Если напрямую приравнивать возможности подземной колонковой буровой установки к её глубине бурения NQ, то при выборе оборудования обычно возникают затруднения уже на более ранних этапах. В опубликованных данных CR800UG указана глубина бурения NQ 800 м для эталонных условий 90°, но в том же документе сначала приводятся такие значения, как модульная разборная транспортировка, масса отдельного модуля силовой станции 240 / 270 кг, масса основания буровой установки 120 кг. Порядок декомпозиции подземной задачи начинается с того, можно ли доставить оборудование по выработкам, а не с глубины бурения.
1、Первый уровень: выработки и способ транспортировки определяют, как разбирать оборудование
Ширина, высота, радиус поворота выработок подземного рудника и способ транспортировки ограничивают конфигурацию оборудования раньше, чем буровые возможности. CR800UG имеет модульную конструкцию: силовая станция, подающий механизм, основание буровой установки, масляный бак и операционный блок могут транспортироваться отдельно, а затем собираться в подземной буровой камере. В материалах указано, что эти модули можно доставлять к месту работ партиями через наклонный ствол, клеть, шахтные вагонетки или систему транспортировки по выработкам.
На этом этапе необходимо проверить соответствие массы отдельных частей и транспортных средств. Опубликованные справочные массы включают:
- Отдельный модуль силовой станции: 240 / 270 кг
- Подающий механизм основного блока: 130 кг
- Основание буровой установки: 120 кг
- Масляный бак: 120 кг
- Операционный блок: 90 кг (в другом месте указано 130 кг, см. примечание в конце)
Эти значения определяют требования к клети, шахтным вагонеткам или грузоподъёмному оборудованию, а также количество транспортных партий. Перед фактической транспортировкой следует разработать схему перемещения с учётом размеров клети, уклона выработок, состояния рельсовых путей и грузоподъёмности на месте.
2、Второй уровень: обустройство буровой камеры и условия электроснабжения
После доставки модулей в буровую камеру ограничения смещаются на компоновку и энергоснабжение. Перед монтажом оборудования необходимо проверить крепление кровли, боков и почвы буровой камеры; основание буровой установки должно быть надёжно закреплено, чтобы избежать смещения оборудования под действием реакции при бурении; кабели и гидравлические рукава следует прокладывать в стороне от транспортных путей и острых выступов породы.
Что касается привода, CR800UG использует электрический привод с конфигурацией 22 кВт × 3 или 30 кВт × 2, расход основной системы 200 л/мин, давление 210 бар, расход вспомогательного насоса 10 л/мин, максимальное давление 150 бар. Электрическая схема не создаёт выхлопных газов в буровой камере и лучше подходит для подземных рудников с уже имеющейся стабильной системой электроснабжения. При фактической конфигурации следует уточнить электрическую схему в зависимости от напряжения рудника, частоты, длины кабеля и способа запуска.
Здесь есть граница, которую легко спутать с параметрами бурения: обычная электрическая конфигурация не может напрямую считаться взрывозащищённой. Для угольных шахт, газовых рудников или подземных условий с горючей пылью следует в соответствии с местными правилами безопасности горных работ определить соответствующий класс взрывозащиты электродвигателей, электрошкафов, кабелей и систем защиты.
3、Третий уровень: определение направления и угла скважины
Когда направление определено, эталонная способность отбора керна одной и той же установки получает соответствующее значение. В материалах CR800UG приведены справочные глубины бурения BQ / NQ / HQ для трёх эталонных условий:
| Эталонные условия | BQ | NQ | HQ |
|---|---|---|---|
| 90° | 920 м | 800 м | 380 м |
| 0° | 600 м | 400 м | 200 м |
| -90° | 350 м | 200 м | 150 м |
В материалах поясняется назначение каждого из трёх направлений: направление 90° подходит для проверки распространения рудного тела на большую глубину от текущего горизонта добычи; горизонтальные скважины позволяют непосредственно из сбойки или транспортной выработки контролировать мощность рудного тела, границы вмещающих пород и непрерывность минерализации; восходящие скважины могут использоваться для проверки минерализации над выработкой, тектоники кровли или запасов в верхней части добычного участка.
Следует особо обратить внимание на обозначение знака угла. В разных рудниках определение положительного и отрицательного знака угла может различаться; перед началом официальных работ следует руководствоваться фактическим направлением монтажа и проектными чертежами.
4、Четвёртый уровень: компоновка бурового снаряда и устьевые операции
Значения на этом уровне определяют непрерывность внутрискважинных операций. Вращатель CR800UG представляет собой гидравлический верхний привод с частотой вращения 0–1500 об/мин, крутящим моментом 600–1480 Н·м, оснащённый регулируемым двигателем 107; подающий механизм приводится в действие гидроцилиндром, ход 1800 мм, усилие подачи 65 кН, усилие подъёма 130 кН, скорость быстрого перемещения 0,9 м/с.
Устьевые операции сосредоточены здесь: максимальный размер буровой штанги для зажима 108 мм, проходное отверстие 128 мм, усилие зажима 80 кН. Пространство подземной буровой камеры ограничено, операции по свинчиванию и развинчиванию штанг и устьевые операции сосредоточены; стабильный зажим снижает риск проскальзывания штанг; в процессе работ следует регулярно проверять износ зажимных кулачков и гидравлическое давление.
Параметры подачи и обратного хода не являются фиксированными. Напряжённое состояние буровой колонны для горизонтальных, нисходящих и восходящих скважин различается; их следует корректировать в зависимости от направления скважины, глубины и изменения сопротивления.
5、Пятый уровень: способ отбора керна и лебёдочная система
Что касается отбора керна, в материалах указано использование съёмного керноприёмника. Канатоёмкость лебёдочной системы 800 м, используется стальной канат 6 мм; в материалах указано минимальное усилие подъёма при полном керноприёмнике 800 Н, максимальное усилие подъёма при пустом керноприёмнике 1800 Н, скорость подъёма от 1,8 м/с до 4,8 м/с. Съёмный керноприёмник позволяет сократить повторные спуско-подъёмные операции всей колонны штанг, что способствует снижению вспомогательного времени при бурении скважин средней глубины под землёй.
В части промывки и специальной циркуляции оборудование может быть опционально оснащено высоконапорным плунжерным насосом серии 120 с максимальным расходом 120 л/мин и максимальным давлением 70 бар.
Контроль температуры гидравлического масла в подземных условиях требует отдельной организации: ёмкость гидравлического бака 100 л, охлаждение водяное; в подземных условиях ограничена циркуляция воздуха, водяное охлаждение помогает контролировать температуру масла, но необходимо обеспечивать подачу охлаждающей воды и чистоту теплообменника; при плохом качестве воды следует регулярно очищать теплообменник.
6、Шестой уровень: обратная корректировка операций под влиянием геологических условий
Даже после того, как первые пять уровней выполнены, геологические условия могут изменить две вещи. При встрече с глиной тектонических нарушений, брекчией или зонами сильной трещиноватости в материалах рекомендуется сокращать рейс, снижать подачу и наблюдать за изменением возврата воды; при необходимости применять обсадные трубы, корректировать промывочную жидкость или выполнять поэтапную обработку. Для таких пород главное — поддерживать устойчивость стенок скважины и повышать эффективный выход керна, а не просто гнаться за проходкой.
Водоносные структуры относятся к этапу опережающего геологического бурения. По керну скважины, возврату воды и изменению давления насоса можно косвенно судить о степени развития трещин и водоносной структуре; для участков с возможными прорывами воды, потерей устойчивости вмещающих пород или резкой сменой литологии заблаговременное получение информации по керну может дать основание для схем крепления, водоотлива и предварительного цементажа. При бурении восходящих и горизонтальных скважин следует особо предотвращать опасности, связанные с буровыми штангами, керноприёмными трубами и жидкостью под высоким давлением.
Несколько пунктов, требующих уточнения у производителя
- В исходных параметрах масса операционного блока указана в двух разных местах: в таблице операционного блока — 130 кг, в сводке массы основных модулей — 90 кг. В данной статье оба значения сохранены в параметрах; окончательная комплектация поставки и фактическая масса должны определяться по официальным техническим подтверждающим материалам.
- Определения углов 90°, 0°, -90° необходимо сверить с фактическим направлением монтажа и проектными чертежами.
- Электрическую схему, соответствующую напряжению рудника, частоте, длине кабеля и способу запуска, а также наличие требований взрывозащиты, необходимо уточнять для конкретного рудника.
В связи с различиями фактических геологических условий, внутрискважинного инструмента, угла скважины и методов работы окончательная эффективность бурения, глубина и выход керна должны определяться фактическими условиями на месте.