Основы Горного Производства. Калиниченко О. И., Зыбинский П. В., Хохуля А. В. Основы горного производства
 Скачать 18.24 Mb.
|
|
4 ГОРНО-БУРОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Горная система в чистом виде применяется крайне редко и в процессе освоения месторождений горное производство предполагает, прежде всего, последовательное или совмещенное использование горной и буровой тех- нологических систем. Обе системы или элементы этих систем всегда при- сутствуют при проходке как эксплуатационных, так и горно-разведочных выработок. Например, подготовительным этапом для добычи угля из тонких пластов бурошнековой установкой является необходимость выполнения всего комплекса проходческих работ для подготовки участка к размещению и эксплуатации БШУ. При проходке шурфов, стволов, подготовительных и нарезных выработок, имеют место способы, основанные на разрушении массивов горных пород агрегатами с буровым исполнительным органом (проходческие комбайны типа ПК, стволовые проходческие комбайны, бу- росбоечные машины, шурфопроходческие установки, агрегаты для бурения стволов и др.). Принципиальным, с точки зрения реализации такой системы, является комбинированный способ проходки стволов, когда неустойчивый интервал мягких пород проходится бурением, а дальнейшая углубка выра- ботки выполняется традиционным буровзрывным способом. Комбинированный способ проходки шахтных стволов заключается в пространственном и временном совмещении двух технологий – бурения и буровзрывных работ. Ствол от нулевой отметки и до глубины залегания неустойчивых мягких пород проходят буровой установкой (как правило, интервал бурения составляет 0-150…200 м), а дальше по крепким и относи- тельно устойчивым породам применяется буровзрывной способ. Пробу- ренная верхняя часть ствола крепится сталебетонной крепью. Параллельно с сооружением первых 150…200 м ствола, строится поверхностный комплекс по принятой постоянной схеме производства. Технологическая схема выполнения процессов бурения и возведения крепи полностью соответствует рассмотренной выше технологии сооруже- ния шахтных стволов установками L-35. Отличие заключается в использо- вании, как правило, двухфазного способа бурения заданного интервала ствола. Учитывая относительно большой диаметр ствола (6…7 м), предва- рительным этапом производства является бурение пилот-скважины диамет- ром 1.2…1,4 м с последующим расширением ее до проектного сечения ствола на глубину 150…200 м специальным буром-расширителем. В даль- нейшем на этом интервале ствола секционным способом возводится крепь в виде стальных труб с тампонажем затрубного пространства песчано- цементным раствором (рис. 4.1). Проходка обводненных неустойчивых пород на глубину до 40 м и более может быть осуществлена путем погружения сплошной стальной обо- лочки, нижний торец которой оснащен шарошками (рис. 4.2). Сформиро- 302 ванная внутри оболочки горная масса, в последствии удаляется на поверх- ность, а затрубное пространство тампонируется песчано-цементной смесью. Рис. 4.1. Этап бурения при сооружении ствола комбинированным способом Рис. 4.2. Проходка ствола в неустойчивых обводненных породах До начала строительства ствола буровзрывным способом параллель- но с бурением на промышленной площадке проводится большой объем строительно-монтажных работ от планировки до сооружения объектов и монтажа оборудования. Как правило, используются мобильные комплексы передвижных или перевозимых инвентарных блоков, оборудования, соору- жений и фундаментов заводского изготовления: передвижное проходческое оборудование (подъемно-транспортное, энергетическое и т.п.); крупно- блочные технологические металлоконструкции для проходки ствола (коп- ры, проходческие полки, бункера, подшкивные площадки, разгрузочные станки); инвентарные сооружения производственного, подсобно- вспомогательного и административно-бытового назначения (в передвиж- носном, контейнерном и сборно-разборном исполнении) (рис. 4.3). 303 Рис. 4.3. Инвентарные блоки при подготовке стволов к проходке Рис. 4.4. Этап БВР при сооружении ствола комбинированным способом После выполнения подготовительных строительно-монтажных работ и размещения проходческого оборудования в стволе, на глубине перехода к буровзрывному способу сооружается бетонный опорный венец (башмак) (рис. 4.4). В дальнейшем, в соответствии с выбранной технологической схемой выполняются работы проходческого цикла до проектной глубины ствола с использованием традиционной горной технологической системы. Горно-буровая технологическая система широко известна как состав- ляющая геологоразведочных систем. В комбинированной горно-буровой системе разведки удельный вес и значение скважин, пробуренных из под- 304 земных горных выработок, становится особенно существенным при по- строении рациональной разведочной сети. Наиболее эффективно такая сис- тема проявляется на стадии эксплуатационной разведки, когда решаются задачи уточнения деталей геологического строения, поиска «потерянных» рудных тел, повышения сте- пени разведанности отдель- ных горизонтов и выявления новых запасов для продления срока существования рудни- ка. В целом, замена проходки части горных выработок глу- бокими горизонтальными, наклонными или вертикаль- ными скважинами дает боль- шую экономию предприятию, сокращает сроки разведки. Этап детальной раз- ведки сложных рудных ме- сторождений наиболее эф- фективно выполняется с по- мощью комплекса горных и буровых работ. Как правило, разведка верхней части ме- сторождения выполняется двумя- тремя и более гори- зонтами горных выработок (в гористой местности - штольнями), пройденными через 20-60 м. Для сгуще- ния разведочной сети между горизонтами могут быть пробурены восстаю- щие и наклонные скважины, типы и глубина которых определяется задача- ми геологической информативности бурения (рис. 4.5). Важным условием применения горно-буровой системы является так- же снижение удельных затрат на прирост запасов руды в сопоставлении стоимостей проходки горно-разведочных выработок или бурения скважин с поверхности (с учетом затрат на строительство и содержание дорог, площа- док для буровых, водопроводов и др.). Рис. 4.5. Схема разведки месторождения с горно-разведочными выработками и бурени- ем и направленных скважин на нижние горизонты рудника 305 Вопросы и темы модульного контроля знаний. Литература для самоподготовки. I. Основные сведения о скважинах 1. Определения: «Бурение скважин», «Буровая скважина». Типы и схемы расположения скважин. 2. Элементы и параметры скважин. 3. Общие сведения о конструкции скважины. II. Общие сведения о бурении нефтяных и газовых скважин 1. Особенности выбора конструкции нефтяной и газовой скважины. Назначение обсадных колонн. Методика определения диаметра об- садной колонны и размеров долота под обсадную колонну. 2. Требования к интервалам цементирования обсадных колонн. 3. Способы бурения скважин. III. Буровые установки. Оборудование и инструмент для бурения скважин 1.Структурные элементы буровой установки. 2. Буровая вышка – назначение и основные параметры. 3. Состав и назначение оборудования для выполнения спуско- подъемных операций. 4. Назначение и устройство вертлюга-сальника. 5. Назначение и устройство ротора. 6. Назначение, основные элементы и принцип работы буровых насо- сов. Подача буровых плунжерных и поршневых буровых насосов. 7. Назначение и структурная схема силового привода установок. 8. Оборудование для захвата и удержания на весу бурильной колон- ны и обсадных труб. 9. Назначение и основные элементы автоматического бурового ключа АКБ-3М. 10. Назначение и технология использования машинных буровых клю- чей. 11. Монтаж, устройство и принцип работы гидроключей ГКШ. 12. Основные элементы бурильной колонны. Назначение и основные параметры ведущих, утяжеленных и бурильных труб. 13. Назначение, типы и маркировка переходников в составе буриль- ной колонны. 14. Перечень и назначение опорно-центрирующих элементов колон- ны бурильных труб. 15. Назначение и типы основного породоразрушающего инструмента. 16. Конструктивные особенности и область применения лопастных долот. 17. Шарошечные долота. Типы и область применения. Конструктив- ные особенности 3-х шарошечного долота. 306 IV. Промывка скважины и очистка отработанного в скважине бурового раствора 1. Назначение и схема промывки скважины. 2. Циркуляционная система буровой установки. 3. Типы и область применения очистных агентов. V. Производственный цикл строительства скважины. Последовательный перечень и содержание рабочих процессов производственного цикла со- оружения скважины VI. Промысловое освоение углеводородных месторождений 1. Схема сбора и подготовки продукции скважин на нефтяном про- мысле. 2. Особенности сбора и подготовки газа на газовых промыслах. VII. Особенности освоения морских углеводородных месторождений 1. Специфика выполнения буровых работ на морских акваториях. 2. Общая характеристика и область применения самоподъемных пла- вучих буровых установок. 3. Общая характеристика и область применения полупогружных бу- ровых установок. 4. Общая характеристика и область применения буровых судов. 5. Добыча нефти и газа из морских месторождений. Морские стацио- нарные платформы (назначение, типы, основные элементы). 6. Технологические схемы и установки для бурения неглубоких ин- женерно-геологических скважин на шельфе (УМБ-2М, УМБ-130М). VIII. Бурение геологоразведочных скважин 1. Конструкции и способы описания конструкции скважин. 2. Назначение и структурная схема стационарной буровой установки. 3. Стационарный буровой станок. Перечень и назначение основных элементов бурового станка. 4. Состав и назначение элементов трансмиссии бурового станка. 5. Назначение, типы и конструктивные особенности буровых вышек и мачт. 6. Назначение и схемы талевых оснасток. Определение числа струн талевой оснастки. 7. Состав и назначение элементов бурового снаряда для колонкового бурения скважин. 8. Элементы и параметры бурильных колонн. 9. Вспомогательный инструмент для колонкового бурения (перечень, назначение и особенности конструкции). 10. Оборудование и инструмент для выполнения и механизации спус- ко-подъемных операций (состав, назначение). Технология выполне- 307 ния спуско-подъемных операций с использованием полуавтоматиче- ского элеватора. 11. Буровые здания (типы, назначение). 12. Общая характеристика передвижных установок. Особенности пе- ревозок установок. 13. Легкие специализированные установки для бурения скважин (ти- пы, область применения). 14. Самоходные буровые установки (типы, область применения). IX. Промывка скважин 1. Функции очистных агентов. 2. Схемы циркуляции промывочной жидкости в скважине. 3. Определение необходимого расхода жидкости для эффективной циркуляции раствора в скважине. 4. Типы очистных агентов. 5. Приготовление и способы очистки раствора. X. Технологические операции и режимы бурения геологоразведочных сква- жин. XI. Бурение скважин из подземных горных выработок 1. Целевое назначение бурения скважин из подземных горных выра- боток. 2. Область применения, структура и кинематика бурового станка НКР-100МА. 3. Схемы выполнения операций по извлечению бурильных колон из скважины в условиях подземных выработок. 4. Область применения и принцип работы буровой установки «Старт». XII. Бурение стволов и восстающих горных выработок 1. Основные системы, функционирующие при бурении стволов ро- торными установками L-35. 2. Схема удаления разрушенной породы из скважины при работе с ус- тановкой L-35. 3. Конструкции стволов, проходимых способом бурения. Особенно- сти конструкции обсадных труб и технологические схемы крепления ствола. 4. Структура установки с роторным агрегатом. 5. Схема бурения ствола из подземной горной выработки по техноло- гической схеме «сверху-вниз». 6. Схема бурения ствола из подземной горной выработки по способу «Рейс-боринг». 7. Технологическая схема проходки выработок буросбоечной маши- ной СБМ-3У . 8. Конструктивные особенности и технология бурения восстающих установкой «Стрела-77». 308 XIII. Горно-буровая технологическая система 1. Особенности комбинированного способа проходки шахтных ство- лов. 2. Горно-буровая технологическая система - как составляющая геоло- горазведочных систем. Литература: 1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования. М.: Изд-во «Академия», 2008. – 352 с. 2. Власюк В.И., Калинин А.Г., Анненков А.А. Бурение и опробование ра- зведочных скважин: Учебное пособие для вузов.- М.: Изд-во ЦентрлитНеф- теГаз, 2010. – 864 с. 3. Волков А.С., Долгов Б.П. Вращательное бурение разведочных сква- жин. - М.: Недра, 1988. -320 с. 4. Калинин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М., Соловьев Н.В. Разве- дочное бурение: Ученик для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 748 с. 5. Качан В.Г., Купчинский И.А. Бурение шахтных стволов и скважин.- М.: Недра. 1984. – 275 с. 6. Ларин К.Л. Геологоразведочное дело. Разведочное бурение и техни- ка безопасности. – Киев, издательское объединение «Вища школа». Голов- ное изд-во, 1978. - 304 с. 7. Литвиненко В.С., Калинин А.Г. Основы бурения нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие. М.: Изд-во ЦентрлитНефтеГаз, 2009. – 544 с. 8. Нескоромных В.В., Калинин А.Г. Направленное бурение: Учебное по- собие. – М.: Изд-во ЦентрлитНефтеГаз, 2008. – 384 с. 9. Пилипець В.І., Тулуб С.Б., Левіт В.В. Буріння стволів шахт та техніч- них свердловин, Підручник для вузів. – Донецьк: Норд-Прес, 2009. – 564 с. 10. Пилипец В.И. Бурение скважин и добыча полезных ископаемых: Учебник для вузов. – Донецк, ООО «Типография «Новый мир», 2010. – 760 с. 11. Пилипец В.И. Разведочное бурение скважин и добыча полезных ис- копаемых: Учебник для вузов. – Донецк: Норд-компьютер, 2007. – 246 с. 12. Шамшев Ф.А., Тараканов С.Н., Кудряшов Б.Б. Техника и техноло- гия разведочного бурения. М.: Недра. 1983. – 565 с. 13. Юшков А.С., Пилипец В.И. Геологоразведочное бурение. – Донецьк: Норд-Прес, 2004. – 464 с. 309 КАЛИНИЧЕНКО ОЛЕГ ИВАНОВИЧ, доктор технических наук, професор, член- кореспондент Украинской технологической академии, професор кафедры технологи и тех- ники геологоразведочных работ Донецького на- ционального технического университета ЗАБИНСКИЙ ПЕТР ВАСИЛЬЕВИЧ, кандидат технических наук, генеральный ди- ректор ЗАО «Компания «Юговостокгаз» ХОХУЛЯ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ, магистр бурения, ассистент кафедры техноло- ги и техники геологоразведочных работ Доне- цького национального технического универ- ситета |