Организация подземного колонкового бурения по аналогии с «малым поверхностным бурением» часто приводит к остановке ещё до ввода оборудования в работу: пройдёт ли установка через клеть или наклонный ствол, можно ли закрепить оборудование на буровой площадке, совместима ли система электропитания, в каком направлении бурить скважину. Эти ограничения отличаются от поверхностного бурения, и их нельзя обойти простым увеличением запаса по глубине.
В данной статье рассматривается сценарий колонкового бурения в подземных выработках. На основе материалов CR800UG поясняется, какие условия необходимо определить заранее, каким требованиям соответствуют особенности оборудования и какие пункты документации ещё требуют подтверждения на месте.
Почему аналогия с «малым поверхностным бурением» не работает
Малые поверхностные буровые установки обычно можно транспортировать целиком или поднимать на место, буровая площадка относительно просторна, а дизельный привод удобно размещать автономно. В подземных условиях эти предпосылки меняются: оборудование должно вводиться по частям, площадка ограничена кровлей, бортами выработки и транспортными путями, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания в замкнутом пространстве требуют дополнительной обработки, а направление скважины должно соответствовать взаимному расположению выработки и рудного тела.
В материалах CR800UG установка позиционируется для «подземных рудничных выработок, подземных буровых площадок и ограниченных пространств», имеет модульную разъёмную конструкцию и электропривод. Это существенно отличается от организации работ с малой поверхностной буровой установкой, поэтому при выборе оборудования задачи следует сначала разделить по подземным условиям.
Сначала определить жёсткие ограничения подземных работ
Транспортные пути определяют возможность ввода оборудования
В материалах указана справочная масса основных модулей: силовая станция 240/270 кг, механизм подачи буровой установки 130 кг, основание буровой установки 120 кг, масляный бак 120 кг, блок управления 90 кг (в таблице также указано 130 кг для блока управления — в исходных данных есть расхождение). Оборудование должно доставляться к рабочей точке по частям через наклонный ствол, клеть, вагонетки или рудничную транспортную систему. То есть в первую очередь нужно смотреть на габариты проходов и грузоподъёмность, а не на цифру глубины бурения.
Условия площадки определяют способ монтажа и крепления
В материалах требуется перед монтажом проверить крепление кровли, бортов и почвы буровой площадки; основание буровой установки должно быть надёжно закреплено, чтобы реакция при бурении не смещала оборудование. На подземной площадке часто также нужно разместить блок управления, гидравлические шланги и место для буровых штанг — эти вопросы компоновки на поверхности возникают реже.
Электропитание и взрывозащита — самостоятельные предварительные условия
Оборудование комплектуется двигателями 22 кВт×3 или 30 кВт×2, расход основной системы 200 л/мин, давление 210 бар. В материалах также прямо указано: обычное исполнение двигателя нельзя напрямую считать взрывозащищённым; на угольных шахтах, газовых рудниках или в средах с горючей пылью следует выбирать двигатели, электрошкафы, кабели и системы защиты соответствующего уровня взрывозащиты согласно местным правилам безопасности горных работ; без подтверждения запрещается использовать оборудование в зонах, где требуется взрывозащита. Это нельзя заменять опытом поверхностного бурения «подключил и работай».
Направление скважины меняет не только угол
Для CR800UG в справочном режиме 90° указана справочная глубина бурения BQ 920 м, NQ 800 м, HQ 380 м; в режиме 0° — BQ 600 м, NQ 400 м, HQ 200 м; в режиме -90° — BQ 350 м, NQ 200 м, HQ 150 м. При разных направлениях справочная глубина существенно различается. В материалах также отмечено, что на разных рудниках определение знака угла может отличаться; перед началом работ следует руководствоваться фактическим направлением монтажа и проектной документацией. Прямой перенос глубины бурения одного направления на все скважины — распространённый источник ошибок.
Несколько пунктов документации, соответствующих потребностям подземного колонкового бурения
| Подземное ограничение | Соответствующий пункт документации | Что ещё требует подтверждения |
|---|---|---|
| Установка не проходит в выработку целиком | Модульная транспортировка силовой станции, механизма подачи, основания, масляного бака и блока управления | Габариты клети, уклон выработки, грузоподъёмность |
| Привод в замкнутом пространстве | Электропривод, отсутствие выхлопных газов | Напряжение и частота рудника, длина кабеля, способ пуска |
| Бурение в разных направлениях | Справочные глубины BQ/NQ/HQ для 90°, 0° и -90° | Определение углов на месте, нагрузки и трение буровой колонны |
| Вспомогательное время при бурении со съёмным керноприёмником | Канатоёмкость лебёдки 800 м, трос 6 мм | Фактическое соответствие глубине скважины и компоновке бурового снаряда |
| Зоны дробления и глинистые прослои по разломам | Рекомендуется сокращать рейсы, снижать подачу, наблюдать за изменением возврата воды, при необходимости применять обсадку или корректировать промывочную жидкость | Конкретные решения по обработке геологических условий требуют оценки на месте |
Эти соответствия показывают, как документация оборудования отвечает подземным условиям, но не означают, что любой подземный проект можно реализовать напрямую. Особенно это касается глубины бурения: в материалах уже различаются направления и типоразмеры, а фактическая эффективность бурения и выход керна всё равно зависят от условий на месте.
Дробленые породы и условия промывки: оборудование не заменяет геологическую оценку
При встрече с глинистыми прослоями по разломам, брекчиями или зонами сильного дробления в материалах предлагается сокращать рейсы, снижать подачу, наблюдать за изменением возврата воды, при необходимости применять обсадку, корректировать промывочную жидкость или обрабатывать участками. Опционально доступен высоконапорный плунжерный насос серии 120 с максимальным расходом 120 л/мин и максимальным давлением 70 бар для промывки и некоторых специальных режимов циркуляции. Необходимость установки и взаимодействие с инструментом в скважине всё равно зависят от цели бурения и геологических условий; параметры насоса нельзя считать готовым решением проблем стенок скважины.
Вращатель с гидравлическим верхним приводом имеет частоту вращения 0–1500 об/мин, крутящий момент 600–1480 Н·м; ход подачи 1800 мм, усилие подачи 65 кН, усилие подъёма 130 кН. Эти параметры служат основой для регулирования режима бурения, но трение в скважине, компоновка бурового снаряда и твёрдость породы изменяют фактическое поведение; при подземных работах следует настраивать параметры с учётом этого и вести постоянное наблюдение.
Информация о площадке, которую нужно подготовить перед обсуждением закупки
- Транспортные условия: размеры и грузоподъёмность наклонного ствола, клети или выработки, способы перемещения и подъёма каждого модуля.
- Условия площадки: состояние крепления кровли, бортов и почвы, места крепления основания, трассы кабелей и гидравлических шлангов.
- Электрические условия: напряжение и частота питания рудника, длина кабеля, способ пуска; наличие требований к взрывозащите и соответствующий уровень.
- Проект скважины: направление и определение угла, целевая глубина, типоразмер керна (BQ/NQ/HQ) и необходимость бурения со съёмным керноприёмником.
- Геологические условия: ожидаемые зоны дробления, глинистые прослои по разломам, водоносные структуры, а также планируемые схемы промывки или обсадки.
В материалах также указаны два разных значения массы блока управления (90 кг и 130 кг) и отмечено, что окончательная комплектация поставки и фактическая масса должны определяться по официальным техническим подтверждающим документам. Такие расхождения следует проверять при запросе предложения и не планировать транспортировку по одному значению.
Границы применимости, которые следует учитывать
Материалы CR800UG предназначены для колонкового бурения в подземных выработках и не содержат выводов о применимости для поверхностных работ или неметаллургических сценариев. Если проект предполагает поверхностные скважины, необходимость самостоятельного перемещения установки или отсутствие стабильного электропитания на площадке, следует пересмотреть организацию работ, а не переносить подземную разъёмную схему напрямую. Взрывозащищённое исполнение, электрическая схема и фактическая эффективность бурения должны быть поэтапно подтверждены в официальном техническом согласовании поставки.