Станки для бурения скважин на полезные ископаемые

В ведущих буровых фирмах буровые станки с подвижными вращателями заменили станки со шпиндельными вращателями в 70-80 — е гг. XX в. К этому времени буровые станки со шпиндельными вращателями уже серьезно сдерживали рост производительности бурения геологоразведочных скважин.

В 80-е гг. XX в., когда производительность буровых бригад ведущих организаций Мингео СССР достигла предельного значения в формате возможностей отечественной буровой техники, оснащенной станками шпиндельными типа ЗИФ и СКВ (средняя производительность шарошечноалмазного бурения составляла 1 000-1 500 м на станок в месяц по породам VIII-X категории по буримости; рекордные значения производительности для бригад Монгольской экспедиции № 33, составляли более 3 000 метров на станок в месяц), были созданы разработки, призванные повысить возможности и продлить существование морально устаревшей техники.

В ПГО «Сосновгеология» провели модернизацию станка ЗИФ-650 М путем удлинения штоков гидроцилиндров механизма подачи, что позволило увеличить ход подачи до 80-90 см. Разработанный станок не показал должной работоспособности в основном из-за ненадежной работы механизма подачи.

Позже изобретатели объединения (Ю. Н. Соколов, а.с. №1546600) создали разработку под названием «Подающее устройство бурового станка», которая позволяла на станках шпиндельного типа увеличить ход подачи в несколько раз за счет создания новой системы последовательного перехвата подвижными клиновыми захватами и сдвоенной системы синхронно работающих гидроцилиндров, обеспечивающей при ограниченных размерах шпинделя практически безостановочную подачу или подъем инструмента.

В объединении «Кировгеология» для повышения эффективности устаревших станков разработали системы плавнорегулируемого привода, что существенно повысило возможности базового бурового станка. Например, рост производительности при алмазном бурении составлял до 20 %, при бурении пневмоударниками 40-60 %. Плавного регулирования частоты вращения бурильной колонны добивались заменой электродвигателей переменного тока на электродвигатели постоянного тока с включением в систему привода системы тиристорных преобразователей переменного тока в постоянный. Такие системы, например, РЭП-5, были очень дороги (стоимость станка увеличивалась более чем в 2 раза) и существенно усложняли буровой агрегат.

> Тиристор — полупроводниковый прибор. Для преобразования переменного тока в постоянный собирался мост управления из шести теристоров, который позволял переменный ток напряжением 380 В преобразовывать в постоянный ток напряжением 460 В.

Подобные разработки давали возможность отечественным новаторам бурового производства добиться повышения производительности в рамках используемого морально устаревшего оборудования, но не решали задачи фундаментального совершенствования и реформирования технической системы.

Зарубежные фирмы в это время активно внедряли станки с подвижными вращателями и с приводом на основе индивидуальных заменяемых гидродвигателей.

При глубине скважин до 200 м, установка может использоваться без лебедки [9].

Станки фирмы Atlas Copco с подвижным вращателем типа Diamec U-6 и др. используются без лебедки при бурении на существенно большие глубины.

Современное бурение на твердые полезные ископаемые в основном осуществляется с использованием колонн со съемным керноприемником. С учетом, что в данном случае инструменту приходится преодолевать сопротивление твердых и часто очень твердых пород, данная технология, очевидно, будет развиваться наряду с направлением создания съемного породоразрушающего инструмента.

Переход на технологию бурения гибкими неразъемными колоннами, очевидно, будет возможен только после появления буровых механических инструментов, гарантирующих высокий ресурс и значительную проходку по твердым породам (несколько десятков-сотен метров).

В то же время в случае перехода на использование термомеханического бурения или бурения, например, плавлением горных пород, использование колтюбинга предопределено необходимостью поставки на забой электроэнергии, достаточной для разрушения горных пород.

В ведущих буровых фирмах буровые станки с подвижными вращателями заменили станки со шпиндельными вращателями в 70-80 — е гг. XX в. К этому времени буровые станки со шпиндельными вращателями уже серьезно сдерживали рост производительности бурения геологоразведочных скважин.

В 80-е гг. XX в., когда производительность буровых бригад ведущих организаций Мингео СССР достигла предельного значения в формате возможностей отечественной буровой техники, оснащенной станками шпиндельными типа ЗИФ и СКВ (средняя производительность шарошечноалмазного бурения составляла 1 000-1 500 м на станок в месяц по породам VIII-X категории по буримости; рекордные значения производительности для бригад Монгольской экспедиции № 33, составляли более 3 000 метров на станок в месяц), были созданы разработки, призванные повысить возможности и продлить существование морально устаревшей техники.

В ИГО «Сосновгеология» провели модернизацию станка ЗИФ-650 М путем удлинения штоков гидроцилиндров механизма подачи, что позволило увеличить ход подачи до 80-90 см. Разработанный станок не показал должной работоспособности в основном из-за ненадежной работы механизма подачи.

Позже изобретатели объединения (Ю. Н. Соколов, а.с. №1546600) создали разработку под названием «Подающее устройство бурового станка», которая позволяла на станках шпиндельного типа увеличить ход подачи в несколько раз за счет создания новой системы последовательного перехвата подвижными клиновыми захватами и сдвоенной системы синхронно работающих гидроцилиндров, обеспечивающей при ограниченных размерах шпинделя практически безостановочную подачу или подъем инструмента.

В объединении «Кировгеология» для повышения эффективности устаревших станков разработали системы плавнорегулируемого привода, что существенно повысило возможности базового бурового станка. Например, рост производительности при алмазном бурении составлял до 20 %, при бурении пневмоударниками 40-60 %. Плавного регулирования частоты вращения бурильной колонны добивались заменой электродвигателей переменного тока на электродвигатели постоянного тока с включением в систему привода системы тиристорных преобразователей переменного тока в постоянный. Такие системы, например, РЭП-5, были очень дороги (стоимость станка увеличивалась более чем в 2 раза) и существенно усложняли буровой агрегат.

> Тиристор — полупроводниковый прибор. Для преобразования переменного тока в постоянный собирался мост управления из шести теристоров, который позволял переменный ток напряжением 380 В преобразовывать в постоянный ток напряжением 460 В.

Подобные разработки давали возможность отечественным новаторам бурового производства добиться повышения производительности в рамках используемого морально устаревшего оборудования, но не решали задачи фундаментального совершенствования и реформирования технической системы.

Зарубежные фирмы в это время активно внедряли станки с подвижными вращателями и с приводом на основе индивидуальных заменяемых гидро двигателей.

При глубине скважин до 200 м, установка может использоваться без лебедки [9].

Станки фирмы Atlas Copco с подвижным вращателем типа Diamec U-6 и др. используются без лебедки при бурении на существенно большие глубины.

Современное бурение на твердые полезные ископаемые в основном осуществляется с использованием колонн со съемным керноприемником. С учетом, что в данном случае инструменту приходится преодолевать сопротивление твердых и часто очень твердых пород, данная технология, очевидно, будет развиваться наряду с направлением создания съемного породоразрушающего инструмента.

Переход на технологию бурения гибкими неразъемными колоннами, очевидно, будет возможен только после появления буровых механических инструментов, гарантирующих высокий ресурс и значительную проходку по твердым породам (несколько десятков-сотен метров).

В то же время в случае перехода на использование термомеханического бурения или бурения, например, плавлением горных пород, использование колтюбинга предопределено необходимостью поставки на забой электроэнергии, достаточной для разрушения горных пород.

Возможно, что с отдельными, затронутыми ниже вопросами можно и не согласиться, что-то важное упущено, но эта информация может помочь лучше понять процессы разведки россыпных месторождений золота, более ответственно и целенаправленно подойти к выполнению геологоразведочных работ и к подготовке сырьевой базы для своих предприятий.

Основным способом разведки месторождений россыпного золота является бурение скважин ударно-канатными станками. В Бодайбинском районе абсолютное большинство запасов россыпного золота разведано скважинами ударно-канатного бурения (УКБ) диаметром 6 дюймов.

В 1950-е годы резко снизилось качество геологоразведочных работ скважинами ударно-канатного бурения. Геологоразведочные работы состояли в системе горнодобывающих предприятий и не являлись профильным направлением их деятельности. Соответственно, отношение к этим работам было не на должном уровне. Часто работы на отдаленных участках велись без геологического контроля. Геолог приезжал лишь раз в месяц на лошади выполнить документацию и принять пробы. Таким образом, многие месторождения в этот период остались невыявленными.

С передачей геологоразведочного процесса в систему Мингео качество и эффективность геологоразведочных работ улучшились. Стало больше уделяться внимания технологии бурения и опробования, улучшился контроль, в каждом буровом отряде появились геологи. Объекты с отрицательной оценкой после переразведки стали месторождениями и в большинстве своем отработаны.

В настоящее время задача создания и воспроизводства запасов вновь возложена на горнодобывающие предприятия, для которых эта отрасль не стала профильным направлением деятельности. К сожалению, в большинстве предприятий отношение к геологии не соответствует ее значимости. Часто работы ведутся без геологического контроля, не хватает квалифицированных промывальщиков. Теряется школа разведки россыпей. А ведь кажущаяся простота разведочных работ для оценки запасов россыпного золота обманчива. Здесь процессы значительно сложнее в сравнении с опробованием на большинство рудных месторождений.

В данной статье не анализируются вопросы качества разведанных запасов, а рассматриваются отдельные элементы процесса разведки россыпных месторождений, влияющие на качество работ.

В отличие от разведки на другие полезные ископаемые при ударно-канатном бурении результат опробования получается непосредственно в процессе бурения скважины и практически не поддается внешней проверке. В таких условиях главным фактором получения достоверных положительных результатов на объекте работ является мастерство и добросовестность бурильщика и промывальщика на станке и геолога на участке.

Качество получаемого результата опробования зависит от технического состояния бурового оборудования, главным образом желонки, соблюдения технологии бурения и качественного выполнения всех операций при бурении и опробовании.

При бурении скважин ударно-канатного бурения нет ни одного объективного параметра, который бы не зависел от человеческого фактора.

Каждая из операций при ударно-канатном бурении, в отличие от колонкового, носит чисто субъективный характер. И от качественного выполнения каждой операции зависит результат оценки и качества разведываемых запасов.

Бурильщик обязан соблюдать технологию бурения и качественно отобрать пробу с интервала опробования и доставить пробу в колоду.

Промывальщик должен замерить объем выжелоненной пробы, качественно промыть ее и закапсюлировать шлих.

Геолог должен знать и контролировать соблюдение технологии бурения, уметь читать по «вязкам» процесс бурения, интервал отбора пробы, глубину скважины, контролировать промывку пробы промывальщиком, а также своевременно осуществлять ведение геологической документации породы по шламу. Делать контрольный замер глубины скважины при встрече золотоносного пласта и окончания бурения скважины.

Основные операции при разведке россыпей

1.При бурении важно соблюдать интервал отбора пробы в обсадных трубах: 0,5 м — по пустым породам и 0,2 м — по золотоносному пласту.

Технически можно пробурить за один цикл и несколько метров, в зависимости от состава породы геологического разреза, что часто и делается при бесконтрольном бурении. Полученный шлих расписывается и раскладывается по проходкам. Выявленное при промывке шлиховое золото попадает в случайную проходку. При этом верхняя и нижняя граница пласта может быть искусственно либо опущена, либо поднята относительно естественного залегания.

2.Желонение должно вестись до полного отбора шлама, не менее 3–5 и более циклов желонений.

При долочении породы в скважине в жидкой среде происходит дезинтеграция породы, и золотины осаждаются в нижней части забоя. При недостаточном количестве желонений (2–3 раза) часть породы в забойной части с концентрацией золота остается невыжелоненной и попадает в новый цикл долочения.            

Этому способствует и конструктивная особенность желонки. Между нижней частью башмака желонки и клапаном желонки имеется «мертвое» пространство высотой до 5 см, не позволяющее полностью задержать в желонке выжелоненную породу до момента закрытия клапана.

Не все золото с опробуемого интервала попадает в пробу, часть золота по скважине опускается, что приводит к опусканию верхней границы золотоносного пласта и растягиванию пласта по мощности.

При желонении в скважине обязательным должен быть столб воды, обеспечивающий, во-первых, необходимый вакуум для желонения и, во-вторых, необходимую консистенцию пульпы.

Эти особенности характерны для желонок с тарельчатым клапаном и с шаровым.

3.Желонка должна обеспечивать необходимый вакуум для полного отбора шлама. Для этого зазор между манжетой поршня и стенкой желонки должен составлять 3–6 мм. Данный зазор обеспечивает пропуск воды через поршень внутрь желонки при опускании на забой и необходимую герметичность при подъёме поршня для создания вакуума в желонке. Для обеспечения вакуума столб воды в скважине без водопритока должен быть выше поршня желонки.

Если манжет поршня будет плотным, желонка в момент подъема будет отрываться от забоя и не обеспечит полноту отбора пробы. Если же манжет прослаблен, то не будет необходимого вакуума для полного отбора пробы. Вода слишком свободно будет переливаться через поршень и не обеспечит необходимого вакуума для забора шлама. При этом призабойная обогащенная часть шлама останется на забое и попадет в следующую проходку.

Для контроля качества желонения рекомендуется до начала разбуривания породы в трубах забросить в скважину имитатор в виде кусочков тяжелых металлов в количестве 10 штук. Оптимальным является твердый сплав из старых резцов, коронок, можно свинец.

4.После завершения операции желонения шлам из колоды сливается в ендовку. Для исключения потерь золота из пульпы ендовка устанавливается в обрез из бочки. После отмучивания порода из обреза сливается в ендовку и производится замер выжелоненной породы мерной линейкой.

Операция необходима для сравнения объема с теоретическим при подсчете средних содержаний по проходкам.

При бурении в водоносном горизонте объем выжелоненной породы часто бывает больше теоретического объема за счет попадания породы из-за затрубного пространства. Если объем не будет правильно определен, среднее содержание в проходке будет завышено.

5.Промывка пробы на лотке важнейшая операция при опробовании скважин, влияющая на определение и подсчёт запасов оцениваемого месторождения.

 Необходимо извлечь в шлих все зерна золота до самых мелких фракций. Опытный промывальщик извлекает в шлих самые мелкие частицы золота. При промывке на лотке порода тщательно перетирается до полного распада глинистых частиц. Шлих доводится в чистой воде. После окончания бурения скважины производится общий перемыв хвостов опробования скважины.

В выжелоненной пробе часто содержатся целиковые остатки породы, сцементированные глиной. И если при промывке в лотке их не растереть (что делается недобросовестными промывальщиками при бесконтрольном опробовании), то часть пробного золота смоется в хвосты промывки. При бесконтрольном опробовании общий перемыв хвостов может не делаться, что отразится на результатах.

6.Геологическая документация скважин является неотъемлемой частью буровой разведки.

В обязательном порядке необходимо выделять все литологические разновидности пород и по цвету и составу заполнителя, и по составу каменного материала, и по степени обработки каменного материала, и по генетическим признакам и пр., что позволит правильнее определить приуроченность золотоносности к определенным литологическим и генетическим горизонтам. В процессе бурения с проходок отбираются образцы извлекаемой породы по всем разновидностям и выкладываются в специальные трафареты для последующей документации.

По шламу при определенном навыке выделение разновидностей пород не вызывает особых осложнений.

Для идентификации пород в естественном виде и облегчения документации рекомендуется в процессе бурения сразу после обсадки труб отжелонить породу 1–2 раза без долочения. При этом в желонку попадают целиковые неразрушенные куски породы, что значительно облегчает документацию разреза.

Только по шламу без надлежащего опыта документация затруднена. Каменный материал раздроблен до щебня, и часто хорошо окатанный аллювиальный галечник документируется как щебень. При этом наличие хорошо обработанных частей каменного материала часто не учитывается.

7.Информация по документации и опробованию оперативно выносится на геологический разрез. Важно, чтобы профиль разреза близко соответствовал дневной поверхности. Профиль поверхности отстраивается относительно течения реки, левая часть профиля соответствует левому борту, правая — правому борту. Соответственно, привязка скважин по линии производится относительно течения реки.

 В лучшем случае профиль строится по топографическим отметкам, однако это не всегда возможно из-за отсутствия топосъемочного обоснования на участках поисковых работ.

В современных условиях при ведении поисково-оценочных работ для оперативности наиболее прогрессивно пользоваться спутниковой навигационной системой ГЛОНАСС или GPS, особенно для выноски поисковых линий в натуру по координатам, построения поперечного профиля по проектным скважинам и определения высотных отметок пробуренных скважин. Точность координации скважин в плане и по высотным отметкам достаточна для данной стадии работ.

 Практически профиль, близкий к натуральному, можно построить с применением элементарных, известных со школьных времен способов определения превышений между точками.

Правильный профиль дневной поверхности позволяет более верно определить наличие и уровни погребённых морфологических структур, с которыми связана золотоносность, правильно увязывать выявляемые структуры и россыпи и более эффективно спланировать дальнейшие работы. 

-0+2

Просмотров статьи: 23355, комментариев: 80       

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница