Глава 18 бурение горизонтальных и восстающих скважин из подземных горных выработок

При доразведке глубоких горизонтов, эксплуатационной разведке, поисках смещенных и смежных рудных тел или пластов с весьма неравномерным распределением полезных компонентов с целью экономии затрат времени, труда и материальных средств в ряде случаев бурение ведут из подземных горных выработок. Из горных выработок бурение геологоразведочных скважин ведут и в том случае, когда по тем или другим причинам с поверхности земли сооружение скважин практически невозможно. Помимо геологоразведочных из горных вы­работок бурят и технические скважины: взрывные, вентиляционные, де­газационные, водоосушающие, для прокладки различных коммуникаций.

Особенностью бурения скважин из горных выработок является возможность их сооружения под любым углом к горизонту а. В зависи­мости от угла наклона скважины делят на вертикальные ( = 80-90°), наклонные ( = 30-60°), пологонаклонные ( = 10-30°), крутонаклонные ( = 60-80°), горизонтальные ( = 0-10°) и восстающие (направленные вверх). Глубина горизонтальных геологоразведочных скважин может достигать 1 000-1 500 м, а восстающих - 300-350 м.

Выбор места заложения скважин (с поверхности земли или в горной выроботке) определяют на основании технико-экономических рас­четов (стоимости сооружения скважин). При этом учитывают не только затраты на сооружение скважин, но и условия их проведения: взрыво-опасность, обводненность, загазованность, технику безопасности, пром-санитарию и др.

В отличие от проходки,скважин с поверхности земли бурение из подземных горных выработок характеризуется следующими особенно­стями:

1. Бурение начинают с крепких коренных пород, что определяет простую конструкцию скважины.

2. В данных случаях применяют наиболее прогрессивные спосо­бы бурения, высокие скорости вращения снаряда.

18. 1. Оборудование. Буровой снаряд.

Для бурения из подземных выработок могут быть исполь­зованы те же снаряды, что и для бурения с поверхности земли. При бу­рении неглубоких скважин применяют станки БСК-2М2-100, БСК2А100, УКБ 50/100К, для бурения глубоких скважин - СКБ-5, СКБ-7, ЗИФ 1200МРК и др.

Предварительно для размещения оборудования в горной выра­ботке подготавливают камеру. В камере проходят зумпфы, канавки, подводят необходимые коммуникации (электроэнергия, вода, воздух, вентиляция и т.д.), после чего она сдается по акту буровому цеху. Фор­ма и размеры камеры определяют в зависимости от габаритных разме­ров бурового оборудования, глубины и наклона скважины и характера горных работ.

Расстановку оборудования производят с учетом свободного про­странства между стенками выработки и механизмами, а также между самими механизмами в пределах 0,7-1,0 м.

Камеры для подземного бурения делят на четыре типа в зависи­мости от угла наклона скважин а: I - для горизонтальных и слабона­клонных, II - для вертикальных и крутопадающих, III - для скважин, заданных под большим углом наклона, IV - для восстающих.

Камеры I типа (рис. 18.1) состоят из двух элементов: подход­ной выработки, при помощи которой камера соединяется с общей сис­темой горных выработок, и машинного зала для размещения бурового оборудования. Длина камеры может быть равной 12-15 м, высота 2 м, ширина в соответствии с габаритами буровой установки. В камерах обычно устанавливают легкие станки.

Станки БСК-2М2-100, БСК-2РП, УКБ 50/100К крепят на распорных колонках. Более тяжелые станки устанавливают на бетонном фундаменте.

Камеры II и III типов (рис. 18.2) состоят из трех элемен­тов: помимо подходной выработки и машинного зала они имеют шатро­вую часть (гезенк), в который устанавливают спускоподъемное обору­дование (вместо копра). В зависимости от наклона скважины проходят и гезенк. Высота гезенка составляет около 12 м. Сечение машинного зала в зависимости от применяемого оборудования -4,5x7,0 или 6x8 м (табл. 18.1).

Камеры IV типа отличаются наличием шурфа и гезенка для удобства маневрирования при спускоподъемных операциях и бурении. Размеры и расположение шурфа и гезенка зависят от угла наклона скважины. При бурении вертикальных и крутопадающих скважин реко­мендуется работать с «выносом» свечей на стеллаж.

При бурении скважин длиной до 50 м буровое оборудование можно устанавливать в обычных горных выработках: разведочных, экс­плуатационных; транспортных или вентиляционных.

Рис. 18.1. Камера для подземного бурения горизонтальной сква­жины: / - лоток для бурильной колонны; 2 - подходная выработ­ка; 3 - вентиляционная труба; 4 - магнитная станция; 5 - машин­ный зал; 6 - система блоков для спускоподъемных операций; 7 - направляющая труба скважины; 8 - буровой станок; 9 - насос

Таблица 18.1

Тип станка	Размеры машинного зала, м				Размеры гезенка, м
	Высота	Ширина		Длина	Высота
БСК-2М2	2			5	-
СКБ 200/300	2,2		4,5-5,0	6-7	5,5-9,5
СКБ-5, ЗИФ650М	2,2-2,7			7-8	9,5-13,0
СКБ-5, ЗИФ 1200МР			5,5-6,0	8-12	13,0-16,0

Все камеры и подходные выработки должны быть надежно за­креплены и освещены, а также нормально вентилироваться.

Тяжелые станки типа СКБ и ЗИФ к фундаменту или ряжам кре­пят анкерными болтами. Другое оборудование (насосы, двигатели и др.) крепят к лагам пола. Подъемные блоки (или кронблоки) устанавливают на специальных швеллерных балках, прочно забетонированных в гнез­дах на глубину не менее 35 см. Вследствие наличия производственного шума камеры должны быть оборудованы надежной сигнализацией, обеспечивающей связь машиниста с буровым и рабочими.

Спускоподъемные операции при бурении восстающих и горизон­тальных скважин осуществляют принудительно с помощью механизмов подачи, экскаватора или лебедки с дополнительной системой блоков.

Для выполнения спускоподъемных операций при бурении вос­стающих скважин в ПГО «Севкавгеология» разработан комплекс техни­ческих средств КТС-1ВБ-300.

На весу колонна удерживается с помощью штангодержателя, ус­тановленного на скобе, закрепленной у устья скважины. Болты для кре­пления дополнительных блоков и скобы штангодержателя цементируют в шпурах, пробуренных в стенках, кровле или почве выработки на глу­бину 0,4-0,7 м. Устья восстающих, горизонтальных и слабонаклонных скважин должны быть оборудованы сальниковыми головками для отво­да промывочной жидкости в отстойник типа ГУВС.

Рис. 18.2. Камера для размещения оборудования и приспособлений при бурении нисходящих скважин из подземных выработок на глубину 300-1 200 м: 1 - подходная выработка; 2 - восходящая горная выработка (ге­зенк); 3 - опоры подкронблочной рамы; 4 - подкронблочная рама; 5 -крепление стенок выработки; 6 - полати; 7 - маршевая лестница; 8 — на­правляющий лоток для бурильных труб; 9 - буровой станок; 10 - зумпф для воды; 11 -канавка для отвода промывочной жидкости; 12 - насос

При бурении горизонтальных и восстающих скважин, как и вер­тикальных скважин, используют тот же буровой инструмент, что и для бурения с поверхности земли.

Способ бурения может быть любой из рассмотренных ранее: вра­щательный, ударно-вращательный (гидроударный, пневмоударный), колонковый и бескерновый, твердосплавный и алмазный, ССК и с гид­ротранспортом керна.

Наиболее широкое распространение получил алмазный враща­тельный и ударно-вращательный способы, поэтому при бурении гори­зонтальных и восстающих скважин рекомендуется применять буриль­ные трубы типа ЛБТН, обладающие малым весом, достаточно высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения, что способствует снижению энегрозатрат на вращение колонны, повышению частоты вращения коронки и механической скорости бурения.

При бурении горизонтальных и восстающих скважин используют те же компоновки: ОКС, ОЭС, ДКС.