ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.05.2021
Просмотров: 571
Скачиваний: 3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО ВГУ)
Геологический факультет
Кафедра полезных ископаемых и недропользования
Курсовая работа по теме
«Проходка горноразведочных выработок»
Выполнил студент-геохимик
3-го курса 3-й группы
Васильченко Олег Вячеславович
Руководитель: Стрик Юрий Николаевич
Воронеж 2014
Содержание
Введение……………………………………………………………………………..............4 |
|
ЧАСТЬ I. БУРЕНИЕ СКВАЖИН…………………………………………………………...5 |
|
1.1. Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины…………5 |
|
1.2. Выбор и обоснование проектной конструкции скважин………………………………...7 |
|
1.2.1. Расчёт параметров многоствольной скважины……………………………………..7 |
|
1.2.2. Составление ГТН……………………………………………………………………...9 |
|
1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования……………………………………………..10 |
|
1.4. Промывка скважины……………………………………………………………………………11 |
|
1.4.1. Схема промывки скважины…………………………………………………………12 |
|
1.4.2. Выбор промывочной жидкости……………………………………………………..13 |
|
1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама………………………………………...14 |
|
1.4.4. Расчёт количества буровых растворов……………………………………………...14 |
|
1.5. Тампонаж скважины……………………………………………………………………………15 |
|
1.5.1. Схема тампонирования скважины………………………………………………….16 |
|
1.5.2. Расчёт количества тампонирующего раствора…………………………………….17 |
|
1.6. Технология колонкового бурения……………………………………………………………...18 |
|
1.6.1. Технологические режимы бурения…………………………………………………18 |
|
1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого………………………………………..19 |
|
1.7. Ликвидация скважин…………………………………………………………………………...20 |
|
1.8. Техника безопасности………………………………………………………………………….22 |
|
ЧАСТЬ II. ПРОХОДКА ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК……………………..24 |
|
2.1. Проходка шурфов……………………………………………………………………………….24 2.1.1. Выбор и обоснование типа, формы и размеров сечения горных выработок…....24 |
|
2.2. Выбор и обоснование способа проходки, основного оборудования…………………..25 |
|
2.3. Буровзрывные работы………………………………………………………………………....26 |
|
2.3.1. Расчёт длины заходки и глубины шпуров………………………………………....27 |
|
2.3.2. Разметка и бурение шпуров………………………………………………………...27 |
|
2.3.3. Обоснование выбора и расчёт требуемого количества ВВ………………………28 |
|
2.3.4. Обоснование способа и выбор средств взрывания……………………………….30 |
|
2.3.5. Хранение взрывчатых веществ………………………………………………….....35 |
|
2.4. Вентиляция горных выработок……………………………………………………………..37 |
|
2.5. Уборка отработанной породы……………………………………………………………...39 |
|
2.6. Крепление горных выработок……………………………………………………………….40 |
|
2.7. Водоотлив и освещение……………………………………………………………………....41 |
|
2.8. Ликвидация горных выработок……………………………………………………………..42 |
|
2.9. Техника безопасности………………………………………………………………………...42 2.9.1. Техника безопасности при проходке разведочных вертикальных ГВ………….42 2.9.2. Техника безопасности при проведении взрывных работ………………………..44 3.1. Проходка канав…………………………………………………………………………………45 3.1.1. Выбор и обоснование типа, формы и размеров сечение ГВ…………………….45 3.2. Выбор и обоснование способа проходки основного оборудования………………….46 3.3. Буровзрывные работы………………………………………………………………………..47 3.3.1. Расчёт количества и глубины шпуров……………………………………………47 3.3.2. Разметка и бурение шпуров…………………………………………………….....48 3.3.3. Обоснование выбора и расчёт требуемого количества ВВ……………………..49 3.3.4. Обоснование способа и выбор средств взрывания……………………………...50 3.3.5. Хранение взрывчатых веществ…………………………………………………...54 3.4. Вентиляция канав……………………………………………………………………………..55 3.5. Уборка отработанной породы…………………………………………………………….55 3.6. Крепление канав……………………………………………………………………………….56 3.7. Водоотлив и освещение……………………………………………………………………...56 3.8. Ликвидация канав…………………………………………………………………................56 |
|
Список используемой литературы……………………………………………………...57 |
|
Введение
Разведочное бурение и горноразведочные выработки являются важнейшим средством поисков и разведки всех видов полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий.
Данный курсовой проект даёт возможность ближе познакомиться с бурением и проходкой горных выработок. Целью курсового проекта является ознакомление студентов с имеющимися техническими средствами разведки месторождений полезных ископаемых, технологиями проведения геологоразведочных работ и проектированием геологоразведочных скважин.
-
подсечь тремя двуствольными скважинами мульдообразную залежь карналлита мощностью 18м с углом падения 400 на СВ, залегающую средигалитовой толщи. Глубина подсечения основным стволом 700м от устья скважины. Приращение зенитного угла 20(выполаживание), азимутального 30(положительное), интервалы замеров через 50м;
-
пройти 2 штольни длиной 115 м каждая;
-
пройти 30 канав длиной 25м каждая;
Проектные геологические разрезы:
а) по основному стволу скважины: 0,0-9,0м – наносы; 9,0-450,0 – доломиты; 450,0 и ниже каменная соль с залежью карналлита. В интервале 125,0-145,0 – зона поглощения.
б) по штольни: 0,0-12,0 – наносы; 12,0-80,0 – доломиты, 80,0-100,0 – каменная соль, 100,0 – 113,0 – карналлит, 113,0 – 115,0 каменная соль
в) по канавам: 0,0-2,0 – наносы, 2,0-2,5 –карналлит.
ЧАСТЬ I. БУРЕНИЕ СКВАЖИН
1.1. Выбор и обоснование способов бурения и основных параметров скважин
При разведке твёрдых месторождений полезных ископаемых применяются колонковое, роторное и ударно-канатное бурение скважин.
В данном проекте для бурения скважин выбран колонковый способ бурения.
Колонковое бурение является основным техническим средством разведки месторождений твёрдых полезных ископаемых.
Оно также широко применяется при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях и на структурно-картировочных изысканиях при поисках нефтяных и газовых месторождений. Кроме того, это бурение применяется для различных инженерных целей. Колонковым способом могут буриться шурфы и разведочные шахты.
Колонковое бурение получило столь большое распространение по следующим причинам:
-
Оно помогает извлекать из скважины столбики породы – керна, по которым можно составить геологический разрез месторождения и опробовать полезное ископаемое.
-
Колонковым способом можно бурить скважины под различными углами к горизонту, различными породоразрушающими инструментами в породах любой твёрдости и устойчивости. Из подземных выработок можно бурить восстающие скважины.
-
Бурить скважины малых диаметров на большую глубину, применяя относительно лёгкое оборудование.
Глубины колонковых скважин различные – от нескольких метров до нескольких тысяч метров.
К недостаткам колонкового бурения относятся высокая аварийность и низкий выход керна при проходке рыхлых, неустойчивых и трещиноватых пород.
Диаметры колонок скважин зависят от целей их проходки и от типа породоразрушающего инструмента.
При алмазном способе скважины бурятся в основном коронками диаметром 76, 59 и 46мм. При твёрдосплавном бурении разведочных скважин чаще применяют коронки диаметром 92, 76, 59мм, а при инженерно-геологических изысканиях применяются коронки диаметром 190, 151, 132 и 112мм. (Воздвиженский, 1979)
Определение глубины скважины.
В общем случае глубина скважин определяется необходимостью полного подсечения тела полезного ископаемого. При этом углубление в подстилающие рудный пласт породы должно быть в пределах 5-20м.
По условию глубина подсечения рудного пласта 700м, мощность пласта 18м, углубление в подстилающие породы принимаем 10м. Тогда общая глубина скважины составит 728м.
Определение начальных углов забуривания скважины.
В общем случае ствол скважины должен по возможности пересекать пласты горных пород под углом близким к 900.
По заданию аз. пад. рудного пласта СВ, угол падения 40°.
Т.к. угол падения рудного пласта 350, то выбирается бурение искривленной скважины, чтобы сэкономить время и средства.
Начальный зенитный угол Q0 забуривания зависит от глубины скважины.
Если глубина скважины до 300м, Q>200
300-800м, Q = 5-200
>800м, Q = 2-50 .
Т.к. глубина скважины 728м, то Q0 должно быть в интервале 5-200. Выбираем Q0 = 100.
Начальный азимутальный угол забуривания α зависит от аз. пад. рудного пласта:
α = аз. пад.−1800
α = 220−180=40 СВ.
Выбор конечного диаметра бурения.
В общем случае конечный диаметр скважины должен быть минимально необходимым. В нашем случае конечный диаметр скважины зависит от способа колонкового бурения. При бурении скважины алмазными коронками dк = 46-59мм.
Таблица 1
Распределение объёмов буровых работ по категориям.
№ п/п |
Категория пород по буримости |
Название породы |
Глубина проходки |
Способ бурения
|
1 |
I |
наносы |
12 |
тв |
2 |
XIII |
доломиты |
68 |
а |
3 |
V |
Каменная соль |
20 |
а |
4 |
V |
карналлит |
13 |
а |
5 |
V |
Каменная соль |
2 |
а |
Т.к. при бурении будет применяться алмазное и твёрдосплавное бурение, то dк = 59мм, запасной диаметр 46мм.
1.2. Выбор и обоснование проектной конструкции скважины
Конструкцией скважины называется её технический разрез, в котором указаны диаметры бурения по интервалам глубины, диаметры обсадных труб и глубины их установки, места и способы тампонажа, технологические параметры бурения по интервалам глубин.
Бурение скважин будет осуществляться по типовому профилю по данному типу разреза.
Для построения многоствольной скважины используется графо-аналитический способ.
1.2.1. Расчёт параметров многоствольной скважины
По заданию приращение зенитного угла составляет 2°, азимутального 3° (положительное); интервалы замеров через 50 метров.
Среднее значение зенитных и азимутальных углов забуривания основного ствола скважины вычисляются по формуле:
Q=( α1+α2)/2, где Q – среднее значение зенитного угла.
Данные расчётов приведены таблице 1.
Таблица 2
Средних значений азимутального и зенитного углов по стволу скважины.
Интервал замера |
Q ср |
α ср |
0 |
10 |
220 |
50 |
12 |
223 |
100 |
14 |
226 |
150 |
16 |
229 |
200 |
18 |
232 |
250 |
20 |
235 |
300 |
22 |
238 |
350 |
24 |
241 |
400 |
26 |
244 |
450 |
28 |
247 |
500 |
30 |
250 |
550 |
32 |
253 |
600 |
34 |
256 |
650 |
36 |
259 |
700 |
38 |
262 |
На основе данной таблицы строится типовой профиль и инклинограмма основного ствола скважины. См приложение №1.
Интенсивность зенитного искривления скважины определяется по формуле:
-
γ0 =
∆Q
, (1)
∆l
где ∆Q – приращение зенитного угла; ∆l – интервал между замерами;
γ0 - интенсивность зенитного искривления.
-
γ0 =
2
= 0,04 град/м
50
Интенсивность азимутального искривления определяется по формуле:
-
γ =
∆d
,
∆l
где γ – интенсивность азимутального искривления; ∆d – приращение азимутального угла.
-
γ=
3
= 0,06 град/м
50
Радиус искривления основного ствола вычисляется по формуле:
-
R =
57.3
,
γ0
где R – радиус искривления.
R = 1432 м
Угол встречи основного ствола скважины с рудным пластом определяется графически:
γ = 910
Построение дополнительного ствола скважины.
Точка забуривания дополнительного ствола скважины находится на расстоянии не менее 10м от башмака последней колонны обсадных труб. Определяем точку забуривания дополнительного ствола – 250 м.
Расстояние от точки подсечения (точка А) основным стволом рудного пласта до точки подсечения (точка Б) дополнительного ствола должно быть 50-150м. Выбираем 100 м. См. приложение № 2.
Глубина дополнительного ствола скважины:
L = (α*R)/57.3
L = 450*700/57.3 = 549.7+20+10=579.9м
Радиус кривизны дополнительного ствола скважины определяется графически:
R = 579.7
Угол встречи дополнительного ствола скважины определяется графически:
γ1 = 910.
1.2.2. Составление ГТН
Конструкция скважины определяется на основании геолого-технических условий бурения, выбранного конечного диаметра проектной глубины скважины.
Проектная глубина 728м.
dк = 59мм.
Категория пород по буримости: 1, 13, 5.
Способы бурения основного ствола скважины:
- в интервале от 0,0 до 12,0м – ручное бурение;
- в интервале от 12,0м до конца скв (728м) – бурозрывательное бурение.
Интервалы бурения с осложнёнными условиями бурения, согласно приведенного геологического разреза, следующие:
-
наноы 0,0-9,0;
-
зона поглощения 125,0-145,0.
Осложнёнными считаются условия, требующие специальных технологических операций при бурении в этих интервалах.
Предусматривается перекрытие интервалов с осложнёнными условиями бурения колоннами обсадных труб и производство затрубного цементного тампонажа на 10м выше и 10м ниже раздробленных пород.
Тампонаж проводится с целью гидроизоляции:
- устья скв в интервале 0,0 – 9,0м ;
- зоны поглощения в интервале 115 – 155м .
Диаметры обсадных труб 89мм и 73мм соответственно интервалам.
Промывка основного ствола скважины:
- в интервале 0,0 – 9,0м – промывка глинистым раствором;
- в интервале 9,0 – 728,0м – промывка технической водой.
Способы бурения дополнительного ствола скважины:
- в интервале от 125 до 728м – алмазное бурение.
Промывка дополнительного ствола скважины:
- в интервале 125 до 728м – техническая вода. См приложение № 3.
1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования
Буровое оборудование должно быть минимально необходимым для бурения проектируемой скважины. Оно выбирается в зависимости от глубины бурения, диаметра скв, способа бурения. Исходя из глубины скв (728м), конечного диаметра (59мм) и колонкового способа бурения проектом предусматривается применение установки колонкового бурения - УКБ-5П (УКБ-500/800).
Передвижная буровая установка УКБ-5П (УКБ-500/800) является модификация установок 5 класса (ГОСТ 7959-74).
В состав установки входят:
- буровой станок СКБ – 5;
- буровая мачта БМТ – 5;
- передвижное буровое здание ПБЗ – 5;
- контрольно-измерительная аппаратура «Курс - 411»;
- транспортная база ТБ – 15;
- буровой насос НБ4 – 320/63(2 шт.);
- грузоподъёмные принадлежности:
элеватор – 50;
элеватор 50/54;
вертлюг-пробка – 50;
вертлюг-пробка – 54;
полуавтоматический элеватор;
- труборазворот РТ – 1200.
Станок СКБ – 5 оснащен контрольно-измерительной аппаратурой «Курс - 411»,в которую входят:
- индикатор веса бурового снаряда, Н 50000
- индикатор усилия на крюке, Н 80000
- измеритель нагрузки, Н 25000
- манометр для измерения давления, Н/см2 0 – 1000
- индикатор механической скорости бурения, м/ч 0 - 3; 0 – 15
Таблица 3
Техническая характеристика буровой установки УКБ – 5П
Параметры |
УКб – 5П |
Глубина бурения при конечном диаметре скв 59мм, |
800 |
Начальный диаметр скв |
151 |
Диаметр бурильных труб |
50;54;63;5;68 |
Частота вращения, об/мин |
120;260;340;410;540;720;1130;1500 |
Наибольшее усилие подачи, Н: |
|
Вверх |
85000 |
Вниз |
65000 |
Грузоподъёмность лебедки, кг |
3500 |
Скорости навивки каната на барабан, м/с |
0,7-6,0 |
Мощность электродвигателя для привода бурового станка, кВт |
30 |
Мощность буровой установки, кВт |
98 |
Высота мачты, м |
19 |
Длина свечи, м |
13,5 |
Тип бурового насоса |
НБ – 320/63 |
Число буровых насосов |
1 |
Минимальный расход, л/мин |
320 |
Максимальное давление, Н/ см2 |
400 |
Мощность электропривода насосов, кВт |
22 |
Габаритные размеры установки, м: |
|
Длина |
10,70 |
Ширина |
4,56 |
Высота |
19,10 |
Масса, кг |
|
Станка |
2200 |
Установки |
17500 |