненными условиями бурения колоннами обсадных труб и производство затрубного цементного тампонажа на 10м выше и 10м ниже раздробленных пород.

Тампонаж проводится с целью гидроизоляции:

- устья скв в интервале 0,0 – 10,0м ;

- зоны поглощения в интервале 70,0 – 120,0м .

Диаметры обсадных труб 108мм и 89мм соответственно интервалам.

Промывка основного ствола скважины:

- в интервале 0,0 – 10,0м – промывка глинистым раствором;

- в интервале 10,0 – 585,0м – промывка технической водой.

Способы бурения дополнительного ствола скважины:

- в интервале от 145,0 до 520,0м – алмазное бурение.

Промывка дополнительного ствола скважины:

- в интервале 145,0 – 520,0м – техническая вода.

1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования.

Буровое оборудование должно быть минимально необходимым для бурения проектируемой скважины. (Оборудование выбирается по книге). Оно выбирается в зависимости от глубины бурения, диаметра скв, способа бурения. Исходя из глубины скв (585м), конечного диаметра (59мм) и колонкового способа бурения проектом предусматривается применение установки колонкового бурения - УКБ-5

Передвижная буровая установка УКБ-5П (УКБ-500/800) является модификация установок 5 класса (ГОСТ 7959-74).

В состав установки входят:

- буровой станок СКБ – 5;

- буровая мачта БМТ – 5;

- передвижное буровое здание ПБЗ – 5;

- контрольно-измерительная аппаратура «Курс - 411»;

- транспортная база ТБ – 15;

- буровой насос НБ4 – 320/63(2 шт.);

- грузоподъемные принадлежности:

элеватор – 50;

элеватор 50/54;

вертлюг-пробка – 50;

вертлюг-пробка – 54;

полуавтоматический элеватор;

- труборазворот РТ – 1200.

Станок СКБ – 5 оснащен контрольно-измерительной аппаратурой «Курс - 411»,в которую входят:

- индикатор веса бурового снаряда, Н 50000

- индикатор усилия на крюке, Н 80000

- измеритель нагрузки, Н 25000

- манометр для измерения давления, Н/см² 0 – 1000

- индикатор механической скорости бурения, м/ч 0 - 3; 0 – 15

Техническая характеристика буровой установки УКБ – 5

Параметры	УКб – 5
Глубина бурения при конечном диаметре скв 59мм, м	800
Начальный диаметр скв	151
Диаметр бурильных труб	50;54;63;68
Частота вращения, об/мин	120;260;340;410;540;720;1130;1500
вверх	85000
вниз	65000
Грузоподъемность лебедки, кг	3500
Скорости навивки каната на барабан, м/с	0,7-6,0
Мощность электродвигателя для привода бурового станка, кВт	30
Мощность буровой установки, кВт	98
Высота мачты, м	19
Длина свечи, м	13,5
Тип бурового насоса	НБ – 320/63
Число буровых насосов	1
Минимальный расход, л/мин	320
Максимальное давление, Н/ см2	400
Мощность электропривода насосов, кВт	22
Длина	10,70
Ширина	4,56
Высота	19,10
станка	2200
установки	17500

1.4. Промывка скважин.

Колонковое бурение проводится с промывкой.

Основные назначения промывки скважин:

очистка забоя скв от разбуренной породы и вынос ее на поверхность;

охлаждение породоразрушающего инструмента;

укрепление неустойчивых стенок скв.

1.4.1. Схема промывки скважин.

Существует три способа промывки скв с выходом промывочной жидкости на поверхность земли: прямая, обратная и комбинированная.

В данном проекте выбрана прямая промывка. В этом способе промывочная жидкость, нагнетаемая насосом, проходит по колонне бурильных труб, затем между керном и колонковой трубой, омывает забой, охлаждает породоразрушающий инструмент, захватывает с забоя частицы разрушенной породы, поднимается вверх по кольцевому пространству между бурильными трубами и стенками скв и, наконец, выходит на поверхность земли. (Воздвиженский,1979)

Достоинства прямой промывки:

• способствует увеличению скорости бурения;

• позволяет закреплять стенки скв;

• технически простой и дешевый.

Недостатки прямой промывки:

• размываются стенки скв;

• низкий выход керна;

• повышенный расход промывочной жидкости.

Для пород, слагающих заданный геологический разрез, указанные недостатки не имеют значения.

При прямой промывке жидкость насосом 1 нагнетается по нагнетательному шлангу 2 подается к забою по бурильной колонне 3, охлаждает породоразрушающий инструмент 4, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверхность разбуренную породу. (Рис. 1.1.)

Рис. 1.1. Схема прямой промывки скважин.

1.4.2. Выбор промывочной жидкости.

Основные типы промывочной жидкости:

техническая вода (пресная, морская, рассолы) применяется при алмазном бурении в устойчивых породах;

глинистый раствор применяется при твердосплавном бурении в трещиноватых, рыхлых, сыпучих, плывучих и других слабоустойчивых породах для предотвращения обвалов, а также в трещиноватых скальных породах для борьбы с потерей циркуляции.

Назначение глинистых растворов:

• глинизация стенок скв;

• удержание шлама во взвешенном состоянии;

• создание повышенного противодавления на пласт;

• облегчение транспортирования шлама по стволу;

• предохранение бурового инструмента от коррозии благодаря глинистой корке, покрывающей всю поверхность инструмента. (Воздвиженский, 1979)

В качестве промывочной жидкости:

- в интервале 0,0 – 10,0м – промывка глинистым раствором;

- в интервале 10,0 – 585,0м – промывка технической водой.

1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама.

Очистка промывочной жидкости, в частности глинистого раствора, от шлама осуществляется в желобах, отстойниках и гидроциклонах.

Очистка в желобах и отстойниках. Желоба металлические или деревянные шириной 30см, высотой 25см укладывают с уклоном 1см на 1м длины. По дну желобов через 1м друг от друга ставят съемные перегородки высотой 15см, заставляющие жидкость двигаться зигзагообразно, способствующие разрушения структуры глинистого раствора и оседанию шлама. Длина желобов 14 – 17м.

Недостатки очисти промывочной жидкости в желобах и отстойниках:

1) они занимают много места;

2) должны регулярно очищаться от шлама;

3) зимой их трудно утеплять. (Воздвиженский,1979)

1.4.4. Расчет количества буровых растворов.

Объем бурового раствора V = V₁ + V₂ + V₃, м³, где

где

D-средний диаметр скважины;

Н-глубина скважины;

V₂ = 2 – 5 м³ – объем резервуаров для хранения бурового раствора;

V₃ = (2 - 5)* V₁ и более – потеря бурового раствора в скважине, которая зависит от степени трещиноватости пород.

Расчет количества глинистого раствора для основного ствола скважин.

D = 93мм = 0,093м;

Н = 10м;

V₁= (3,14*(0,093 ²/4))*10=0,0205 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4* V₁ = 4*0,0205 = 0,082 м³

V = 0,0205 +4+0,082 = 4,1025 м³ для одной скв.

3*V = 4,1025 *3 = 12,3075м³ для трех скв.

Расчет количества технической воды для основного ствола скважин.

D = 76мм = 0,076м;

Н = 575м;

V₁= (3,14*(0,076 ²/4))*575= 2,36 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*2,36 = 9,44 м³

V = 2,36+4+9,44 = 15,8 м³ для одной скв.

3*V = 3*15,8 = 47,4 м³ для трех скв.

Расчет количества технической воды дополнительного ствола скважины:

D = 59мм =0,059м;

Н = 295м;

V₁= (3,14*(0,059 ²/4))*295 = 0,8 м³

V₂ = 4 м³

V₃ = 4*0,8 = 3,2 м³

V = 0,8 + 4 + 3,2 = 8 м³ для одной скв

3*V = 8*3 = 24 м³ для трех скв

1.5. Тампонаж скважин.

Тампонирование скважины – комплекс работ по гидроизоляции отдельных ее интервалов.

Цели тампонажа:

• разделение и изоляция водоносных и других горизонтов;

• укрепление стенок скв;

• ликвидация водопроявлений;

• устранение поглощения промывочной жидкости;

• защита подземных вод от загрязнения.

Проектом предусматривается затрубный цементный тампонаж.

Цементом называется вяжущее вещество, которое, будучи замешано с пресной водой в тесто, твердеет как в воздухе, так и в воде. Цемент изготавливают путем тонкого измельчения клинкера(обожженной до спекания смеси известняка и глины) совместно с гипсом в количестве, необходимом для регулирования сроков схватывания и твердения. (Воздвиженский,1979)

Тампонаж производится в интервалах зоны поглощения и самого нижнего слоя представленного песком, т.е. где установлены обсадные трубы с целью гидроизоляции:

устья скважины в интервале 0,0 – 10,0м;

зоны поглощения в интервале 70 – 120м.

Схема тампонирования скважины.

Проектом выбрана схема тампонирования двумя пробками. Тампонаж по способу «с двумя пробками» наиболее надежный, но и наиболее сложный способ, при котором процесс цементации распадается на два этапа.

Первый этап.

Подготовка забоя скв, заключающаяся в его очистке, а в некоторых случаях – и расширении. Для очистки скв обсадные трубы поднимаются с забоя на 0,5-1,0м. На верх колонны обсадных труб навинчивают специальную головку для цементации и присоединяют шланг промывочного насоса, при помощи которого промывочную жидкость нагнетают в обсадные трубы. Под давлением насоса промывочная жидкость вытесняется из обсадных труб в затрубное пространство и поднимается до устья скв. Такую промывку затрубного пространства производят для того, чтобы облегчить проникновение в него цементного раствора.

Второй этап.

После промывки затрубного пространства колонна обсадных труб остается подвешенной над забоем, головку для цементации свинчивают с обсадных труб, а в трубы опускают нижнюю пробку, которую при помощи штанг подталкивают на некоторое расстояние. Сверху этой пробки наливают (специальным насосом) цементный раствор, поверх которого вновь вставляют верхнюю пробку. Таким образом, цементный раствор становится зажатым меду двумя пробками. На верхнюю пробку нагнетают промывочную жидкость, которая проталкивает обе пробки и раствор между ними к забою скв. Закачку промывочной жидкости продолжают до тех пор, пока верхняя пробка не встретится с нижней, которая по выходе из труб останавливается на забое, а цемент выжимается в затрубное пространство. Как только прекратится заталкивание пробки, немедленно прекращается подача промывочной жидкости, освобождаются хомуты простых труб и колонна под действием собственного веса или при применении добавочного давления опускается на забой. СКВ в таком состоянии оставляют в течение 1-3 суток, что зависит от качества цемента и др. условий. Для тампонажных работ при бурении скв используют специальный сорт цемента – тампонажный. Техническими условиями предусматриваются сроки начала и окончания схватывания цементного раствора. (Рис. 1.2.)

Рис. 1.2. Схема тампонажа скв цементом по способу «с двумя пробками».

а - начало закачки цемента;

б - конец закачки цемента;

в - начало подъема цемента в затрубное пространство;

г - конец цементации.

1 - запорный кран, 2 - манометр, 3 - головка для цементации, 4 - верхняя часть пробки, 5 - резиновые манжеты, 6 - нижняя часть пробки, 7 - обсадная труба, 8 – верхняя проб­ка, 9 - нижняя пробка.

1.5.2. Расчет количества тампонирующего раствора.

, где

D – диаметр скв;

d^– наружный диаметр обсадных труб;

H – высота зоны тампонажа.

Интервал 0,0 – 10,0м

D = 93мм = 0,093м;

d = 89мм = 0089м;

Н = 10м.

V_ЦР =3.14/4*(0.093 ² – 0.089 ²)*10 = 0,00172 м³ для одной скв

3* V_ЦР = 3*0,00172 = 0,00516 м³ для трех скв

Интервал 70 – 120м

D = 76мм = 0,076м;

d = 73мм = 0,073м;

Н = 50м.

V_ЦР = 3,14/4*(0,076 ² – 0,073 ² )*50 = 0,01758 для одной скв

3* V_ц.р. = 3*0,01758 = 0,05274 м³ для трех скв

1.6. Технология колонкового бурения.

В зависимости от категории пород можно задавать разные режимы бурения, параметрами которого является: частота вращения бурового снаряда, осевая нагрузка и объем подачи промывочной жидкости в единицу времени. Режимы бурения разные для победитового и алмазного бурения. Коронки также изготовляются разными по конструкции для разных категорий пород.

1.6.1. Технологические режимы бурения.

Интервал 0,0 – 10,0м.

Бурение осуществляется твердосплавной коронкой марки М1 диаметром 93мм. Бурение осуществляется при минимальных скоростях 100-120 об/мин. Промывка осуществляется глинистым раствором без циркуляции промывочной жидкости. Осевая нагрузка на основной резец 400-500Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 108мм до глубины 10м. Производится затрубный цементный тампонаж скв.

Интервал 10 – 70 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 76 мм. Бурение осуществляется при скорости 700-1000 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости 40-60 м/с. Осевая нагрузка 13000-17000 Н.

Интервал 70-120м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 76мм. Бурение осуществляется при скорости 400-600 об/мин. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 50-80м/с. Осевая нагрузка 6000-8000Н. После проходки данного интервала скв обсаживается трубами диаметром 89мм до глубины 120м. Производится затрубный цементный тампонаж скв в интервале 70-120м.

Интервал 120-585 м.

Бурение осуществляется алмазной коронкой типа 03И5 диаметром 59мм. Промывка осуществляется технической водой при скорости потока 40-60м/с. Осевая нагрузка 13000 - 17000 Н. Частота вращения 700-1000 об/мин.

Следует отметить, что бурения дополнительного ствола скважины производится после ликвидационного тампонажа основного ствола скважины до точки (М) (см. приложение №2). Только после этого ставится отклоняющий клин и производится бурение дополнительного ствола скважины.

1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого.

Интервал 550 – 575м.

Бурение ведется с соблюдением всех правил, обеспечивающих необходимый выход керна. Бурение осуществляется коронкой типа 03И5 диаметром 59мм.

По полезному ископаемому бурят в следующем порядке:

1. определяют контакт пустых пород с полезными ископаемыми;

2. скв подготавливают к бурению по п.и.

3. бурят непосредственно по п.и.;

4. отрывают керн и поднимают его.

Перед бурением по пи проводят следующие мероприятия по подготовке скв:

1. промывают скв до полного удаления шлама;

2. извлекают оставшийся керн пустых пород;

3. производят контрольный замер глубины скв;

4. готовят нужный буровой снаряд для бурения по пи.

Плохой выход керна получается при бурении в горных породах: мягких, легко размываемых промывочной жидкостью; рыхлых, сыпучих и плывучих; слоистых и неоднородных по составляющим слоям; подверженным избирательному истиранию и размыванию; сильнотрещиноватых, брекчированных, сильно раздробленных, растворяемых промывочной жидкостью(минеральные соли).

Неудовлетворительный выход керна получается в результате его истирания, а также из-за заклинивания и выпадения керна во время подъема. Чем продолжительнее на забое работает колонковый снаряд, тем чаще может происходить подклинивание, истирание и размыв керна.

Истирание и разрушение керна усиливаются при бурении затупленными коронками, при погнутости колонковой трубы, при вибрации и биении колонкового снаряда. Большие скорости промывочной жидкости в кольцевом зазоре между керном и коронкой могут быть причиной подклинивания и размывания керна.

Для повышения выхода керна в разрушающихся и размывающихся породах рекомендуется:

• ограничивать время работы коронки на забое, максимально повышая скорость бурения;

• уменьшать скорость потока в зазоре между керном и внутренней стенкой коронки;

• не допускать в работу искривленные колонковые и буровые снаряды, у которых нарушена насосность;

• не применять затупившихся коронок;

• создавать в керноприемной трубе восходящий поток, препятствующий самозаклиниванию керна;

• тщательно заклинивать керн и проверять заклинивание перед подъемом снаряда;

• после заклинивания керна сбрасывать в бурильную колонну шаровой клапан для перекрытия осевого отверстия переходника и предохранения керна от выдавливания из колонковой трубы при подъеме жидкостью, наполняющей бурильную колонну;

• при бурении по легкоразмываемым и разрушающимся пластам(углям, марганцевым и рыхлым железным рудам, бокситам) применять двойные колонковые снаряды (ДКС).

При неглубоком бурении при проведении скважин в мягких и средних породах применять безнасосное бурение с расхаживанием снаряда для возбуждения пульсирующей обратной циркуляции;

При бурении в минеральных солях применять для промывки скважин насыщенные растворы этих солей. (Воздвиженский,1979)

Ликвидация скважин.

Пробурив скважину, производят контрольный замер ее глубины, измерение зенитного и азимутального углов через установленные интервалы (по условию через 50м) и геофизические исследования (каротаж). Затем приступают к извлечению обсадных колонн и ликвидационному тампонированию скважины.

Ликвидационное тампонирование. Цель ликвидационного тампонирования состоит в том, чтобы изолировать все водоносные пласты и пласты полезного ископаемого, подлежащего разработке, от поступления в них воды по скважине и по трещинам из изолируемого водоносного пласта и устранить возможность циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб и ее ликвидации.

Для ликвидационного тампонирования скважины, пройденной в скальных и полускальных породах, применяют цемент, в породах глинистых – пластичную жирную глину. Скважина, пробуренная с применением глинистого раствора и тампонируемая цементом, перед тампонированием промывается водой для разглинизации. Цементный раствор нагнетают насосом через бурильные трубы, опущенные до забоя. По мере заполнения скважины цементным раствором бурильные трубы приподнимают. После подъема насос и бурильные трубы должны быть промыты водой для очистки от остатков цементного раствора.

При тампонировании глиной ее замачивают, приготовляют густое глиняное тесто, затем с помощью глинопресса или вручную готовят цилиндры из глины. Глиняные цилиндры опускают на забой скважины в длинной колонковой трубе и, приподняв колонковую трубу на 1,0 -1,5м над забоем, выпрессовывают с помощью насоса давлением воды обычно при 1,0 -1,5МПа. Для надежности каждую порцию тампонажной глины трамбуют металлической трамбовкой.

Для ликвидационного тампонирования глубоких скважин хорошо зарекомендовали себя:

глинисто – цементный раствор, изготовляемый на базе глинистого раствора повышенной вязкости. На 1м³ глинистого раствора добавляют 120 – 130 кг тампонажного цемента и 12кг жидкого стекла;

в Донбассе для тампонирования законченных скважин применяют отверждаемый глинистый раствор(ОГР) следующего состава: нормальный глинистый раствор 64%; формалин- 11%; ТС-10 – 25%. ТС – 10 представляет собой темно-коричневую жидкость, изготовленную из смеси сланцевых фенолов, этиленгликоля и раствора едкого натра.

В ряде разведочных районов к тампонажным растворам добавляют песок.

При наличии полного поглощения промывочной жидкости на интервале скважины выше зоны поглощения устанавливают деревянные пробки.

В устье ликвидационной скважины оставляют обсадную трубу (репер) с цементной пробкой. На трубе отмечают номер и глубину скважины, а также предприятие, выполнявшее бурение. (Воздвиженский,1979)

Расчет количества ликвидационного материала.

, где

V_{л. м.} - объем ликвидационного материала;

D = 76мм = 0,076м– средний диаметр скв;

Н = 585м – высота скв;

V_{л. м.} = (3,14*0,076 ²/4)*585=2,358 м³ для одной скв.

V_{л. м.} *3 = 2,358*3 =7,074 м³ для трех скв.

1.8. Техника безопасности.

При производстве буровых работ необходимо руководствоваться «Правилами безопасности при геологоразведочных работах».

Руководство буровыми геологоразведочными работами может быть возложено исключительно на лиц, имеющих на это право(инженер, техник, буровой мастер). Управление буровыми станками, буровыми механизмами, а также обслуживание двигателей, компрессоров электроустановок должно производиться лицами, имеющими на это право, подтвержденное соответствующим документом. Все рабочие, как вновь принимаемые, так и переводимые на др. работу, допускаются к выполнению работ только после прохождения инструктажа по вопросам техники безопасности и обучения безопасным методам труда. Повторный инструктаж всех рабочих по технике безопасности должен проводиться не реже одного раза в полугодие. Проведение обучения и повторного инструктажа должно быть зарегистрировано в «Журнале регистрации обучения и всех видов инструктажа по технике безопасности».

Буровой агрегат должен проверяться в начале смены бурильщиком и периодически, но не реже одного раза в декаду, буровым мастером.

Результаты проверки должны записываться бурильщиком в буровой журнал, а буровым мастером в «Журнал проверки состояния техники безопасности». Обнаруженные неисправности должны устраняться до начала работ.

Запрещается работать при неисправных узлах станка, насоса, двигателей пусковой аппаратуры, неисправном слесарном, буровом, вспомогательном и технологическом инструменте.

Буровая установка должна быть обеспечена комплектом приспособлений и устройств для безопасного ведения работ и средствами индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется ограждению вращающихся частей механизмов и защите от поражения электротоком.

Буровое здание должно быть освещено в соответствие с санитарными нормами, обеспечено умывальником, полотенцами и мылом, бачком для кипяченой воды, аптечкой.

Все рабочие работают только в спецодежде и в защитных касках, для хранения одежды необходимо иметь специальное помещение или шкаф.

Технологические режимы бурения должны соответствовать, указанным в геолого-техническом наряде. Контрольно-измерительная аппаратура должна быть исправна.

В процессе работы систематически проводится проверка состояния техники безопасности и санитарии лицами, ответственными за состояние техники безопасности.

При использовании в зимнее время печного отопления буровых вышек необходимо серьезное внимание обращать на выполнение требований пожарной безопасности. Пол под печкой и вокруг нее на расстоянии 0,5м обязательно следует покрывать листовой сталью. Стену здания у печи необходимо оббить стальным листом с асбестовой прокладкой или засыпать песком пространство между листом и стеной. Расстояние от стены до печи должно быть не менее 0,7м. печные трубы должны быть выведены выше крыши бурового здания не менее чем на 1,5м, а в местах проведения их через деревянные конструкции должны быть обернуты асбестом.

Запрещается применять факелы и др. источники открытого огня для аварийного освещения, а также для разогрева дизельной установки и масляных баков буровых станков. (Правила безопасности при геологоразведочных работах, 1980; Советов, 1980).

Часть 2. Проходка горноразведочных выработок.

2.1. Выбор и обоснование типов, форм и размеров(сечения) горных выработок.

Канава – узкая протяженная поверхностная горная выработка, глубиной до 3м. Поперечное сечение канав обычно трапециевидное шириной по дну канавы 0,4-1,0м. Протяженность канав зависит от их назначения и может быть от нескольких до сотен метров. В большинстве случаев канавы проходят с целью вскрытия коренных горных пород или тел полезных ископаемых, не затронутых выветриванием, когда они перекрыты наносами мощностью до 3-5м.

Согласно заданию, необходимо пройти 20 канав, длиной 25м каждая.

В проекте выбрано трапециевидное сечение. Только в устойчивых горных породах стенки канавы могут быть вертикальными, да и то только в тех случаях, когда величина углубки в коренные породы будет небольшой. Во всех остальных случаях, особенно при проходке наносов, стенкам должен быть обеспечен необходимый угол наклона α с тем, чтобы предохранить их от обрушения.

Т.к. на коренных породах залегают наносы, то выбираем α = 45⁰.

Ширина дна канавы 0,6м.

Ширина канавы у поверхности 5,6м. (Ширина дна канавы 0,6м + 2а, где а = мощности песка = 2,0м)

Площадь сечения канавы S = S₁ + S₂, где

S₁ = (2,0*0,6 + 2*а)/2 = 3,25м² – площадь поперечного сечения наносов,

S₂ = 0,6*0,5= 0,3 м² - площадь поперечного сечения коренных пород (0,5м – углубление в сульфидную медно-никелевую руду),

S = 3,25м² +0,3 м² = 3,55м²

(Рис. 2.1.)

Рис. 2.1.1. Сечение канавы.

2,0м – мощность песков; а = 2,0м. α = 45˚ – угол естественного откоса для песка; 0,5м – мощность коренных пород;

0 ,6 – ширина канавы;

Шурф – это вертикальная горная выработка прямоугольного поперечного сечения, длина которой может превышать параметры поперечного сечения в десятки раз. Согласно заданию, необходимо пройти 3 шурфа глубиной 19 м каждый. Проектный геологический разрез по шурфу:

Наносы	2м
Сульфидная медно-никелевая руда	2м
Оливиновые пироксениты	15м

Учитывая особенности петрографического состава и физические свойства пород, а также технику и глубину проходки равную 19м, принимаем прямоугольную форму поперечного сечения шурфов с размерами 1,25 м² ( 1*0,25). Поперечное сечение шурфа приведено на рисунке 2.1.2.

Рис.2.1.2.Поперечное сечение шурфа.

2.2. Выбор и обоснование способа проходки и основного оборудования.

По канавам :

При проходке канав вручную осуществляют следующие операции:

• разметка канавы;

• разрыхление породы при помощи кайла;

• выбрасывание породы на поверхность;

• выравнивание стенок канавы.

При проходке канав в крепких и плотных рыхлых, а также мерзлых коренных породах осуществляется проходка с применением буровзрывных работ. Выполняются следующие операции:

• разметка линий канавы;

• разметка шпуров;

• бурение и очистка шпуров;

• закладка ВВ и взрывание;

• уборка взорванной породы с выбросом ее на поверхность;

• выравнивание стенок и дна канавы.

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки

Приведены в таблице 2.1.1.1

Таблица 2.2.1

Распределение пород по категориям буримости и способу проходки.

№ пп	Наименование породы	Кате-гория	Глубина проходки, м	Коэффи-циент крепости	Способ проходки
1	песок	I	2,0	-	Ручной
2	Сульфидная медно-никелевая руда	X	0,5	10	Буровзрывной

Для проведения буровзрывного способа проходки требуется:

• Перфоратор

• Компрессор

• Комплект буров

Бурение шпуров для горных выработок осуществляется перфоратором ПА-23, имеющим следующие технические характеристики:

Вес, кг	23
Длина, мм	620
Диаметр поршня, мм	68
Число ударов поршня в минуту	1865
Расход воздуха, м3/мин при давлении 5 атм	2,35
Работы удара поршня, кГм	5,88
Максимальный крутящий момент, кг.см	85
Способ очистки шпура	Промывка и продувка

Характеристика буров и диаметр патронов приведены в таблице:

№ бура	Длина бура, мм	Диаметр головки бура, мм	Диаметр патрона, мм
1	500	43	32
2	1000	41	32

По шурфам:

При проходке шурфов выделяют следующие операции:

• Подготовку площадки для заложения шурфа (удаление кустарника, камней, валунов).

• Разметку контуров выработки.

• Рыхление.

• Проветривание забоя.

• Подъем отбитой породы на поверхность.

• Выкладку поднятой породы в кучки с установлением бирок.

• Крепление шурфа (в случае необходимости).

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки приведены в таблице 2.1.1.2

Распределение пород по категориям буримости и выбор способа проходки для шурфов.

№ пп	Наименование Породы	Кате-гория	Глубина проходки, м	Коэффи-циент крепости	Способ проходки
1	Наносы	I	2	-	Ручной
2	Сульфидная медно-никелевая руда	X	2	7	Буровзрывной
3	Оливиновые пироксениты	XVII	15	17	Буровзрывной

Для проходки 2 м наносов применяется ручной способ. Далее высокая крепость пород определяет применение буровзрывной способа проходки.

При проходке шурфов ручным способом используются обычные про-ходческие инструменты. Выемка породы начинается с вруба, причем вруб производится по наиболее мягкому слою породы. Вруб глубиной 20-30 см производят в нижней части забоя, что удобнее для проведения раскайловки породы на всей площади забоя. Погрузку породы в бадьи производят вручную.

Подъем породы производят вручную в бадьях емкостью 0,05м³, используя обычный ручной вороток. Крепление выработки осуществляется в интервале 0-3м сплошной венцовой крепью.

Буровзрывной способ проведения выработок включает следующие проходческие операции:

• бурение шпуров, их заряжение и взрывание;

• проветривание забоя после взрыва;

• уборка взорванной породы;

• монтаж воздухопровода;

• возведение крепи.

Наиболее трудоемкими операциями при буровзрывном способе проведения выработки являются бурение шпуров и уборка породы.

Шурфы оснащены для спуска и подъема людей, для удаления отработанной породы. Оснащение включает наземные сооружения (подъемный ворот), подъемные сосуды и погрузочные средства, а также механические лебедки.

Подъемный ручной ворот, сооружаемый из дерева, устанавливается он на выровненной площадке, на которой уложена основная проходческая рама шурфа.

В процессе проходке шурфов спуск и подъем людей и оборудования, а также уборка отработанной породы производится бадьями, емкостью 0,35м³. Скорость движения бадьи строго регламентируется в зависимости от глубины выработки. Связь между поверхностью и забоем поддерживается средствами сигнализации. Для спуска и подъема в бадьях людей и грузов применяются скальные канаты. Необходимый запас прочности каната равен 7,5 , диаметр каната не менее 7,7 мм.

Учитывая небольшой диаметр шурфов, при проходке применяется однобадьевый подъем.

Для проведения буровзрывного способа проходки требуется:

• Перфоратор

• Компрессор

• Комплект буров

Бурение шпуров для горных выработок осуществляется перфоратором ПА-23, имеющим следующие технические характеристики:

Вес, кг	23
Длина, мм	620
Диаметр поршня, мм	68
Число ударов поршня в минуту	1865
Расход воздуха, м3/мин при давлении 5 атм	2,35
Работы удара поршня, кГм	5,88
Максимальный крутящий момент, кг.см	85
Способ очистки шпура	Промывка и продувка

Характеристика буров и диаметр патронов приведены в таблице:

№ бура	Длина бура, мм	Диаметр головки бура, мм	Диаметр патрона, мм
1	500	43	32
2	1000	41	32

2.3. Буровзрывные работы.

По канавам:

Буровзрывной способ проходки является наиболее сложным. Он включает ряд последовательных операций, составляющих вместе проходческий цикл:

1) разметка шпуров на забое выработки;

2) бурение шпуров;

3) зарядка шпуров ВВ;

4) взрывание зарядов (отпалка);

уборка разрыхленной взрывом породы;

По шурфам:

1. разметка шпуров на забое выработки;

2. бурение шпуров;

3. зарядка шпуров ВВ;

4. взрывание зарядов (отпалка);

5. вентиляция забоя

6. уборка взорваной породы;

7. монтаж воздухопровода;

8. крепление горной выработки;

Все буро- взрывные работы выполняются в строгом соответствие с паспортом этих работ.

Продолжительность рабочего дня горно-проходческой бригады- 6 часов.

2.3.1. Расчет рациональной длины заходки и глубины шпуров.

По канавам:

Количество шпуров вычисляется по формуле:

, где

f –коэффициент крепости, S – площадь поперечного сечения выработки.

Коэффициент крепости f для сульфидной медно-никелевой руды равен 7.

S = 0,6*25 = 15 м² (25м – протяженность канавы)

N = 2.7*(7*15)^½ =27

Количество шпуров 27.

Глубина шпуров при проходке канав будет определяться мощностью слоя, который необходимо взорвать.

, где

Н – мощность, взрываемого слоя, 0.5м,

КИШ шпуров равен 0,7-0,9.

соответственно равна 0,5 м.

По шурфам:

В общем случае для оценки глубины заходки используется формула

L_зах= (0,7-0,9)b, где b- ширина поперечного сечения шурфа, т. е. при b = 1м

L_зах= от 70 до 90см

Условия для определения рациональной длины заходки, которая определяется из общих производительных затрат труда на операции цикла из расчета на один погонный метр выработки:

сечение горной выработки-1.25м²;

средняя расчетная глубина шурфа –11м;

категория пород по буримости - категория X; XVII

коэффициент крепости, f =7; f=17

тип перфоратора –ПА-23;

крепление (крепление в интервале 0-2м осуществляется сплошной венцовой крепью, крепление остальной части шурфа осуществляется вразбежку);

количество шпуров на забое зависит от размера сечения выработки ипрочности пород, число шпуров на всю площадь забоя расчитывается по формуле Протодьяконова:

,

N(X) = 2.7*(7*1.25)^½ =8

N(XVII) = 2.7*(17*1.25)^½ =12

Количество шпуров на забое-12,8 штук

продолжительность рабочего дня горно-проходческой бригады –6 часов

Затраты труда в чел.час. на 1м горной выработки приведены в таблице 2.3.1.1.

Таблица 2.3.1.1.

Затраты труда в чел.час. на 1м горной выработки.

№ п/п	Технологические опперации	Затраты труда на 1 пог.м, чел/час.		Пересчет с учетом Lзах
		X	XVII	X	XVII
1.	Бурение шпуров	0.53	2.38	22	1.4
2.	Зарядка и взрывание шпуров	32	48	32	48
3.	Вентиляция	30 мин		30 мин
4.	Уборка породы	4.03	4.72	2.4	2.8
5.	Монтаж воздухопровода	0,56		0,56
6.	Крепление выработки (пастой с затяжкой стенок)	3.75	3.75	2.3	2.3
Производительные затраты		8.87	11.41