Практические. Определение физикомеханических свойств горных пород и горнотехнических условий изучаемого объекта

• Название: Определение физикомеханических свойств горных пород и горнотехнических условий изучаемого объекта
• Анкор: Berinuy
• Дата: 02.02.2022
• Размер: 2.12 Mb.
• Имя файла: Практические.pdf
• Тип: Занятие; #349067
• страница: 1 из 7

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.1
Тема: Определение физико-механических свойств горных пород и горнотехнических условий изучаемого объекта
Цель работы: изучение буримости горных пород, т.е. способности породы сопротивляться проникновению в нее породоразрушающего инструмента в процессе бурения Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:
Студент должен уметь:
• размечать контуры выработок;
Обеспеченность занятия:
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- шурф глубиною свыше 20м;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;
- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
Буримость горных пород является функцией многих переменных, зависящей от природных, технологических и технических факторов, что в значительной степени затрудняет однозначное ее определение.
Существующие объективные методы определения буримости горных пород, следующие:
1. Метод ЦНИГРИ - определение категорий горных пород по буримости на основе их абразивности и динамической прочности в объединенном выражении.
2. Метод ВИТР - определение категорий горных пород по буримости с помощью прибора ВИТР - ОТ (определитель буримости горных пород).
3. Метод определения фактической буримости горных пород путем опытного бурения и характеризуется механической скоростью бурения – значением углубления скважины за единицу времени.
Первые два метода являются лабораторными и базируются на установлении некоторых физико-механических свойств горных пород.
Буримость зависит не только от свойств разрушаемой породы, но и от способа бурения, типа и качества породоразрушающего инструмента, глубины скважины, режимов работы забойного инструмента. В ЦНИГРИ

(Н.И.Любимов) разработана шкала для определения категории пород по буримости по значению так называемого объединенного показателя м, учитывающего влияние прочностных и абразивных свойств пород на механическую скорость бурения: где Fg –коэффициент динамической прочности породы, определяемый на установке ПОК; Кабр – коэффициент абразивности, оцениваемый по методу
Н.И.Любимова на ПОАК–2М.
Шкала для определения категории горных пород по буримости (ЦНИГРИ)
Прибор ПОК конструкции ЦНИГРИ, состоит из следующих основных узлов:
1) трубного копра; 2) сита; 3) объемомера.
1. Трубный копер служит для размельчения испытуемых горных пород, состоит из стакана, в который закладываются куски испытуемой породы, трубы и гири с крючком, к которому прикрепляется ремень, служащий для подъема и сбрасывания гири;
2. Сито служит для просеивания измельченной породы и имеет сетку № 0,5;
3. Объемомер служит для замера объема просеянной сквозь сито породы; состоит из корпуса и поршня, на котором нанесена шкала от 0 до 150 мм с ценой деления 1 мм.

Способ определения динамической прочности заключается в следующем:
1) испытуемый образец горной породы разбить на куски 1,5-2,0 см в поперечнике. Для измерения габаритов кусков необходимо пользоваться шаблоном;
2) из кусков набрать 5 проб объемом 15-20 см3 каждая;
3) положить одну пробу В стакан и собрать трубный копер;
4) растолочь пробу десятикратным сбрасыванием гири;
5) все пять проб толченой породы ссыпать в сито и просеять;
6) просеянный материал высыпать в цилиндр объемомера;
7) уплотнить ссыпанный в цилиндр объемомера материал легким постукиванием цилиндра о стол;
8) опустить поршень объемомера в цилиндр;
9) сделать отсчет в мм по шкале, находящейся на поршне объемомера.
Коэффициент динамической прочности испытуемой породы определяется по следующей формуле где Fg - коэффициент динамической прочности; n - число сбрасываний гири
(n=10); l - высота столбика раздробленной породы (отсчет по объемомеру), мм. 20 – эмпирический коэффициент пропорциональности. Выполненные замеры коэффициента динамической прочности внести в таблицу, определить среднее значение и ошибку ее определения при заданной надежности.
Контрольные вопросы
1. Что понимают под определением буримости?
2. От чего зависит буримость?
3. Что понимают под объединенным показателем?
4. Сколько категорий горных пород по буримости?
5. Из чего состоит прибор ПОК?
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.2
Тема: Ознакомление с буровым оборудованием и инструментом для неглубокого бурения
Цель работы: При помощи экспонатов-макетов познакомиться с конструкцией вышек, мачт, буровых станков. Изучить нормативные документы, ГОСТ-12.2.041.79., схему расположения оборудования.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:

Студент должен уметь:
• размечать контуры выработок;
Обеспеченность занятия:
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- Буровая вышка;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;
- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
Буровая вышка представляет собой металлическое сооружение на устье скважины, предназначена для установки толевого механизма, устройств для
СПО и размещения бурильных свечей. От технического совершенства буровой вышки существенно зависит монтажеспособность и транспортабельность буровой установки, а так же эффективность и безопасность бурения. Требование безопасности к буровым вышкам регламентируется ГОСТ -12.2.041-79, согласно которому конструкция и крепление вышки к освоению или фундаменту должны обеспечить надежность и безопасность е эксплуатации.
Контрольные вопросы:
1.Назначения, требования, предъявляемые к буровым вышкам и мачтам.
2. Принцип расчета буровых вышек и мачт.
3.Назначение и типы толевых систем.
4. Стальные канаты для толевых систем.
5. Кронблок.
6. Толевый блок.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.3
Тема: Ознакомление с конструкцией инструмента для ликвидации аварии.
Цель работы
: ознакомиться с группами аварий и уметь выбирать инструмент для ликвидации аварий.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:
Студент должен уметь:
• размечать контуры

• выработок;
Обеспеченность занятия:
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- шурф глубиною свыше 20м;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;
- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
Под аварией понимают непреднамеренное прекращение углубки буровой скважины, вызванное нарушением ее состояния или находящегося в ней бурового инструмента, а также оставлением в ней геофизических или гидрогеологических приборов, случайным падением посторонних предметов.
В колонковом бурении могут быть выделены четыре основные группы аварий: 1) обрывы труб и породоразрушающих инструментов; 2) прихваты труб и породоразрушающих инструментов; ) развертывание труб и породоразрушающих инструментов; 4) падение бурового снаряда, труб и посторонних предметов в скважину.
Типы аварий предопределяют методы их ликвидации и необходимые при этом инструменты и механизмы.
На каждой буровой установке всегда должен быть необходимый комплект аварийного инструмента. Кроме того, в партии или на участке следует иметь набор ловильных инструментов и бурильных труб с левой резьбой.
Аварийный инструмент, предназначенный для захвата и извлечения оставленных в скважине частей бурового снаряда, обсадных труб, стального каната и других предметов, называется ловильным.
К нему относятся следующие типы инструментов: ловильные метчики, колокола, гидравлические труболовки, овершот, ловушка типа «борода»,
«паук», отводные крюки, изогнутые бурильные трубы, печати.
Задания для практической работы:
1. Сделать ксерокопии инструмента для ликвидации аварий, перечисленных выше.
2. Изучить инструмент.

3. Ответить на контрольные вопросы.
Инструкция по выполнению практической работы
1. Наклеить ксерокопии инструмента для ликвидации аварий.
2. Описать каждый вид инструмента для ликвидации аварий [Ларин К.Л.
Геологоразведочное дело] с.517.
3. Ответить на контрольные вопросы письменно.
Контрольные вопросы:
1. Причины возникновения аварий с прихватом бурильных труб [Ларин
К.Л. Геологоразведочное дело] с.516.
2. Причины возникновения аварий с колонковым снарядом.
3. Причины аварий с инструментом для ударно-канатного бурения
[Ларин К.Л. Геологоразведочное дело] с.324
Содержание отчета по практической работе
1. Наименование работы
2. Цель работы
3. Оборудование (оснащение) работы
4. Задания для практической работы и ее выполнение
5. Письменные ответы на контрольные вопросы
6. Вывод
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.4
Тема: Ознакомление с оборудованием и инструментом самоходных установок
Цель работы:
Изучить способы бурения, инструмент и установки для неглубокого бурения скважин.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:
Студент должен уметь:
• размечать контуры выработок;
Обеспеченность занятия:
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- шурф глубиною свыше 20м;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;
- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
Бурение скважин глубиной до 50 м широко применяется при проведении геолого-поисковых, инженерно-геологических, геофизических и гидрогеологических исследований, а также при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых и сооружении эксплуатационных скважин на воду.
Неглубокие скважины бурят специальными буровыми механизмами или установками, которые в зависимости от способа разрушения породы на забое скважины подразделяются на установки ударного, вращательного
шнекового, вибрационного, комбинированного бурения и установки
пенетрационного зондирования.
В труднодоступных районах с преобладающим распространением мягких осадочных пород для проходки одиночных или небольшого количества мелких (глубиной от нескольких метров до 50 м) скважин применяют ручное бурение, при котором пересекаемые скважиной породы в зависимости от их характера разрушаются вращательным или ударным способом.
Вращательным способом бурят скважины в мягких, но достаточно связных породах (супеси, сугленки, лёсс, глины, мягкий мел и др.).
Породоразрушающими инструментами при вращательном бурении являются спиральный или ложковый буры.
Ударным способом бурение производят в породах средней твердости
(плотный мел, известняки, мергели, конгломераты, слабосцементированные песчаники и др.).
Снаряд в этом случае состоит из долота и утяжеляющей его ударной штанги, соединенных с колонной бурильных труб.
Разрушив породу на интервале (30 – 50 см), величина которого зависит от плотности и вязкости породы, буровой инструмент поднимают на поверхность и очищают скважину от разрушенной породы желонкой.
Для бурения ударным способом скважин глубиной до 25-30 м применяют портативные прицепные установки БУКС-ЛГТ. Для пенетрации методом ударного зондирования до глубины 20 м применяется установка
УПБ-15М. Шнековое бурение эффективно в рыхлых, мягких и породах средней крепости, а также слаботрещиноватых отложениях, мелкой гальки и щебня. Для этой цели используют передвижные и самоходные установки
УКБ-12/25.
Машины, использующие вибрационный способ бурения, применяют по мягким породам. К ним относят самоходные установки АВБ-2М бурение на глубину 20 м.
Бурить скважины небольшой глубины по различной твердости, устойчивости пород можно буровой установкой комбинированного бурения
УГБ-1ВС.
Задания для практической работы:
1. Изучить установки различных способов бурения.

2. Сделать их ксерокопии. (БУКС-ЛГТ; УПБ-15М; УКБ-12/25, АВБ-2М;
УГБ-1ВС) [Володин с. 272, 273, 279, 284, 287].
3. Изучить устройство выше перечисленных установок и их принцип действия.
4. Ответить на контрольные вопросы.
Инструкция по выполнению практической работы
1. Наклеить ксерокопии всех изученных установок для неглубокого бурения.
2. Описать их устройство.
3. В заключение работы дать техническую характеристику
[Володин с.
288-293
].
4. Письменно ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. В чем заключается смысл пенетрационного зондирования?
[Володин с.
273
].
2. Какой инструмент используют при шнековом бурении.
3. Опишите породоразрущающий инструмент для вибрационного бурения.
4. Какие показатели улучшаются при бурении комбинированным способом [Володин «Основы бурения» с. 285].
Содержание отчета по практической работе
1. Наименование работы.
2. Цель работы.
3. Оборудование (оснащение) работы.
4. Задания для практической работы и ее выполнение.
5. Письменные ответы на контрольные вопросы.
6. Вывод.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.5
Тема: Ознакомление с конструкцией элементов бурового снаряда ударно - канатного бурения
Цель работы: Научиться распознавать элементов бурового снаряда ударно – канатного бурения
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:
Студент должен уметь:
• размечать контуры выработок;
Обеспеченность занятия:
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- шурф глубиною свыше 20м;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;

- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
При ударном бурении скважин большим начальным диаметром, в сложных геологических разрезах с неустойчивыми стенками скважин, в разрезах с низким пластовым давлением, районах недостаточно изученных в гидрогеологическом отношении применяют ударно-канатное
(механическое) бурение.
При бурении скважин на воду с помощью ударно-канатного станка
производятся следующие основные операции: разрушение породы на забое
(долбление), чистка скважины от бурового шлама (тартание) и крепление стенок скважины обсадными трубами. Все эти операции разделены во времени.
Ударно-канатным способом производят бурение скважин с начальным диаметром 200.. .900 мм и глубиной Ю 0...150л< в геологических разрезах, требующих крепления стенок скважин обсадными трубами. Возможно бурение до глубины
500 м.
Буровой снаряд для ударного способа бурения состоит из долота, ударной штанги, ножниц (яссы) и канатного замка (ропсокет).
Долота применяются следующих типов: плоские, двутавровые, зетовые, округляющие, крестовые, пирамидальные и эксцентричные. Тип долота определяется характером проходимых пород. Угол заточки (атаки) зависит от твёрдости буримых горных пород.
Ударная штанга, предназначена для увеличения силы динамического удара инструмента и сохранения вертикального направления буровой скважины. Ударные штанги имеют длину 2000, 4000 и 6000 мм; диаметр 110-
220 мм; массу 180-1300 кг.
Желонка с полусферическим клапаном и языком, применяется для отбора в забое разжиженного шлама и при проходке песков.
Полусферический клапан обеспечивает плотное закрытие желонки, а язык обеспечивает открытие клапана при ударе о забой и способствует рыхлению породы.
Содержание отчета по практической работе
1. Наименование работы
2. Цель работы
3. Оборудование (оснащение) работы
4. Задания для практической работы и ее выполнение
5. Письменные ответы на контрольные вопросы

6. Вывод
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.6
Тема: Составление конструкции скважины
Цель работы:
Научиться составлять конструкцию скважины и рассчитывать ее диаметр.
Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО:
Студент должен уметь:
• уметь составлять конструкцию скважин и ГТН на бурение скважины;
• обеспечивать безопасное проведение работ по бурению скважин.
Оборудование и инструменты:
В аудитории «Горного дела» представлены следующие макеты:
- шурф глубиною свыше 20м;
- наклонные выработки (бремсберг и уклон);
- вертикальные горные выработки (гезенк и восстающая);
- комплект выработок (ствол, квершлаг, штольня, штрек);
- шурф глубиною до 20 м;
- штрек;
- разведочные канавы;
- наклонный ствол;
- ствол;
3. Рабочая тетрадь – обычная, в клетку
4. Раздаточные материалы – карточки – задания
5. Ручка
6. Карандаш простой
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме
практической работы
Буровой скважиной называется цилиндрическая выработка в земной коре, имеющая поперечное сечение малой величины при относительно большой протяженности.
Начало скважины называется устьем, дно – забоем, а боковая поверхность – стенками.
Основные элементы, характеризующие скважину, - ее диаметр, глубину и направление. Диаметр скважины определяется наружным диаметром породоразрушающего инструмента, а если она закреплена обсадными трубами, то внутренним диаметром этих труб.
Конструкцией скважины называется схема ее устройства, в которой указываются изменения диаметров бурения с глубиной, диаметры и глубины спуска колонн обсадных труб, а также места и способы тампонирования.
Исходными данными для выбора конструкции скважины служат физико-механические свойства пород геологического разреза, цель и способ бурения скважины, ее глубина и конечный диаметр.

Составляют конструкцию скважины снизу вверх. После определения глубины скважины, соответствующей цели ее сооружения, выбирают конечный диаметр бурения.
При разведке твердых полезных ископаемых диаметр керна должен обеспечивать получение надежной массы пробы, которая устанавливается с учетом требований к опробованию в зависимости от типа месторождения и распределения в полезном ископаемом ценного компонента где необходимый диаметр керна, м; надежная масса пробы, кг; l –
длина пробы;
плотность пробы полезного ископаемого, кг/м
3
; k -
коэффициент планируемого выхода керна.
При толщине стенки коронки (м) диаметр коронки
Dn= D
к
+ К·n, м.
После выбора конечного диаметра намечаются интервалы, требующие закрепления стенок скважины установкой колонн обсадных труб или одним из беструбных способов, которые основываются на физико-химических процессах, протекающих при специальной обработке пород.
Задания для практической работы:
1. Получить у преподавателя геологический разрез.
2. Рассчитать конечный диаметр бурения, выбрать буровую коронку, подобрать обсадные трубы.
3. Ответить на контрольные вопросы
Инструкция по выполнению практической работы
1. По расчетным данным построить конструкцию скважины в рабочей тетради.
2. Указать на рис. Скважины ее диаметры.
3. Письменно ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Как определяется диаметр скважины.
2. Почему первая с поверхности колонна труб называется направляющей.
3. Как определяется конечный диаметр гидрогеологической скважины.
4. Для чего необходимо устанавливать колонну труб, называемую кондуктором.
Содержание отчета по практической работе
1.Наименование работы
1. Цель работы
2. Оборудование (оснащение) работы
3. Задания для практической работы и ее выполнение
4. Письменные ответы на контрольные вопросы Вывод
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.7