Использование ручного бурения при геолого-разведочных работах

Сорокин А.Б., Филин А.И., Кожевникова Е.Г. - ОАО «ВНИИЗАРУБЕЖГЕОЛОГИЯ»
Золотодобыча, №198, Май, 2015

Разработанный нами комплект бурового оборудования предназначен для проходки скважин глубиной до 6–7 м, диаметром 4 дюйма в глинах, суглинках, песках и песчано-гравийных отложениях различной степени обводненности. Бурение осуществляется вращательным способом с креплением или без крепления обсадными трубами с вычерпыванием шлама желонкой. Вес оборудования — 140 кг, оно имеет небольшие габариты и может использоваться в труднодоступных районах при поисковых работах. Время бурения одной скважины глубиной до 6 м с обсадкой составляет от 1 до 3-х часов в зависимости от плотности  и обводненности пород.

При проведении поисково-разведочных работ перед геологами довольно часто возникает задача опробования обводненных грунтов. В частности, это актуально для тропических стран, где из-за большого водопритока проходка шурфов в речных долинах зачастую невозможна. При разведочных работах такая задача решается с помощью экскаватора, но на стадии поисков, особенно в труднодоступных районах, где применение тяжелой техники приводит к значительному повышению стоимости работ.

Сейчас для исследования обводненных грунтов широко рекламируются всевозможные радары, но трактовка полученных с их помощью результатов зачастую неоднозначна и требует заверки горными выработками. Радар может помочь получить представление о строении разреза рыхлых отложений, но не о его вещественном составе и степени концентрации полезного компонента.

Качественное проведение геологоразведочных работ (ГРР) в этом случае возможно только с применением буровых работ. Имеющиеся в продаже буровые установки имеют большой вес, для их перемещения по участку необходима прокладка дорог, для работы требуется квалифицированный персонал. При необходимости проведения разведки на глубинах свыше 8 м без этого не обойтись. Но гораздо чаще перед геологом стоит задача оценки и опробования отложений в речных долинах до глубин не более 7 м.

Авторы впервые столнулись с этой проблемой 20 лет назад при проведении ГРР на россыпи в Экваториальной Гвинее. Проходка вручную шурфа глубиной более 2 м из-за большого водопритока даже при использовании помп занимала несколько дней, а изготовить какое-либо вспомогательное оборудование в джунглях не удалось.

Решение нашли в 1997 году. Надо было отобрать ЛГХ-пробы (ЛГХ — литогеохимический) в Северной Карелии, где до половины площади перекрыто болотами. Тогда еще теплилась жизнь на заводах в Кандалакше, на которых по нашим чертежам было изготовлено простейшее оборудование для ручного бурения с обсадкой. С помощью него удалось опробовать дно болот на глубинах до 5 м (верх. рис. на стр. 25). За прошедшие годы аналогичное оборудование мы неоднократно изготавливливали и использовали и в России, и в различных странах Африки и Южной Америки. Выявляемые при его эксплуатации мелкие недостатки учитывались и корректировались при производстве следующих комплектов.

Используемое оборудование для ручного бурения имеет некоторое сходство с ранее применявшимся при поисково-разведочных работах на россыпных месторождениях в Сибири четырехдюймовым буром типа Эмпайр, который позволяет совмещать процесс бурения с обсадкой труб. Закрепление скважины обсадными трубами так же, как и в работе с Эмпайром, идет с некоторым опережением бурения, поэтому исключается возможность загрязнения отбираемых поинтервальных проб.

Комплект ручного бурового оборудования предназначен для проходки скважин глубиной до 6–7 м диаметром 4 дюйма в глинах, суглинках, песках и песчано-гравийных отложениях различной степени обводненности. Бурение осуществляется вращательным способом с креплением или без крепления обсадными трубами с вычерпыванием шлама желонкой. Вес оборудования — 140 кг, оно имеет небольшие габариты и может использоваться в труднодоступных районах при поисковых работах. Время бурения одной скважины глубиной до 6 м с обсадкой составляет 1–3 часа в зависимости от плотности и обводненности пород.

Как правило, основной проблемой является извлечение вручную колонны обсадных труб из скважины — именно это и ограничивает глубину обсадки 6 м. В процессе бурения мы не используем копер и лебедки, хотя это и позволило бы проходить скважины гораздо большей глубины, однако при этом скорость работ снизится весьма значительно.

В качестве бурового инструмента в зависимости от состава и обводненности грунтов используются буровые ложки различных конструкций. Для крепления инструмента и передачи на него вращения применяются штанги метровой длины. Работа со штангами осуществляется с помощью двух ключей. Для обсадки скважин при бурении по неустойчивым рыхлым отложениям и плывунам предназначены четырехдюймовые трубы метровой длины. При забивке и извлечении обсадных труб используется насадка специальной конструкции, лом и автомобильные ремни. Приспособление для забивки колонны обсадных труб — «баба» (кусок бревна с двумя ручками) — изготавливается на месте работ. Для очистки забоя скважины применяется желонка с шаровым клапаном (рис. 1).

В мягких и вязких грунтах бурение ведут вращательным способом ложками. Вращение и подъем бурового снаряда производят с помощью ключа (рис. 2). Рейс при работе ложкой зависит от ее длины и вязкости пород и в среднем равен 0,4 м. Величину рейсов контролируют по штангам. Породы сыпучие (пески, песчано-гравийные толщи), особенно водоносные, проходят ударным способом с помощью желонки. Для большей эффективности бурения желонкой в скважину подливают воду.

Проходку крепких и устойчивых пород ведут без крепления стенок скважины обсадными трубами. В неустойчивых породах скважину крепят либо вслед за бурением, либо одновременно с ним. Крепят скважины трубами, используя забивное приспособление. При проходке плывунов колонну обсадных труб продвигают с вращением и забивкой впереди забоя скважины. По возможности горизонт плывуна полностью перекрывают трубами, которые задавливаются в плотные подстилающие породы (рис. 3). Подъем колонны производят с помощью ремней и лома, который продевают в отверстия насадки (рис. 4).

Наибольшую эффективность данный буровой комплект показал в условиях, когда размер обломочного материала не превышает 7–10 см, а сами аллювиальные отложения залегают на плотиковой глине. В этом случае буровой ложкой почти всегда удается извлечь гравий, а поднятие плотиковой глины указывает на то, что скважина добита до конца, а не уперлась в валун. Если же аллювий залегает на скальных породах, то понять, до конца ли добита скважина, можно не сразу. Обычно, чтобы это выяснить, рядом бурят еще одну скважину и, если в обоих случаях забой располагается на одинаковой глубине, считается, что плотик достигнут. Следует отметить, что иногда из-за наличия в разрезе крупных древесных остатков или обломков крупнее 10 см приходится бурить дополнительно одну и более скважин.

Для примера приведем результаты поисковых работ на россыпи в Гайане. Перед нами стояла задача оценить площадь на россыпи золота. Район труднодоступен, последний отрезок пути, 100 км, преодолевали на квадроциклах. В Джорджтауне в мастерской было заказано 2 комплекта ручного бурвого оборудования, стоимость изготовления одного комплекта составила 1000 долларов США.

За две недели до доставки оборудования на участок в ходе поисковых маршрутов были выделены и оконтурены перспективные на россыпи золота долины ручьев второго-третьего порядка. После поступления оборудования было начато опробование речных долин линиями поисковых скважин по сети 200 х 20 (10) м. По прежнему опыту был выработан оптимальный вариант: один геолог на два комплекта оборудования, которыми за день можно пройти до 30 пог. м и более.

Самый тяжелый элемент бурового комплекта — обсадные трубы (вес одной штуки — 16,1 кг), поэтому переноска составляющих в пределах участка не представляет проблем. Геолог успевает руководить работами, документировать и опробовать скважины. Для обеспечения процесса бурения одним комплектом необходимо трое рабочих. По организационным причинам рабочих нам хватило только для бурения одним комплектом; за 14 рабочих дней было пройдено 67 скважин по 11 поисковым линиям в долинах различных ручьев, всего 225,4 пог. м. Разрез по одной из линий приведен на рис. 5.

В пойменной части одной из опробованных долин буровыми линиями оконтурено 6 блоков. Глубины скважин, вошедших в контуры блоков, менялись от 1,1 м вблизи борта поймы до 5,2 м в ее осевой части. Средние глубины скважин по простиранию долины изменяются незначительно — от 3,1 м до 3,6 м.

Содержание золота в пробах из гравия скважин варьирует от 0,03 до 2,46 г/куб.м. В одной пробе за счет золотины размером 3,2 х 1,8 х 0,5 мм и весом 20 мг содержание золота составило 5,85 г/куб.м. При оценке ресурсов эта золотина не учитывалась, содержание принято 0,85 г/куб.м. Гранулометрический состав золота опоискованного участка следующий: фракция +0,5 мм — 7,5 %; минус 0,5+0,25 мм — 6,8 %; минус 0,25+0,1 мм — 64,8 %; менее 0,1 мм — 20,9 %. Таким образом, преобладающий размер зерен — менее 0,25 мм, золото весьма мелкое, тонкое и пылевидное. При таком золоте буровой станок с диаметром скважин 100–110 мм дает надежный практический результат.


-0+0
Просмотров статьи: 11112, комментариев: 23       
Консалтинговые услуги для горнодобывающих предприятий

Комментарии, отзывы, предложения

Савиных М.И., 02.08.15 16:36:46 — авторам

Мне довелось побывать помбуром на колонковом, участвовать в бурении эмпайром и ударно-канатном. Еще раньше ручное ударное по рыхлым (не помню название). Еще раньше ручное бурение торфяных болот с опробованием. Все способы тяжелые! Самый тяжелый эмпайр. С тех пор неужели ничего нового не придумали? Ну, там движок ульяновский, более легкий материал труб и других инструментов?

Так что нового-то у вас?

Arkadiy Ayriyants, 02.08.15 18:29:06

Есть опыт обуривания хвостохранилищ ручным мотобуром до глубины 15 м. В Камбодже бурение коры выветривания мотобуром не пошло стандартным шнеком из-за обломков твердых пород. Использовали стандартный шнек и трубы для удлиннения, ручной вороток. В итоге за 3 часа удавалось пробурить скважины до 7 - 8 м. Обсадные трубы не использовали.

wendel_kir, 02.08.15 22:45:08 — авторам

Для тропиков давно известное африканское решение - ручной бур. комплект "банка" - 4 и 6 дюймов. Осевая нагрузка обеспечивается частью бригады (двое крутят, трое сверху :-)))

Новиков В., 03.08.15 11:25:15

Спасибо авторам, интересная статья.

Хорошо было бы, если бы все делились опытом, как авторы статьи. Может, еще и чертежи привели или адресок дали, где можно купить легкое оборудование.

Сорокин, 03.08.15 16:42:05 — Савиных М.И.

Мы не претендуем на изобретение, а просто проанализировав опыт буровиков изготовили оборудование, наиболее подходящее для поисковых работ в труднодоступной местности. Например, новое по сравнению с эмпайром - вес оборудования в 8 раз меньше, а скорость бурения в 10 раз больше.

Сорокин, 03.08.15 16:48:19 — Arkadiy Ayriyants

Мы протыкали необводнённые хвосты ЗИФ вручную до 9 метров примерно за час. Трудности не представляло, на большее просто штанг не хватило. Стандартные промышленные мотобуры не предназначены для проходки скважин в обводнённых грунтах; с нашим оборудованием это возможно.

Сорокин, 03.08.15 16:50:54 — Arkadiy Ayriyants

С банкой сталкивался в Южной Америке, в Африке встречать не приходилось. Недостатки те же, что и у эмпайра.

Сорокин, 03.08.15 16:57:47 — Новиков В

Спасибо. Оборудование мы заказываем сами по нашим чертежам. Найти мастерскую можно в любой стране. На то, что имеется в продаже, цена зачастую завышена, и само оборудование не отвечает нашим требованиям.

Савиных М.И., 03.08.15 16:57:55 — Сорокину

Да, ладно, ребята! Молодцы, я ж не из зависти сюда зашёл. Просто интересно стало. За массу в 10 раз меньше - молодцы! В конце-концов, вы ведь это описали не для красот и пр. Удач вам!

Сорокин, 03.08.15 17:04:26 — Савиных М.И.

Спасибо, удача нам всем не помешает!

Амосов Р.А., 04.08.15 10:49:36

Многое из предъявленного комплекта и технологии вызывает изумление. Простейший копер из трех двухдюймовых труб весит не больше трех ваших колонковых труб, но вместо того, чтобы впятером тащить трубу, захватывая ее ремнями, один человек может интеллигентно вытянуть ее с помощью автомобильной лебедки (известной в народе как "кошкодер"), подвешенной к копру. "Дружбовский" мотор с редуктором из комплекта мотобура и храповик на верхнем торце штанги позволяют в несколько раз поднять производительность. Для перемещения этого мотора и копра транспорт не нужен. Четырехручная "баба" для осаживания колонковой трубы неудобна (это видно на прилагаемой фотографии, где один держится за нее снизу, другой сверзху) и неэффективна, одна хорошая киянка, употребляемая плотниками при сбюорке брусовых домов, даст больше толку и позволит осоводить одного человека из команды. Короче, все операции могут выполнять два человека. Эти рекомендации проверены на практике. А от статьи создается впечатление, что упрощение оборудования и истязание персонала стало самоцелью.

Cорокин А.Б., 04.08.15 11:51:53 — Амосов Р.А.

Роман Африканович, позволю не согласится. Всё перечисленное Вами дополнительное оборудование увеличит общий вес комплекта минимум вдвое, что потребует дополнительных затрат рабочего времени для его переноса. Я не говорю о надёжности "дружбовского" мотора, даже с учётом его бесперебойной работы сомневаюсь, что производительность значительно возрастёт.

Киянку пробовали, гораздо менее эффективна по сравнению с "бабой". В приведённом примере обратите внимание, где стоят рабочие. И, кстати, где бы Вы в данной ситуации установили копер?

Если у Вас есть примеры описанного Вами комплекта оборудования промышленного производства (или разработанного Вами), хотелось бы опробовать его в действии.

Повторюсь, что описанное оборудование неоднократно опробовалось на практике и постоянно улучшалось для удобства работы.

Igor Shmakov, 07.08.15 14:19:08

Есть успешный опыт использования Banka Drilling в 2006-2008 в Конго, используя 6" ручной ударно-забивной и Condar Drilling 8"механизированный ударно-канатный. Оба станка промышленно производят голландцы. Скорость проходки 1- 2 скважины в день, 10 м для четырехдюймовки и 15-20 для восьмидюймовки. Для забивания ударно-забивной обсадки использовали деревянную "бабу", окованную металлической полосой, работатла великолепно. Для проворота обсадной трубы применяли рельс от узкоколейки. Валуны раскалывали утяжеленным долотом, поэтому проходили до плотика всегда. Как итог -разведали месторождение алмазов, которое успешно эксплуатируется до сих пор.

Cорокин А., 10.08.15 10:01:21 — Igor Shmakov

"Банка" - это тот же "Эмпайр". Основной недостаток, на мой взгляд, большой вес. У нас из всего процесса опоискования процентов 15 времени уходило на перетаскивание оборудования, между скважинами и линиями. А сколько времени это займёт для "банки", если перетаскивать вручную?

Для работы с обсадкой использовали лом, в насадке на верхнюю трубу предусмотрены отверстия под него.

"Бабу" пробовали обивать железом, отказались - деформируется верхняя часть обсадки, что для нас весьма критично - для желонки используем капроновую верёвку, она быстрее снашивается. А "бабу" изготовить без проблем, одной хватает скважин на 30.

А какой объём проб у вас был под алмазы? Или кусты бурили?

wendel_kir, 15.08.15 00:06:25 — Igor Shmakov

Какое содержание было, 6'' - маловат мне кажется диаметр для представительности?

Анат, 16.08.15 21:25:55

Вы можете выложить фотокомплекта. Ни х..не понятно пустобрюхство какое то(( И видео можно было бы

Остап, 05.09.15 02:39:30 — Анат, 16 августа 2015

А вам ключи от квартиры, где деньги лежат, подать на блюдечке с голубой каемочкой или просто вам в ухо дать?

Анат, 05.09.15 09:19:54 — Остап

Вы наверное подумали что здесь лохи. И поверят словам?нужно видеть что покупаешь и что заказываешь.А так можно дать любое объявление--это же продажа воздуха!

Сорокин, 05.09.15 12:45:06 — Анату

Продажей не занимаемся.

Анат, 05.09.15 13:15:13 — Сорокину

Так а для чего рекламируете? Странно как то!

Ксения, 25.11.15 19:54:51 — Сорокину

Добрый день. Меня интересует ваш чертёж, как можно с вами списаться?

Совет, 26.11.15 08:59:17 — Ксения, 25 ноября 201

Координаты Сорокина есть в разделе "Консалтинг":

http://zolotodb.ru/news/11246

Александр Михайлович, 11.02.16 11:09:18 — Всем

Добрый день. Уже более 10 лет на болотах бурим обычным переделанным ручным рыболовным льдобуром (100 мм). Буровые штанги из 0.5 дюймовой трубы с переходниками под соединительный болт-палец (L=1 м). Состав бригады всего 2 человека (т-геолог и рабочий). Бурит рабочий, а при подъёме с глубины более 2 м подключается т-геолог. Обсадкой никогда не пользовались, бурили на болотах ХМАО и ЯНАО до 6 м. Вес бурового комплекта не более 10 кг.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Использование ручного бурения при геолого-разведочных работах»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "восемь прибавить 7":