26.2. Медленновращательное бурение скважин большого диаметра. Винтобурение

Для более тщательного опробования верхних горизонтов земной коры ведутся различные горно-разведочные работы, в том числе проходка шурфов. Для ускорения проходки и снижения ее стоимости сооружение шурфов в мягких породах производят путем бурения сква­жин большого диаметра (до 1 800 мм и более).

Бурение скважин большого диаметра может производиться при помощи буровых установок типа УГБ-1 ВС, ЛБУ-50, УБСР-25 и др.

В качестве породоразрушающего инструмента применяют одно-заходные шнековые буры с одним и двумя режущими ножами, конус­ные ложковые буры с расширителем, самораскрывающиеся ложковые буры, цилиндрические буры и т.д.

При ударном бурении шурфов используют ячеистые забивные стаканы.

Процесс углубления шурфа при вращательном бурении состоит из разрушения забоя, осуществляемого лезвиями шнекового, ложкового, конусного, тарельчатого или цилиндрического бура, накопления выбу­ренной породы в емкости бура, подъема его на поверхность, очистки от грунта и последующего спуска на забой. Осевая нагрузка при бурении может достигать 10 кН, частота вращения бура - 20-60 об/мин. Начальные интервалы шурфа снаряд проходит при минимально возможной частоте вращения инструмента и осевой нагрузке, не превышающей 2,0-2,5 кН.

При бурении шурфов в крупнообломочных, валунно-галечни-ковых и глинистых грунтах твердой консистенции целесообразно в на­чале бурить лидер - скважину диаметром 250-270 мм с последующим поэтапным ее расширением (0,4-0,6 - 0,8-1,0 м).

Очистку шнекового бура от породы осуществляют быстрым вра­щением снаряда на высоте от поверхности земли 0,2-0,5 м.

При ударно-канатном способе проходки шурфов подвешенный на канате породоразрушающий инструмент (забивной стакан), утяжелен­ный штангой, сбрасывают с некоторой высоты на забой, в результате чего он внедряется в горную породу. Снаряд вместе с породой подни­мают на поверхность, породу извлекают, а снаряд вновь сбрасывают на забой (клюющий способ).

Забивной .стакан может погружаться в грунт и при нанесении по нему ударов с помощью ударного патрона, подвешенного на канате (за­бивной способ).

Обычно проходку шурфов производят комбинированным спосо­бом: верхние интервалы (до 5 м)- вращательным, а нижние - ударным способами. Причем в лессовидных суглинках лучше всего использовать клюющий способ, а глинах - забивной. Скорость ударно-канатного бу­рения на глубине свыше 5 м выше вращательного.

Рациональная высота сбрасывания снаряда составляет 5-6 м. Углубка скважины за один удар в зависимости от горной породы достига­ет 0,05-0,20 м.

Винтобурение можно отнести к медленно-вращательному способу. Выделяется два вида винтобурения: бурение при помощи винтобура и бурение с помощью шнеков.

Принцип действия винтобура заключается в следующем. При вращении вправо на винтовой лопасти винтобура возникает осевое уси­лие, которое заставляет конус бура сминать и уплотнять горную породу. В этом случае отпадает необходимость создавать осевую нагрузку. Подъем инструмента осуществляют левым вращением. Масса установки составляет 5 т, глубина бурения - до 40 м, скорость бурения по рыхлым породам - до 400 м/см. При бурении с помощью шнеков снаряд ввинчи­вают в интервал до 0,5-1,0 м при скорости его вращения 75-100 об/мин. Извлеченная порода и является пробой.

Медленно-вращательный способ бурения достаточно производи­телен и позволяет получать 100 % выхода керна. Установки, техниче­ские средства и технология бурения весьма просты. Все это позволяет" рекомендовать этот способ для бурения неглубоких скважин по мягким горным породам, особенно при бурении скважин в труднодоступных районах и скважин большого диаметра.