Буровзрывные работы на твердые полезные ископаемые
ТОП 10:
Буровые работы представляют собой сложный циклический процесс, состоящий из простых производственных процессов, направленных на получение достоверной геологической информации. Бурение геологоразведочных скважин осуществляется на всех стадиях геологических исследований. На геолого-съемочных работах бурят картировочные скважины; на поисках МПИ – одиночные скважины для заверки геофизических, геохимических аномалий или для прослеживания на глубину рудных тел, вскрытых канавами; на стадиях оценки и разведки применяют сеть буровых скважин для оконтуривания и детального изучения рудных тел. При разведке сложных месторождений (с сильной изменчивостью рудных тел по мощности, простиранию, форме, качеству полезного ископаемого) бурение скважин производится в комплексе с поверхностными и подземными горно-разведочными работами.
Буровая скважина – горная выработка преимущественно цилиндрического сечения, характеризующаяся относительно малым диаметром по сравнению с ее протяженностью. Условно скважины глубиной менее 50-100 м относят к мелким, глубиной до 1000 м –к средним, более 1000 м – к глубоким и к сверх глубоким – более 6000 м. Диаметр скважины определяется наружным диаметром породоразрушающего инструмента. Различают скважины малого диаметра – менее 76 мм, среднего -93-151 мм и большого – свыше 151 мм. Поверхностное оборудование для бурения разведочных скважин представлено комплексом наземных сооружений, бурового, энергетического и вспомогательного оборудования, называемым буровой установкой. К наземным сооружениям, входящим в состав буровой установки, относятся буровая вышка (мачта), буровое здание, поверхностная циркуляционная (очистная) система и вспомогательные сооружения. Буровое оборудование представлено комплексом основных машин и механизмов, необходимых для бурения скважины, образующих буровой агрегат, в который входят буровой станок, буровой насос (или компрессор), приводные двигатели с трансмиссиями и пусковыми устройствами, средства механизации спускоподъемных операций и пр. К энергетическому оборудованию относятся передвижные электростанции, силовые трансформаторы и пускозащитная аппаратура. По транспортабельности все буровые установки разделяются на разборные (не имеющие собственной транспортной базы и перемещаемые частями), переносные разборные (перемещаемые вручную), передвижные (смонтированные на собственной транспортной базе и перемещаемые буксированием) и самоходные (смонтированные на самоходной транспортной базе). В РФ разработано 3 параметрических ряда буровых установок:
1. Установки для бурения на твердые полезные ископаемые – тип УКБ и СКБ.
2. Установки для бурения гидрогеологических скважин – тип УГБ.
3. Установки для бурения геофизических и структурно-поисковых скважин – тип УРБ.
По типу вращателя разделяют установки: со шпиндельным вращателем (включающим полый шпиндель и зажимной патрон для закрепления ведущей трубы и передачи осевой нагрузки буровому снаряду), с подвижным вращателем (с индивидуальным приводом, передающим осевую нагрузку буровому снаряду и перемещающемуся вдоль оси вращения), с роторным вращателем. (не передающим осевую нагрузку буровому снаряду) Буровые установки шпиндельногоряда предназначены для механического вращательного бурения пород средней и высокой твердости с использованием твердосплавных и алмазных коронок. Для этих установок характерны высокая частота вращения, возможность бурения под любым углом к горизонту. Основной недостаток – небольшая длина хода вращателя (0,5-0,6 м), после чего необходимо перекрепление. Основные типы установок этого ряда: для бурения скважин глубиной до 100 м – БСК и его модификации; до 300 м – УКБ 200/300С; до 600-800 м – СКБ-4, СКБ-5110, СКТО-65.
Буровые установки с роторным вращателем предназначены для бурения структурно-поисковых, гидрогеологических скважин в породах мягких и средних категорий, в основном без отбора керна. Типы установок – УРБ-2,5А, УРБ-3А2 и др.
Установки с подвижным вращателем предназначены, для бурения при скоростных режимах, без подъема буровых труб для извлечения керна, в основном с комплексами ССК, КССК, бурении с гидро- и пневмотранспортом керна. Станки этого ряда на 30-40% более производительны чем шпиндельные. Типы установок – СКБ-300, УКБ-12/25, УРБ-2А2 и др.
В практике геологоразведочных работ наиболее часто используются следующие виды бурения: вращательное колонковое (с отбором керна), вращательное бескерновое (сплошным забоем), ударно-механическое (ударно-канатное) – при поисках и разведке россыпей, шнековое.
Для организации бурения необходимо рассмотрение ряда вопросов, тесно связанных с техникой и технологией процесса бурения. К ним относятся: выбор способа бурения и обоснование конструкции скважины; выбор диаметров бурения, типов породоразрушающего инструмента и обоснование оптимальных технологических режимов; обоснование выбора типа и марки буровой установки, бурового, силового и вспомогательного оборудования; разработка схем организации труда на рабочем месте; обеспечение своевременного и четкого ведения первичной производственной организационно-технологической документации (геолого-технического наряда, бурового журнала, наряд-заданий, лимитно-заборной книжки и др.)
Структура производственного процесса бурения скважин.Основной рабочий процесс – собственно бурение скважины состоит из отдельных рейсов – отрезков рабочего времени, от момента подготовки бурового снаряда к спуску в скважину до окончания подъема снаряда. Баланс рабочего времени – распределение времени бурения скважины по отдельным видам работ и технологическим операциям. Он позволяет анализировать структуру и уровень затрат времени на бурение скважины. В балансе времени по роли или значению в технологической схеме сооружения скважины различают производительные и непроизводительные затраты времени. Производительные затраты времени Тпр — это время, технически необходимое для бурения скважины, включающее время на: собственно механическое бурение скважины (времени выполнения основной операции – углубки забоя) Ту; времени спускоподъемных операций Тспо, суммы времени вспомогательных операций в каждом рейсе Твсп (перекрепление, наращивание колонны труб, заклинка и срыв керна и др.); времени на крепление, тампонаж скважины и других вспомогательных процессов Ткр; времени на проведение исследований в скважине Тис; времени перевозки, монтаж и демонтаж на каждой скважине на участке работ Тмдп
Сумма времени всех рассмотренных рабочих процессов составляет производительное время:
Тпр = Ту + Тспо + Твсп + Ткр + Тис + Тмдп
Кроме времени выполнения перечисленных процессов, в баланс рабочего времени включаются время на выполнение технического обслуживания и текущего планово-предупредительного ремонта оборудования на участке – Трем, а также не планируемые, непроизводительные затраты времени в связи с различными нарушениями производственного процесса.: время простоев по организационным причинам – Тп , время ликвидации осложнений и аварий в скважине – Тла. Суммарное выражение фактического баланса рабочего времени:
Тбрв = Тпр + Трем. + Тп + Тла
При планировании буровых работ и составлении нормального баланса рабочего времени исключают время простоев и ликвидации аварий, свидетельствующее о плохой организации работ, время планово-предупредительных ремонтов определяется по нормативам. По окончании процесса бурения появляется необходимость проведения ряда процессов, сопутствующих бурению. К сопутствующим процессам относят затраты времени на транспортировку буровой установки с базы до участка и обратно, специальное ликвидационное тампонирование, установку на скважине различного оборудования (задвижек, превенторов); геофизические, гидрогеологические испытания и др.
Затраты на эти работы объединяются в понятие забалансовое время – Тзаб Сумма балансового и забалансового времени составляет время пребывания буровой установки на учете в геологической организации (календарное время) – Туч = Тбрв + Тзаб
Продолжительность бурения обычно выражают в станко-месяцах бурения, для чего календарное время, выраженное в часах, делят на продолжительность одного станко-месяца в часах (при непрерывной работе станка это в среднем 720 ч) Составление и анализ фактических балансов рабочего времени выполняется ежемесячно по каждой буровой бригаде, участку, буровой партии. При анализе этих материалов выявляют непроизводительные затраты времени, возможности по улучшению организации работ и повышению производительности труда.
Источник
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 июня 2019;
проверки требует 1 правка.
Буровзрывные работы — совокупность производственных процессов по отделению скальных горных пород от массива с помощью взрыва. Термин буровзрывные работы возник с целью подчёркивания неразрывности, взаимосвязи и взаимозависимости процессов бурения, заряжания взрывчатых веществ и непосредственно взрыва. При проведении буровзрывных работ производится планирование буровых работ (виды скважин, их диаметр, расстояние между скважинами, глубина и т. д.), подготовка к взрыву (заряжание взрывчатых веществ, забойка скважин, монтирование взрывной сети и т. д.), инициирование и произведение взрыва[1].
Буровзрывные работы применяются в горном деле, а также при строительстве.
Буровзрывные работы в горном деле[править | править код]
Буровзрывные работы применяются в горном деле в различных технологических процессах подземной и открытой добычи полезных ископаемых. Качество буровзрывных работ определяется равномерностью дробления скальных пород, хорошей проработкой контура отбиваемой от массива части горной массы, низким процентом выхода негабарита, шириной развала горной массы.
Подземные горные работы[править | править код]
При подземных горных работах буровзрывные работы применяются как при проходке горных выработок, так и при добыче полезных ископаемых.
При проходке горных выработок буровзрывным способом вначале в забое бурятся шпуры с помощью буровых станков, затем заряжаются, и производится взрыв с отбивкой горных пород на выработанном пространстве. После отгрузки отбитой горной массы начинается новый цикл проходки: бурение, заряжание и взрыв. Дальше цикл повторяется.
При добыче полезных ископаемых с помощью буровзрывных работ технология зависит от системы разработки рудных месторождений.
Открытые горные работы[править | править код]
На открытых горных работах работы ведутся уступами. Поэтому буровзрывные работы ведутся путём поэтапного взрыва уступов карьера. На подготавливаемом к взрыву части уступа (блоке) вначале бурятся скважины в соответствии с паспортом ведения буровзрывных работ, затем заряжаются и готовятся к взрыву. На время взрыва все работы в карьере прекращаются. После массового взрыва производится погрузка отбитой горной массы в транспортные средства и затем вывозится либо на обогатительную фабрику (полезное ископаемое), либо в отвал (пустая порода).
Буровзрывные работы в строительстве[править | править код]
В строительстве взрывные работы часто проводятся на выброс. В 1952—1953 гг. взрывами трех серий зарядов на выброс на Алтын-Топканском полиметаллическом месторождении было взорвано и выброшено более 1 млн м³ горной породы. За счет этого срок ввода карьера в строй сократился на 16 мес., а себестоимость вскрытия снижена на 40 %.
Широко используются взрывы на выброс и сброс для перемещения больших масс грунта при строительстве плотин, насыпей и т. п. В 1966 и 1967 гг. под Алма-Атой на р. Малая Алматинка в урочище Медео были проведены два взрыва серий зарядов для создания противоселевой плотины. В результате взрывов отбито и сброшено в тело плотины около 3 млн м³ скальных пород (1,6 млн м³ первым и 1,4 млн м³ вторым). Была образована плотина средней высотой 84 м, шириной поверху около 100 м и понизу около 500 м.
В 1968 году на реке Вахш взрывом на сброс серий зарядов общей величиной 2000 т образована каменно-набросная плотина. Объем плотины оказался около 1,5 млн м³.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Кутузов Б. Н. Взрывные работы М: Недра, 2008
- Справочник по буровзрывным работам / М. Ф. Друкованный, Л. В. Дубнов, Э. О. Миндели и др. — М.: Недра, 1976. — 631 с.
Источник
Взрывное дело, без которого не обойтись при добыче нефти, газа и прочих полезных ископаемых, строительстве и других производственных процессах, сейчас переживает революцию, считают специалисты. Будущее горной промышленности за взрывчатыми веществами нового поколения и широким внедрением IT.
Горнодобывающие предприятия Урала переходят на передовые системы электронного инициирования взрывов, которые обеспечивают не только промышленную, но и экологическую безопасность — гарантируют минимальное воздействие на окружающую среду, а главное — позволяют работать в стесненных условиях. Такая система — это, по сути, сеть из связанных между собой электронных детонаторов, их состояние постоянно тестируется и каждому задается индивидуальное время замедления. Возможность программирования увеличивает управляемость взрыва и позволяет более эффективно использовать промышленные взрывчатые вещества (ПВВ). Раз меньше масса ВВ — уменьшаются сейсмические колебания и выброс пыли.
«Сегодня наступает эра электронных средств инициирования. Электронное взрывание — это прежде всего замена ручного труда на механический. Машина заменяет человека, улучшаются условия труда. И не только, — рассказывает Виктор Синицын, старший научный сотрудник института горного дела Уральского отделения РАН. — Компьютер моделирует взрыв, рассчитывает сейсмовоздействие взрывов на охраняемые объекты и на стены карьеров… В общем, сейчас прогресс взрывного дела направлен не столько на повышение эффективности взрывчатых веществ, сколько на минимизацию последствий от их применения».
Наступило время взрывов «ювелирной точности», признают специалисты. Только так, например, ведется разработка уникального месторождения известняка в городской черте — обводненного и к тому же окруженного с трех сторон жилыми постройками и промышленными объектами. Прокладывать новые линии метро без ущерба для зданий над проходческими тоннелями возможно только с помощью «прецизионных» взрывов. Использование традиционных взрывных технологий при проходке тоннеля в центре Екатеринбурга несколько лет назад едва не привело к катастрофе: через все пять этажей жилого дома прошли сквозные трещины. Здание пришлось укреплять, разрабатывать новый проект взрывных работ. Тоннель прошли, снизив в полтора-два раза массу зарядов и удлинив импульс взрыва.
Затраты на буровзрывные работы составляют около трети общей стоимости единицы добываемого сырья
Именно такую точность и обеспечивает электроника. Качество взрывания прекрасное, единодушны специалисты, вот только «минус» системы — ее цена. Например, в Междуреченске «электронный» взрыв 50 тонн ПВВ обошелся в 438 тысяч рублей, а стоимость детонирующего шнура с пиротехническим реле для такого же взрыва составила бы 406 тысяч. Да, дешевле на восемь процентов, но «по старинке» никак не получилось бы осуществить взрыв так, чтобы не задеть подстанцию и железнодорожную станцию рядом с разрезом, и получить настолько хорошее качество дробления взорванной горной массы.
«Перспективы использования электронных детонаторов отличные, за ними однозначно будущее взрывного дела, — считает Александр Русских, директор предприятия «Промтехвзрыв». — Вспомните, сотовые телефоны когда-то были доступны лишь узкому кругу потребителей, но сегодня заполонили весь мир, и сейчас никто не может представить себя без этого девайса. То же самое будет и с электронными детонаторами. Просто их путь будет дольше из-за эксклюзивности и сложности допуска средств инициирования на рынок. Для этого необходимы длительные испытания на нескольких предприятиях и совсем другой уровень подготовки взрывперсонала — как ИТР, так и рабочих, что связано с программированием и модуляцией взрыва».
Современные взрывы гарантируют минимальное воздействие на окружающую среду
«Для нас эта тема насущная и животрепещущая, — продолжает он. — К сожалению, наши производители не отличаются гибкостью: они не раз предлагали нам свою продукцию по очень высокой цене, дескать, инженерная мысль и сложность конструкторских разработок недешевы. Но я им всегда отвечал, что мы, потребители, не должны оплачивать их трудности. Мы просили их снизить цену, скажем, в качестве демонстрационного рекламного хода, — они ни в какую. Пока эта ниша свободна, как бы не заняли ее иностранные компании… Возможно, ситуацию может исправить государственное дотирование разработок или стимуляция потребителей этой отечественной продукции. На заводах России есть технологии и разработки, но, повторюсь, отечественные разработчики не активны в продажах».
В целом затраты на буровзрывные работы составляют около трети общей стоимости единицы добываемой горной массы, причем основная статья расходов — взрывчатые вещества и материалы. Все крупные компании работают на собственной взрывчатке, например, завод в Качканаре выпускает 30 тысяч тонн в год, Асбестовский — около 15. Они же обеспечивают небольшие предприятия, в основном строительной отрасли, с объемами добычи в 200-300 тысяч тонн. Сейчас в целом по России, по данным Ростехнадзора, 85 процентов ПВВ производится на местах их использования.
«Предприятия приобретают импортные технологии, однако приспосабливают их к нашим условиям — переводят производство на отечественные компоненты. И переход этот проходит весьма успешно», — подчеркивает профессор Уральского горного университета Александр Ермолаев.
65 процентов промышленных взрывчатых веществ, применяемых сейчас в России, — это эмульсии
Он отмечает передовую и общемировую тенденцию — массовый отказ от тротилсодержащих ВВ в пользу эмульсий, взрывчатых веществ нового поколения — более качественных, экологичных и дешевых. По консистенции эмульсионная взрывчатка напоминает сметану, добавление нитрита натрия инициирует газификацию, пузырьки и являются инициатором взрыва. Если тонна тротила стоит 580-600 долларов, то эмульсионные ВВ — 280-380. К слову, первое производство эмульсионной взрывчатки на основе аммиачной селитры освоили на Урале, на Калиновском химзаводе почти четверть века назад.
По данным Ростехнадзора, сейчас 65 процентов ПВВ, применяемых в России, — это эмульсии. На Качканарском ГОКе и асбестовом карьере Свердловской области практически сто процентов обводненных руд разрабатываются с применением эмульсионных ВВ собственного приготовления. По данным Института горного дела УрО РАН, использование эмульсии позволило снизить затраты на взрывной передел на карьерах Урала в 2,5-3 раза (на Качканарских карьерах — в 3,6 раза), не говоря уже о соображениях экологической и промышленной безопасности.
Источник