Опыт бурения рыхлых техногенных отвалов на Ключевском месторождении золота

С 10 мая 2018 г. ООО «Байкалгеоразведка» производит бурение отвалов вскрышных пород в пределах Ключевского золоторудного месторождения в Забайкальском крае. Цель бурения — отбор проб для оценки содержания золота.

Отвалы накоплены с 1936 г., с момента начала отработки месторождения. Материал отвалов представлен как крупными глыбами размерами до 1,5 м, так и мелкощебенистой фракцией. Отмечается визуальная градация отвалов как по крупности материала, так и по степени его окисления, что связано со складированием вскрышных пород в разное время и с разных участков месторождения. Материал с поверхности отвалов не связан, рыхлый. По имеющимся данным ранее проведенного бурения, в пределах отвалов нижние горизонты отвалов обводненные и смерзшиеся. Материал отвалов заскладирован непосредственно на поверхности земли, каких-либо специальных мероприятий по подготовке лож отвалов не проводилось. Мощность отвалов достигает 50 метров.

Цель бурения — отбор проб с целью оценки содержания золота.

На основании анализа предыдущих буровых работ (RC-бурение и вращательное колонковое бурение), которые не удовлетворяли заказчика по качеству (низкий весовой выход керна), был применен пневмозабивной способ бурения.

Пневмозабивной способ бурения — это вращательное бурение обычным колонковым набором в комплекте с погружным пневмоударником, передающий энергию удара через колонковую трубу на специальную кольцевую твердосплавную коронку. При этом способе бурения разрушение породы осуществляется не по всей площади забоя, а по кольцу коронки. Отбуренный керн с частью истираемого коронкой шлама полностью попадает в колонковую трубу.

Бурение ведется станками УРБ-2Д3 с двумя палубными компрессорами и буровым насосом НБ-4.

Уже в ходе бурения наши специалисты уточнили фактические геолого-технические условия. В частности, выяснилось, что иногда материал отвалов напоминает поленницы из сложенных глыб и валунов, при бурении и деформации которых возникают прихваты бурового снаряда. Валуны и глыбы часто не связаны между собой (подвижные валуны). В ряде случаев разрез добавочно осложнен обводненностью, скорее всего сезонной. Бурение по таким породам из-за многочисленных пустот в «поленнице» сложенных глыб, большого количества обломочного материала, неустойчивых стенок скважин и обводненности оказалось затруднено. Применение пенообразующих промывочных агентов не дало должного эффекта (полностью уходит в пустоты), применение двойных колонковых труб также оказалось непродуктивным.

Чтобы как-то пройти этот разрез, мы применили многоэтажную конструкцию крепления скважин с использованием более широкого спектра диаметров бурения, начиная с диаметра 225 мм, далее 172, 151, 132, 112 и 93 мм. Также производился одновременный тампонаж бентонитовой и природной глиной, в отдельных сложных случаях применялся тампонаж полимерной смолой ТИМПАНАТ-100 с добавлением соли и бентонитового раствора. Все это производилось с применением системы ODEX (одновременная обсадка скважины с применением специальных раздвижных и сдвижных долот), т.к. разрез не позволяет применять обычный способ обсадки из-за постоянных вывалов, подвижных валунов в обводненных скважинах.

Несмотря на эти трудности, буровые бригады показали неплохой результат по качеству работ и удовлетворительный по производительности. По данным заказчика (лабораторных исследований), весовой выход керна составил до 90% (в среднем 78%), производительность достигала 800 метров бурения на станок в месяц.

Также заказчик отметил, что ранее примененный (2014) способ RC-бурения по отвалам Ключевского золоторудного месторождения, несмотря на хорошие показатели по скорости бурения, дал неудовлетворительные результаты по качеству работ — в среднем весовой выход керна составил 42% от максимально возможного расчетного. Попытки применить для разведки отвалов обычный колонковый способ бурения заказчик также посчитал неудачным ввиду большой стоимости метра бурения и плохо прогнозируемого результата.

Наша организация за много лет работы ни разу не сталкивалась с такими сложными условиями бурения разведочных скважин. Мы считаем, что это уникальный случай сочетания неблагоприятных горнотехнических условий, и выполнить здесь буровые работы можно было только пневмозабивным способом. Надеемся, наш опыт будет полезен другим разведочным организациям, занимающимся оценкой техногенных месторождений.