|
Методы бурения для горных работ
24.10.2020
По самой своей природе разведка полезных ископаемых включает бурение, чтобы обнаружить то, что находится под поверхностью. Несмотря на то, что в технологиях бурения в нефтяном и геотермальном секторах был достигнут ряд достижений в технологиях бурения, в горнодобывающей промышленности не было значительных достижений в технологии бурения полезных ископаемых в течение десятилетий. Как правило, разведка полезных ископаемых включает ударное и роторное бурение для получения щебня и образцов керна.
Бурение используется для получения подробной информации о типах горных пород, содержании минералов, структуре горных пород и взаимоотношениях между слоями горных пород вблизи поверхности и на глубине. Оно используется в областях, которые были выбраны в качестве «целей» на основании геологических, геофизических и / или геохимических методов.
Есть три основных метода, которые можно использовать для разведки полезных ископаемых. Выбор конкретного метода будет зависеть от ряда факторов, включая стоимость, окружающую среду, тип необходимого оборудования , а также навыки и знания участников. К примеру недавно в ЗАО «ДТХЗ» был приобретен комплект уникальных металлоконструкций для геологоразведки на твёрдые полезные ископаемые, подробней об этом тут http://dthz.ru/news/pervyy-zakaz-dlya-vostochnoy-gornorudnoy-kompanii-otgruzhen-dtkhz-iz-khabarovska/
Ротационный способ
Роторная струйное бурение - это наименее затратный и самый простой метод для горных работ. Однако требует определенных навыков навыков. Этот традиционный метод бурения не лишен недостатков; обычно он не является предпочтительным для горных работ, поскольку невозможно получить репрезентативную пробу с помощью роторной струйной обработки.
Воздушно-струйная очистка - это тип вращательного бурения , при котором долото с лопастями или шарошечными долотами используется для резки и разрушения породы с помощью простого лезвия, установленного на конце вращающейся бурильной колонны. Этот шток вращается, в то время как к нему прилагается усилие с помощью механизма вытягивания, который использует до 65 процентов веса машины. Когда долото ломает и удаляет породу с помощью дробления и измельчения или вспашки-соскабливания, к долоту подается сжатый воздух. Воздух охлаждает долото и смывает стружку обратно на поверхность.
В этом методе воздух из компрессора впрыскивается через верхний шарнир поворотной головки. Когда сжатый воздух возвращается на поверхность, он уносит с собой стружку от вращающегося долота. Он используется в мягких породах на глубину около 25 метров или для бурения верхнего слоя разложившихся горных пород и почвы, чтобы получить образец свежей породы из коренной породы ниже. Обычно длина кожуха проводника устанавливается на поверхности, чтобы избежать эрозии в верхней части отверстия. Шлам и воздух затем возвращаются на поверхность от долота лицевой стороной вверх из кольцевого пространства между бурильной трубой и стенкой скважины. Это позволяет рыхлому обнаженному пласту, находящемуся наверху, упасть в скважину и удаляться вместе со шламом снизу. Поскольку обнаженный рыхлый пласт может смешиваться с образцом определенной глубины, результат обычно не будет точным.
Бурение с обратной циркуляцией
Бурение с обратной циркуляцией или RC-бурение дороже, чем роторная струйная обработка. Это также требует большего количества оборудования и больших навыков. Тем не менее, бурение с дистанционным управлением дает более высокую точность выборки, что делает его более популярной формой разведки полезных ископаемых. Это наиболее распространенный метод бурения, используемый при разведке полезных ископаемых, особенно в Южной Америке и Австралии.
RC-бурение - это форма ударного бурения, при котором порода разрушается за счет использования поршня, который обеспечивает быстрые удары по бурильной штанге, передавая энергию буровому долоту. Эти удары по породе наносятся долотом, в то время как устройство вращения следит за тем, чтобы долото ударялось о новую поверхность породы с каждым ударом. Сила подачи применяется для поддержания контакта порода / долото, а сжатый воздух используется для удаления или вымывания бурового шлама из скважины, эффективно увеличивая глубину скважины. Поршень можно установить вне отверстия или в отверстии для бесшумного и эффективного бурения.
При бурении RC используется бурильная труба с двойными стенками. Воздух нагнетается между двумя трубками с помощью «шарнирного соединения с боковым впуском». Воздух выходит из бурильной колонны за долотом, который может быть молотком или триконом. Воздух и шлам направляются через поверхность долота и возвращаются обратно во внутреннюю трубу.
Как правило, при бурении с дистанционным управлением чаще используются перфораторы. В более мягком материале или там, где молот больше не работает из-за того, что в отверстие попадает напор воды, можно использовать трикон.
Алмазное бурение
Как и бурение с радиоуправлением, алмазное бурение требует значительных навыков. Для алмазного колонкового бурения используется меньше оборудования, чем для алмазного бурения, но оно более дорогое, поскольку это трудоемкий процесс, требующий примерно в 5 раз больше времени для бурения эквивалентного количеству породы, чем при бурении с радиоуправлением. При использовании алмазного колонкового бурения дополнительные затраты будут включать колонковые коронки, буровые добавки, топливо и рабочую силу.
При алмазном колонковом бурении труба, инкрустированная промышленными алмазами, используется для бурения слоев горной породы. В центре трубы остается «ядро» породы, которое затем извлекают в качестве образца. Затем этот керн можно проанализировать, чтобы узнать больше о его составе, а также о взаимосвязи между слоями породы. Для алмазного колонкового бурения требуется высокая частота вращения от 300 до 1200, с постоянным весом и постоянным проникновением, чтобы гарантировать, что керн не вымывается. Выполнение алмазного колонкового бурения требует значительных навыков, поскольку в твердых горных породах слишком большой вес может привести к возгоранию долота, а недостаточный вес может привести к полировке долота. Знающий оператор поймет, какой тип долота использовать и какой вес применять.
Есть два способа удаления образцов из алмазной коронки. При обычном бурении керна весь колонковый ствол должен быть вытянут на поверхность, а это означает, что все буровые штанги необходимо вытащить из скважины. При съемке керна с помощью каната внутренняя труба поднимается на поверхность и опускается обратно в ствол через буровые штанги с помощью лебедки. Это экономит время, поскольку буровые штанги остаются в отверстии. При использовании керна с помощью каната установка состоит из высокоскоростного вращающегося блока со скоростью более 1000 об / мин, системы подачи, обеспечивающей плавное и постоянное давление на долото, и дизельного двигателя для питания установки. Буровые штанги обрабатываются вручную, поскольку бурильные трубы короче и легче, чем при вращательном бурении. Коронковые буровые установки оснащены водяным насосом для смыва шлама на поверхность между стенкой скважины и бурильной трубой.
При разведке полезных ископаемых можно использовать методы бурения для определения информации о типах пород, содержании минералов и многом другом. При принятии решения о том, какой метод использовать, следует учитывать ряд факторов.
Техника роторной струйной очистки наиболее часто используется для исследования площадки, экологического и инженерно-геологического бурения и отбора проб выветрившегося и плохо консолидированного материала, дающего образец почвы. Его также можно использовать для получения образца свежей породы из ниже разложившихся пород и почвы. Это наименее затратный вариант, но он не приведет к получению подходящего образца керна для анализа.
Для твердых пород обратное колонковое бурение может использоваться для проникновения на глубину до сотен метров, как для разведки, так и для взрывных работ. RC-бурение позволяет отбирать незагрязненные образцы стружки и может использоваться во всех типах пластов. Хотя он более дорогой и требует большего количества оборудования, чем роторная струйная обработка, его точность делает его одним из самых популярных методов горно-разведочного бурения. Он в основном используется для разведки.
Алмазное колонковое бурение лучше всего использовать в консолидированных формациях. По сравнению с роторными буровыми станками алмазные корончатые сверла имеют небольшие размеры и хорошо подходят для удаленных геологоразведочных работ. Они могут быть достаточно маленькими, чтобы их можно было перевезти вертолетом в районы, где нет подъездных дорог. Алмазное бурение позволяет получить неповрежденные образцы, но оно дороже, чем другие методы бурения.
С опытным менеджером проекта можно выбрать подходящую технику бурения, чтобы правильно определить параметры проекта бурения, включая границы потенциальной залежи. Этот обзор методов дает горнодобывающим компаниям отправную точку для определения того, как продолжить процесс разведки.
| |
