Скважины для водоснабжения горнодобывающего района обычно не ограничиваются одной точкой бурения, после которой работы завершаются. Они одновременно обеспечивают хозяйственно-питьевое водоснабжение, пылеподавление, мойку оборудования и вспомогательные производственные нужды, поэтому стабильность водоснабжения важнее проходки отдельной скважины. Это означает, что до ввода гусеничной буровой установки на площадку ряд условий должен быть зафиксирован на бумаге, а не уточняться после прибытия оборудования. Ниже эти условия рассмотрены на примере открытых параметров HJH WR500S; для других моделей самопроверку можно проводить в той же последовательности.
Чем условия для скважин горнодобывающего района отличаются от обычных сельских скважин
Точки бурения глубоких сельских скважин и скважин для орошения сельхозугодий относительно рассредоточены, а глубина отдельных скважин сильно различается, поэтому мобильность оборудования часто является первоочередным фактором. Водоснабжение горнодобывающего района устроено иначе: точки бурения обычно сосредоточены вблизи производственной или жилой зоны, потребность в воде из одной скважины выше, доля монолитных скальных пород в разрезе может быть больше, а также необходимо учитывать влияние дорог горнодобывающего предприятия, зон взрывных работ и существующих трубопроводов на площадку.
Согласно открытым данным WR500S, максимальная глубина бурения составляет 500 м, диаметр скважины — 105–400 мм, скорость передвижения на гусеничном шасси — около 3 км/ч, максимальный угол подъёма — ориентировочно 21°, масса машины — около 10,6 т, габаритные размеры — примерно 6,52 × 1,85 × 2,51 м, ход гидравлических аутригеров — 1,6 м. В совокупности эти цифры показывают, что установка может закрыть потребности по глубине и диаметру скважин среднего и глубокого водоснабжения в горнодобывающем районе, но одновременно означают, что условия входа на площадку необходимо рассчитывать отдельно.
Площадка и перебазировка: гусеничное шасси не означает проходимость по любому покрытию
Гусеничная конструкция имеет преимущество перед колёсной на щебёночных дорогах горнодобывающего района и в целом на неровном грунте, однако буровая установка не является безусловно вездеходной техникой. Давление на грунт от машины массой около 10,6 т должно восприниматься несущей способностью основания; 21° — лишь ориентировочный угол подъёма, и на мокрых, рыхлых склонах этот показатель теряет справочную ценность.
- Ширину, уклон и радиус поворота подъездной дороги необходимо рассчитывать по габаритам в транспортном положении, а не в рабочем.
- Для развёртывания мачты требуется дополнительное пространство. Телескопическая мачта в транспортном положении может быть укорочена, но на площадке необходимо предусмотреть место для её полного развёртывания и фиксации.
- Если грунт вокруг точки бурения уже нарушен взрывными работами или тяжёлой техникой, под аутригеры необходимо дополнительно укладывать подкладки, чтобы избежать просадки при длительной нагрузке.
Структура грунтов определяет технологию, а не наоборот
WR500S поддерживает бурение погружным пневмоударником DTH и вращательное бурение с промывкой буровым раствором, что позволяет переключать технологию в последовательности: верхние рыхлые отложения, затем скальные породы. В проектах водоснабжения горнодобывающего района точка переключения обычно находится на границе перехода от покрывающих отложений к коренным породам, но конкретную глубину необходимо определять по фактическому разрезу на площадке.
Интервалы монолитных скальных пород
После входа в относительно монолитные скальные породы можно применять пневмоударники среднего и высокого давления с буровыми коронками. Рекомендуемое рабочее давление WR500S составляет 1,2–3,5 МПа, расход воздуха — 16–55 м³/мин. В материалах указано, что при увеличении диаметра скважины, повышении твёрдости пород, увеличении глубины или росте высоты над уровнем моря требования к подаче компрессора возрастают.
Выветрелые породы и перемежающиеся интервалы разной твёрдости
Такие грунты легко бурятся, но стенки скважины могут быть неустойчивыми. При чередовании мягких и твёрдых пород необходимо корректировать параметры по изменению крутящего момента и сопротивления подаче. При большой мощности верхнего выветрелого слоя для стабилизации скважины можно применять обсадные трубы или буровой раствор.
Почвенный слой, глины, пески и песчано-гравийные покрывающие отложения
Верхние покрывающие отложения можно стабилизировать с помощью циркуляции бурового раствора, обсадных труб или других мер, создав устойчивый интервал, а затем перейти к DTH в скальных породах. Для глубоких водяных скважин устойчивость верхнего интервала часто важнее скорости проходки на этом участке.
Зоны дробления, трещины и интервалы с потерей воздуха
Зоны дробления могут вызывать обрушение кусков породы, утечки воздуха, прихваты и аномальный вынос шлама. При заметных потерях воздуха следует оценить наличие крупных трещин или пустот, а не просто повышать давление компрессора. В материалах упоминается возможность применения пены или обсадных труб с учётом условий на площадке.
Обеспечение подачи воздуха: рабочее давление и расход воздуха необходимо проверять одновременно
Если скважина водоснабжения горнодобывающего района входит в твёрдые породы и применяется технология DTH, компрессор является обязательным элементом комплектации, а не опцией. Открытые данные WR500S дают ориентиры: рабочее давление 1,2–3,5 МПа, расход воздуха 16–55 м³/мин. Эти два параметра нужно рассматривать вместе: если давление достаточное, а подача недостаточная, вынос шлама из забоя будет отставать; если подача достаточная, а давление недостаточное, пневмоударник также не будет работать в правильном режиме.
Следует отметить, что в материалах нет таблицы соответствия, указывающей, компрессор какой подачи следует применять для конкретного проекта. Фактический подбор необходимо согласовывать с производителем с учётом диаметра скважины, глубины, высоты над уровнем моря и характеристик пород.
Стабилизация скважины и её обустройство: долгосрочный результат водоснабжения горнодобывающего района зависит от этого этапа
Завершение бурения не означает, что скважина готова к эксплуатации. После входа в основной водоносный горизонт подземные воды изменяют характер выноса шлама и условия работы пневмоударника; на этом этапе следует фиксировать глубину водоносного горизонта и на её основе корректировать подачу воздуха, промывку и схему обсадки. На этапе обустройства скважины необходимо с учётом положения водоносного горизонта устанавливать фильтровые трубы и водоупорный слой.
В открытых данных WR500S упоминается возможность выбора шламового насоса, центробежного насоса, генератора и пенного насоса. В проектах с высокой долей рыхлых отложений больше зависит от системы бурового раствора, в скальных проектах — от компрессора и пневмоударника, а в породах с сильными утечками воздуха может потребоваться пенная поддержка. Подбирать комплектацию по фактическим условиям работы практичнее, чем оснащать всё сразу.
Энергоснабжение и условия непрерывной работы
WR500S оснащена двигателем Yuchai мощностью 110 кВт, который обеспечивает привод вращения, подачи, гусеничного хода и вспомогательной гидравлической системы. Цикл бурения одной скважины для водоснабжения горнодобывающего района может быть довольно длительным, поэтому периодичность обслуживания системы охлаждения двигателя, воздушного фильтра и топливной системы необходимо корректировать по запылённости на площадке: на участках с высокой запылённостью интервалы очистки радиатора и фильтрующих элементов заметно сокращаются.
Несколько групп параметров, которые необходимо читать в связке
| Параметр | Значение | Связанная оценка |
|---|---|---|
| Максимальная глубина бурения | 500 м | Покрывает потребности скважин среднего и глубокого водоснабжения, но не означает, что каждая скважина бурится до 500 м |
| Диаметр скважины | 105–400 мм | Проектирование диаметра связано с ожидаемым дебитом, размером обсадных труб и типоразмером погружного насоса |
| Грузоподъёмность | 30 т | Для спуско-подъёмных операций в глубоких скважинах, извлечения пневмоударника и части работ с обсадными трубами необходимо учитывать собственный вес бурильной колонны и трение о стенки скважины |
| Крутящий момент вращения | 11000 / 5500 Н·м | Соответствует максимальной частоте вращения 75 / 150 об/мин; режим выбирается по диаметру скважины и породам |
| Рабочее давление | 1,2–3,5 МПа | Необходимо одновременно проверять расход воздуха 16–55 м³/мин |
| Масса машины | около 10,6 т | Влияет на организацию транспортировки и расчёт несущей способности подъездной дороги |
Пункты, которые стоит подтвердить по отдельности до входа на площадку
Следующие пункты лучше подтвердить до прибытия оборудования — это экономит время по сравнению с решением вопросов на месте:
- Соответствуют ли ширина, уклон, радиус поворота и несущая способность подъездной дороги требованиям для транспортировки машины массой около 10,6 т и габаритов 6,52 × 1,85 × 2,51 м.
- Достаточно ли пространства вокруг точки бурения для развёртывания телескопической мачты, а также для размещения бурильных труб и проведения грузоподъёмных работ.
- Не находится ли зона работ вблизи зоны взрывных работ или существующих трубопроводов и требуется ли дополнительное согласование по их обходу.
- Высота площадки над уровнем моря и необходимость корректировки подбора подачи компрессора с учётом этого фактора.
- Ожидаемая глубина основного водоносного горизонта и водоприток, чтобы заранее предусмотреть фильтровые трубы, водоупорный слой и схему обсадки.
- Требуется ли собственное электроснабжение на площадке или вспомогательные нужды можно закрыть опциональным генератором.
Эти условия невозможно оценить только по параметрам оборудования; их необходимо поэтапно уточнять у производителя с учётом геологических материалов проекта и результатов обследования площадки. Фактическая скорость бурения, глубина и результат обустройства скважины зависят от геологических условий, забойного инструмента, угла бурения и методов работы; следует ориентироваться на фактические условия на площадке.