|
Бурение разведочных скважин
является типичным, а для многих полезных ископаемых главным и даже
единственным средством разведки. Хотя буровые скважины дают менее точные
сведения о полезном ископаемом, чем горные выработки, тем не менее
разведочное бурение находит широкое применение благодаря своей мобиль-
мости, скорости работ, относительной легкости оборудования
и меньшим расходам материальных средств на погонный метр проходки.
Последнее обстоятельство имеет особенно важное значение в
связи с тем, что приходится разведывать все более и более глубоко залегающие
месторождения. Поэтому удельный вес бурения в разведочных работах все
возрастает, техника бурения заметно прогрессирует и усложняется.
И основе бурения лежат два механических принципа: 1) удар,
дробящий горную породу в скважине; 2) вращение, приводящее 1С истиранию или
скалыванию горной породы в скважине. В соответ- стпии с этими двумя
принципами различаются следующие виды бурения: ударное, вращательное и
ударно-вращательное.
Целесообразно различать виды бурения и по характеру
инструмента или материала, разрушающего горную породу в скважине. Все виды
наконечников буровых снарядов —долото, змеевик (шнек), нлмазная иди
твердосплавная коронка, буровая дробь, шарошечное долото и т. п. — можно
подразделить на две существенно различные группы: 1) наконечники,
выбуривающие в скважине кольцо, внутри которого сохраняется столбик горной
породы — керн (кольцевой аабой) — колонковое бурение; 2) наконечники,
разрушающие всю горную породу в скважине (сплошной забой) — ударно-канатное,
роторное, турбинное бурение.
С точки зрения разведки преимуществами колонкового бурения
являются: 1) получение керна, т. е. наиболее достоверного материала,
характеризующего полезное ископаемое и геологический разрез; 2) возможность
бурения в любых горных породах от рыхлых до крепчайших; 3) возможность
бурения вертикальных, пак л о иных и горизонтальных скважин практически до
любых глубин. Эти преимущества делают колонковое бурение незаменимым во
многих случаях разведочной практики.
При выборе бурового агрегата надо исходить главным образом
из проектируемой глубины разведочных скважин. Эффективность применения
колонкового бурения при прочих равных условиях прямо пропорциональна выходу
керна.
Ударно-канатное бурение в некоторых случаях весьма успешно
применяется в процессе геологоразведочных работ. Сущность этого вида бурения
сводится к измельчению горной породы в скважине падающим снарядом большого
веса, оснащенным снизу долотом, которое после каждого удара поворачивается на
небольшой угол. После углубки скважины на 20—50 см бурение прерывается и
скважина очищается от раздробленного материала (шлама).
Преимущества ударно-канатного бурения в отдельных случаях
заключаются в возможности более надежного, чем при колонковом бурении,
опробования, больших скоростях проходки скважин, особенно при глубинах до 150 м, а также в возможности бурить скважины без промывки. Однако ударно-канатное бурение может
осуществляться только в вертикальном направлении и сплошным забоем, т. е.
керна при этом бурении не получается. Поэтому описываемый вид бурения с
большим эффектом применяется при разведках крупных штокверков, массивов,
некоторых полого залегающих мощны \ залежей и россыпей.
Материал, характеризующий пробуриваемую горную породу или
полезное ископаемое, поднимается желонкой из скважины в виде шлама. Поэтому
после каждой уходки скважина должна тщательно очищаться во избежание смешения
шлама с разных интервалов скважины.
Диаметры скважин при ударно-канатном бурении колеблются от
100 до 600 мм. Глубина скважин не превышает 1000 м. Наиболее эффективна работа ударно-канатных станков при глубине до 150 м: глубже
производительность бурения значительно снижается и работы удорожаются.
Роторное и турбинное бурение широко применяется при
разведке нефтяных и газовых месторождений.
Многие объекты разведки (россыпи, торф, вода и т. п.), не
требующие больших объемов буровых работ и глубоких скважин, в труднодоступных
местах (болота, отдаленные районы золотой промышленности и т. п.) эффективно
изучаются при помощи ударно-вращательного бурения . Данный вид бурения,
осуществляемый с помощью простейших комплектов бурового инструмента, применим
обычно в рыхлых породах при глубине скважин преимущественно 10—15 м (не более
30 м). Скважина в зависимости от изменчивости геологического разреза иногда
проходится то долотом, то змеевиком (шнеком).
Одной из проблем буровой техники является механизация
ударно- вращательного бурения. В качестве приспособлений для механизации этого
вида бурения могут служить вибромашины, с помощью которых бурятся скважины
глубиной до 20—25 м с отбором образцов с ненарушенной структурой. Скорость
бурения скважин с помощью вибромашин достигает 1—2 м/мин.
С целью механизации ударно-вращательного бурения
применяется также шнек с приводом от автомашины (шнековое бурение).
Общими проблемами для всех видов разведочного бурения
являются:
1. Получение наиболее достоверных данных о
полезном ископаемом, а также об условиях его залегания и, следовательно, о геологическом
разрезе в пункте бурения скважины. Для этого применяются различные приемы и
средства, способствующие увеличению выхода керна и препятствующие загрязнению
бурового шлама.
2. Крепление стенок разведочных скважин в процессе
бурения, необходимое для их безаварийной проходки. С этой целью
осуществляется обсадка скважин трубами, глинизация и цементация скважин.
3. Выяснение характера кривизны буровых скважин,
особенно необходимое при больших глубинах, и управление искривлением 'к
нажин.
4. Повышение темпов проходки буровых скважин и
производительности буровых агрегатов.
Основные положения, которые нужно иметь в виду при
проектировании разведочных скважин, состоят в следующем.
1. Скважина должна достигать тела полезного
ископаемого по кратчайшему расстоянию при бурении с висячего бока.
2. Угол встречи скважины с рудным телом (с линией
простирания и с линией падения) не должен быть очень малым (желательно
- 30°, в крайнем случае ss 20°).
3. Отправной точкой для проектирования скважин
должна быть наданная глубина пересечения ею рудного тела, откуда с учетом
возможного искривления в данных условиях скважина должна быть «вынесена» на
поверхность. Подобный подход к проектированию наклонных колонковых скважин
особенно важен в условиях сложного рельефа и при необходимости пересечения
рудного тела под большим углом (что характерно для крутопадающих тел).
Буровые скважины проходятся в два-три раза быстрее и стоят
н три-четыре раза дешевле горных выработок. Однако по достоверности и полноте
получаемых геологических данных бурение уступает первенство проходке горных
выработок. Разумное сочетание этих двух важнейших средств разведки дает
наилучший технико-экономический эффект и обеспечивает высокое качество
разведочных работ.
|
