Производительность горных работ на россыпях постоянно увеличивается за счет применения все более мощной горной техники. Для обеспечения предприятий запасами песков соответственно должна увеличиваться скорость геологических работ. Для этого необходимы новые производительные буровые станки с возможностью качественного отбора геологических проб. На нашем предприятии было принято решение провести опытное бурение с применением RC-технологии.
Традиционно вот уже более полутора веков при разведке погребенных россыпей используется ударно-канатное бурение (рис. 1). Несмотря на стремительное развитие всех отраслей человекознания, бурение при изучении россыпей осталось неизменным, совершенствовались только буровые станки, да и то некардинально, и на смену паровому приводу пришли электродвигатели и портативные дизели.
Это объясняется большим разнообразием физсвойств изучаемых отложений: в одной скважине зачастую встречаются талики и мерзлота, условно «мягкие» пески, глины, галечники и прочные валуны, а на забое нередко скальный плотик. И несмотря на низкую производительность патриархальных «амурцев» и «бузулуков», замены им на станки, способные успешно проходить всё разнообразие пород аллювиальных россыпей, до сих пор нет.
В последнее годы в прессе все чаще стали появляться сообщения о применении при изучении рыхлых отложений так называемого RC (reverse circulation) бурения, широко применяемого при проходке скважин в коренных скальных породах для технологических целей и отбора геологических проб, когда нет необходимости в получении керна. Когда на нашем предприятии возникла необходимость доразведки россыпи, то, учитывая ее горно-геологические характеристики и ограниченность в сроках, было принято решение провести опытное RC-бурение.
Разбуриваемый разрез слόжен мерзлыми ледниковыми, водно-ледниковыми, аллювиальными и склоновыми маловалунистыми (до 5%) отложениями II–IV категорий по буримости. Породы плотика представлены слабометаморфизованными выветрелыми сланцами и песчаниками VI–VII категории. Глубина скважин — от 35 до 100 м.
Применявшаяся импортная установка RC-бурения смонтирована на двух трехосных вездеходах КамАЗ: на одном установлен буровой станок с дизелем привода (рис. 2), на втором — компрессор. Буровое оборудование и инструмент перевозились на автомобильном прицепе.
Бурение вели сплошным забоем погружным пневмоударником с рабочей частью диаметра 127–203 мм, армированным твердыми сплавами с использованием (что принципиально) двухтрубного става. В отличие от других способов пневмоударного бурения, где воздух нагнетается по трубе, а шлам выносится по затрубному зазору, в нашем случае воздух на забой подается по межтрубному пространству, а буровая мелочь (шлам) выдувается по внутренней трубе, что исключает потери шлама в полостях и трещинах стенок скважины и на ее устье.
На поверхности шлам из диффузора, закрывающего устье скважины, по армированному резиновому рукаву поступает в верхнюю часть циклона, где осаждается и хранится до отбора пробы.
На наших работах, используя известный российский метод проб и ошибок, была отработана следующая технология бурения.
Использовались коронки диаметром 146 мм, что практически соответствует 6" долоту станку УКБ, и это позволяло осуществлять проходку всего ствола скважин на глубину до 100 м одним диаметром.
Проходка скважины состоит из следующих последовательных операций:
- собственно бурение на длину рейса (обычно 0,5 м);
- подъем пневмоударника на 3–5 см над забоем и продувка скважины в течении 30–60 сек;
- отсоединение ведущей штанги и продувка трубопровода, подающего шлам из скважины в циклон в течении 30–60 сек;
- отбор пробы (опорожнение циклона от шлама) с обязательным визуальным контролем полноты освобождения циклона и зачистка его сжатым воздухом;
- соединение бурового снаряда, при необходимости наращивание бурового става новой штангой;
- проходка следующего рейса.
При работах специалисты предприятия столкнулись с серьезной проблемой: при проходке пород с высокой льдистостью резко уменьшилось количество шлама, поступающего в пробу. Было установлено, что под воздействием теплого воздуха и тепла, выделяемого при разрушении породы молотком, лед таял и переувлажнял шлам, который налипал на стенки циклона и шламопроводов. Эту проблему решили применением примитивных мероприятий по охлаждению воздуха (открыли жалюзи и створки компрессора, установили обдув ресивера, удлинили воздуховоды и уложили их на почву) и сокращением длины рейса до 0,25 м.
Фактическая скорость бурения по описанной выше технологии составила 50–100 м за 12-часовую смену, с учетом 1,5–2,0 часов на техобслуживание оборудования и устранение мелких неполадок. В месяц бурили 1,2–1,8 тыс. метров. Техническая скорость сильно зависела от количества отбираемых проб. Учитывая большое количество проб, их промывку проводили в лаборатории на базе участка.
На рис. 3 приведен разрез с данными по золотоносности, пройденный установкой RC-бурения.
Доводы «за» и «против» применения RC - бурения
|
ЗА |
ПРОТИВ |
|
1. Высокая скорость бурения и, как следствие, сокращение сроков полевых работ, что особенно актуально в районах с суровым климатом. Снижение стоимости буровых работ. |
1. Отрыв во времени процессов бурения и промывки проб, что приводит к отсутствию оперативной информации о золотоносности пород, что не позволяет контролировать добивку скважин и линий «по золоту», переходить на укороченные рейсы по пескам. |
|
2. Повышение качества промывки в следствие использования механических устройств и работы в стационарных условиях. |
2. Нет опыта разведки месторождений RC-бурением, что может вызвать проблемы при госэкспертизе запасов. |
|
3. Мобильность комплекса и возможность самостоятельного переезда на новую скважину без трактора. |
3. Дополнительные затраты средств и времени на заверку результатов бурения, приобретение аппаратов для промывки проб. |
|
4. Не требуется обеспечение техводой для бурения и промывки проб и ее подогрев. |
4. Нет опыта бурения талых обводненных разрезов. |
