Обоснование оптимальных параметров процесса бурения геологоразведочных шурфов в моренных отложениях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.14, кандидат технических наук Грабчак, Вячеслав Леонидович

• Грабчак, Вячеслав Леонидович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Грабчак, Вячеслав Леонидович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРАКТИКИ И НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ БУРЕНИЯ ШУРФОВ.

1. Практика проходки шурфов.

2. Научные исследования в области бурения шурфов.

ГЛАВА II. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ.

1. Теоретические основы моделирование процесса бурения при проходке шурфов.

2. Обзор буровых установок, предлагаемых для внедрения.

3. Келли-технология.

4. Бурение шнеком.

5. Бурение ковшовыми бурами.

6. Бурение с отбором керна.

7. Расчет выигрыша во времени сооружения шурфов и скважин большого диаметра при применении установок, использующих келли-технологию.

8. Технология проходки шурфов в валунногалечниковых отложениях.

ГЛАВА III. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК В ГЕОЛОГОРАЗВЕДКЕ.

1. Пример расчета экономической эффективности внедрения келли-технологии.

2. Сметно-финансовый расчет стоимости работ, проводимых с использованием буровой установки Wirth ECOdrill-22SV.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование оптимальных параметров процесса бурения геологоразведочных шурфов в моренных отложениях»

Сегодня наша страна проходит сложный период наращивания экономики, борется за улучшение качества жизни своих граждан, за увеличение конкурентоспособности отечественной продукции, за соблюдение интересов отечественных товаропроизводителей в ближнем и дальнем зарубежье.

На повестке стоят такие вопросы, как вступление России во Всемирную Торговую Организацию и удвоение объема валового внутреннего продукта.

В XXI веке в мире будет продолжаться рост потребления минерально-сырьевых и энергетических ресурсов, в связи с чем горнодобывающая промышленность должна будет продолжать удовлетворять растущий спрос, для чего необходимо увеличение числа открываемых и эксплуатируемых месторождений полезных ископаемых. Западными экспертами прогнозируется, что в последующие 50 лет объемы горно-добычных работ возрастут по меньшей мере в 5 раз, главным образом за счет новых месторождений с переработкой руд по уже известным технологиям, поскольку рециклинговые технологии не смогут в полной мере удовлетворить растущее потребление.

В приоритеты государственной политики в области недропользования также входят такие пункты, как определение категорий участков недр для эффективного применения соглашений о разделе продукции; превышение объемов воспроизводства запасов полезных ископаемых (либо, по крайней мере, основных видов минерального сырья) над объемами их добычи.

Естественно, что превышение прироста запасов полезных ископаемых над объемами их добычи невозможно без интенсивной разведки как новых перспективных районов, так и существующих месторождений. А интенсивная, экономически целесообразная разведка, в свою очередь, невозможна без использования современной техники и передовых технологий.

Данная работа посвящена анализу возможности внедрения так называемой «келли-технологии» в геологоразведку в области сооружения разведочных шурфов и скважин большого диаметра. Применение буровых станков, оснащенных келли-штангами, является инновационным для геологоразведки и пока что мало освещено.

В ноябре 2004 года Министерством природных ресурсов РФ и Федеральным агентством по недропользованию разработана «Долгосрочная государственная программа изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России до 2020 года». В случае ее реализации планируется достигнуть уровня воспроизводства минерально-сырьевой базы, соответствующее началу 80-х годов.

Предусмотренные в программе работы должны обеспечить прирост ценности недр России при повышении эффективности геологоразведочных работ.

В связи с наметившимся процессом увеличения строительных работ (в особенности дорожного строительства) большую актуальность приобретает увеличение запасов сырья для производства щебня. Обычно речь идет о валунногалечниковых отложениях моренного происхождения. При разведке этих месторождений (так же как и при разведке золота) необходимо проходить значительное количество шурфов, обеспечивающих показательные технологические пробы. Целью данной работы является разработка рекомендаций по повышению эффективности бурения шурфов в валунногалечниковых отложениях. В процессе работы получены ранее неизвестные зависимости и закономерности процессов бурения, позволяющие дать дополнительные рекомендации по увеличению эффективности процессов механизированной проходки шурфов.

В апреле 2007 года был озвучен набор политических и экономических тезисов, получивший известность, как «План Путина», который, в частности, предусматривал «дальнейшее укрепление экономических и правовых барьеров на пути неэффективного использования природных богатств».

Реализация данных программ представляется особенно актуальной на фоне разворачивающегося мирового финансового и экономического кризиса, делающего особенно острой проблему эффективного использования минерально-сырьевых ресурсов. Неэффективное использование минеральных ресурсов ведет к повышению операционной стоимости добычи и увеличению конечной стоимости добываемого сырья, снижая тем самым его конкурентоспособность на мировом рынке. Такая ситуация ведет к снижению прибыльности российских горно-добывающих и обрабатывающих предприятий и снижению налогооблагаемой базы, сокращению числа рабочих мест и, как результат, общему ухудшению уровня жизни населения.

В свете всего вышесказанного, увеличение эффективности использования запасов минерального сырья представляется первоочередной задачей горной промышленности. Одним из важнейших составляющих в этом процессе является детальная доразведка имеющихся запасов и перевод в более высокие категории, что немыслимо без детальной и кропотливой работы с пробами значительных объемов, наиболее эффективным способом получения которых во многих случаях является проведение разведочных шурфов.

Заключение диссертации по теме «Технология и техника геологоразведочных работ», Грабчак, Вячеслав Леонидович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Доказано, что эффективное бурение шурфов может осуществляться станками строительного ряда типа Wirth Ecodrill-22SV.

2. Для бурения шурфов глубиной свыше 7 метров рекомендуются установки, снабженные келли-штангой.

3. Крутящий момент при бурении в валунногалечниковых отложениях резко меняется в течение рейса. При встрече с крупными валунами он может возрастать в 5-6 раз, что составляет 15000-20000 Нм.

4. Установлена зависимость скорости бурения от геометрических размеров встречающихся валунов.

5. Установлена зависимость скорости проходки шурфов от параметров келли-технологии.

6. Установлены параметры режимов бурения кольцевым забоем в зависимости от конструктивных особенностей келли-штанг.

7. Определены технологические и технические параметры установок для бурения шурфов в валунногалечниковых отложениях и разработаны режимы бурения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Грабчак, Вячеслав Леонидович, 2009 год

1. Bauer каталог оборудования. 1997.

2. Davies D/С/ Metalliferons minerals and mining. London, Closby Lockwood son, 1892.

3. Абезгауз В.Д. Режущие органы машин фрезерного типа для разработки горных пород и грунтов. Машиностроение, 1965.

4. Алабужев П.Н. и др. Теория подобия и размерности. Моделирование. Высшая школа, 1968.

5. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Исследования взаимодействия горной породы и инструмента при ударном разрушении. ИГД, 1967.

6. Атекин А.К., Кардыш В.Г., Бухаров Н.Н. Зарубежные шнековые станки для бурения геологоразведочных скважин. ОНТИ ВИЭМС, 1958.

7. Баловнев В.И. Физическое моделирование резания грунтов. 1969.

8. Башкатов Д.Н., Олоновский Ю.А. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин. Недра, 1968.

9. Башкатов Д.Н., Олоновский Ю.А. Экспериментальные исследования по усовершенствованию технологии шнекового бурения. Бюллетень научно-технической информации. ОНТИ ВИЭМС, №2 (55), 1965.

10. Брылов С.А., Грабчак Л.Г. и др. Охрана окружающей среды. М., Высшая школа, 1985.

11. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Кабанцев А.И. Бурение скважин большого диаметра установкой ЛБУ-50. Разведка и охрана недр, № 7, 1973.

12. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Куличихин Н.И., Олейник В.В. Бурение скважин большого диаметра. ВИЭМС, 1973.

13. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Несмотряев В.И. Колонковый снаряд для проходки шурфов. Геология и разведка, № 9, 1973.

14. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Плохих В.А. Пути совершенствования шнековых шурфобуров. Геология и разведка, № 3, 1973.

15. Брылов С.А., Куличихин Н.И., Грабчак Л.Г., Олейник В.В., Попов А.Н., Плохих В.А., Рвачев В.М. Технология бурения скважин большого диаметра. Изв. вузов, Геология и разведка, № 4, 1972.

16. Бугаков Ю.Д. Развитие техники и технологии буровых работ. Разведка и охрана недр, № 8, 1984.

17. Ветров Ю.А. и др. Разрушение прочных грунтов. Будивельник, 1973.

18. Гавриленко В.М. и др. Рекомендации по бурению скважин большого диаметра роторным способом с обратной промывкой. Москва, 1970.

19. Глинский Б. А. и др. Моделирование как метод научного исследования. 1965.

20. Головин А.В., Карпиков А.П., Павлов А.Б. Буровые установки для проходки горноразведочных восстающих выработок. Геология и разведка, № 6, 1999.

21. Гольдман Е.Л. и др. Экономика геологоразведочных работ. М., Руда и металлы, 2000.

22. Грабчак Л.Г. Бурение шурфов. Цветметинформация, 1973.

23. Грабчак Л.Г. Горноразведочные работы. М., Высшая школа, 2003.

24. Грабчак Л.Г. и др. Горнопроходческие работы. Высшая школа, 2003.

25. Грабчак Л.Г. Моделирование процесса разрушения горных пород. Геология и разведка, № 6, 1967.

26. Грабчак Л.Г Экономическая эффективность бурового способа проходки шурфов. ВИЭМС, 1973.

27. Грабчак Л.Г., Башкатов Д.Н. Технология бурения скважин как научная дисциплина, ее предмет, содержание и место в горной науке. Методика и техника разведки. № 5, 1995.

28. Грабчак Л.Г., Брылов С.А. Проведение горноразведочных выработок. Высшая школа, 1988.

29. Грабчак Л.Г., Брылов С.А., Комащенко В.И. Горно-разведочные буровые работы. Недра, 1989.

30. Грабчак Л.Г., Брылов С.А., Федорченко В.А. Транспорт при геологоразведочных работах. М., Недра, 1992.

31. Грабчак Jl.Г., Жиленко Н.П. Опыт ликвидации аварий при бурении стволов. ЦБНТИ, № 1 (91), 1974.

32. Грабчак Л.Г., Кабанцев А.И. Зависимость скорости бурения шурфа шнекобуром от осевого давления. ВИЭМС, 1970.

33. Грабчак Л.Г., Козловский А.А. Минерально-сырьевой потенциал и национальная безопасность России. Геология и разведка, № 6, 1996.

34. Грабчак Л.Г., Кузовлев Б.Н. Методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Процессы горных работ». МГРИ, 1984.

35. Грабчак Л.Г., Кузовлев Б.Н. О внедрении бурового способа. Геология и разведка. № 11, 1987.

36. Грабчак Л.Г., Малышев Ю.Н. и др. Проведение горноразведочных выработок и основы разработки месторождений полезных ископаемых. М., Издательство академии горных наук, 1997.

37. Грабчак Л.Г., Несмотряев и др. Горнопроходческие машины и комплексы. М., Недра, 1990.

38. Грабчак Л.Г., Плохих В.А., Кабанцев А.И. Бурение разведочных шурфов. Разведка и охрана недр, № 4, 1972.

39. Грабчак Л.Г., Плохих В.А., Попов А.Н., Олейник В.В. Опыт бурения скважин большого диаметра установкой ЛБУ-50. Сборник Специальные работы в промышленном строительстве, сер. V, вып. 3(69), 1972.

40. Грабчак J1.Г., Попов А.Н. Затраты мощности на бурение шурфов шнековыми бурами. Геология и разведка, № 4, 1974.

41. Грабчак Л.Г., Попов А.Н., Федорченко В.А. Опыт бурения шурфов. ВИЭМС, № 5, 1973.

42. Грабчак Л.Г., Попов А.Н., Федорченко В.А. Экспериментальные исследования процесса бурения шурфов шнековыми бурами. Изв. вузов. Геология и разведка, 1973.

43. Грабчак В.Л. Возможности применения буровых установок, использующих технологию келли-штанг для проходки геологоразведочных шурфов. «Всероссийская конференция конкурс студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России».

44. Грабчак В.Л. Применение установок, использующих технологию келли-штанг для бурения разведочных шурфов. Геология и разведка», № 5, 2007.

45. Грабчак В.Л. Результаты экспериментальных исследований бурения шурфов в валунногалечниковых отложениях. Геология иразведка, № 1, 2009.

46. Грабчак В.Л. САПР Компас в учебном процессе и на производстве. «Молодые наукам о земле», Москва, МГГРА, 2002.

47. Добровольский Г.Б. Крепление скважин большого диаметра. М., Недра, 1988.

48. Дудкевич А.Г. Совершенствование технологии бурения скважин большого диаметра литым инструментом со сменными породоразрушающими элементами. Автореф.диссерт. к.т.н., МГРИ, М., 1988.

49. Дьячук В.В. Разработка оптимальной конструкции забойного привода для проходки скважин большого диаметра. Автореф.диссерт. на соиск.уч.ст.к.т.н. (ВНИИ буровой техники ВышеБТ), М., 1989.

50. Зеленцов О.В., Ребрик Б.М. Применение самоходных буровых станков для проходки шурфов в скальных породах при инженерных изысканиях. В сб. Материалы научно-технической конференции по инженерным изысканиям, 1967.

51. Иванов В.П. Бурение скважин большого диаметра. Углетехиздат, 1947.

52. Калинин А.Г. и др. Технология бурения разведочных скважин. М., Техника, 2004.

53. Калинин А.Г., Ганджумян Р.А., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин. М., Недра, 2005.

54. Карпиков А.П., Кузовлев Б.Н., Толмачев А.В. Бурение горноразведочных и технических выработок. М., МГИУ, 2003.

55. Карпиков А.П., Федорченко В.А., Морозов М.Ю., Яшин В.П. Буровой способ сооружения свай в строительстве. Геология и разведка, № 3, 1999.

56. Козловский А.Е. Оптимизация процесса бурения: структура и элементы управления). М., 2000.

57. Козловский Е.А., Тумаркин Г.Д., Ефремов К.В. и др. Применение математических методов планирования эксперимента для определения оптимальных режимов бурения. Геология и разведка, № 3, 1971.

58. Кренделев В.П., Минаков В.М., Орьев В.А. Совершенствование техники бурения скважин при разведке россыпных месторождений. Разведка и охрана недр, № 10, 1986.

59. Куличихин Н.И., Грабчак Л.Г. и др. К вопросу о выборе рациональной формы инструмента при бурении шурфов в крепких породах. Геология и разведка, № 5, 1972.

60. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений, 1962.

61. Лыхин П.А. Тоннелестроение и бурение шпуров и скважин в XIX и XX вв., Екатеринбург, 2002.

62. Макаров С.Д. Разработка и совершенствование методовэкономической оценки уровня механизации горно-разведочных работ. Автореф.диссерт. к.э.н., МГРИ, М., 1987.

63. Методы и средства бурения скважин большого диаметра на подземных горных работах при добыче радиоактивных и редкоземельных руд. (Бажан А.И. и др.). М., ЦНИИатоминформ, 1982.

64. Минаков В.М., Крыжановский С.А., Морозов И.В., Степанов П.М. Бурение скважин большого диаметра в многолетнемерзлых россыпях. Разведка и охрана недр, № 1, 1985.

65. Минаков В.М., Морозов И.В. Влияние температурного режима в скважинах большого диаметра на бурение и качество опробования при разведке мерзлых россыпей. Геология и разведка, № 3, 1991.

66. Минаков В.М., Морозов И.В., Крыжановский С.А., Катыженков В.А. Бурение скважин большого диаметра в многолетнемерзлых породах установкой УБМ-20А. Разведка и охрана недр, №». 1986.

67. Неплевский М.О. Обоснование оптимальных параметров процесса бурения скважин большого диаметра в осадочных породах шнеком накопительного типа. Автор.диссрт. к.т.н., МГГРУ, М., 2003.

68. Несмотряев В.И. Исследование процесса резания одиночными резцами на эквивалентном материале.

69. Несмотряев В.И., Грабчак J1.Г. Моделирование поляризационно-оптическим методом процесса резания породы при бурении. Геология и разведка, № 6, 1968.

70. Особенности бурения верхних интервалов глубоких скважин большого диаметра в сложных горно-геологических условиях (Близнюков В.Ю.), Газпром, 1995.

71. Поляков В.Н. Системные решения технологических проблем строительства скважин. М., Недра, 2003.

72. Применение установок, использующих технологию келли-штанг для бурения разведочных шурфов. «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых», Москва, МГГРУ, 2006.

73. Разведочное бурение. Учебн. пособие.(Камышин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М., Соловьев Н.В., М., Недра, 2000).

74. Ребрик Б.М. Анализ современного состояния буровых работ на инженерных изысканиях. Госстрой РСФСР, Информационный бюллетень, №2, 1965.

75. Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин. Справочник. М., Недра, 1990.

76. Сильченко Ю.А. Совершенствование конструкции и технологии крепления скважин большого диаметра. Автореф.дисс. к.т.н., Новочеркасск, 2003.

77. Сироткин А.О. Разработка технологии бурения колонковых скважин большого диаметра при разведке мерзлых россыпей. Автореф. Диссерт. на соиск.уч. ст. к.н.т. М., (МГРИ).

78. Соловьев Н.В., Башкатов Д.Н. Ресурсосберегающие технологии бурения геологических скважин. Геология и разведка, № 1, 1988.

79. Терминологический словарь по бурению скважин. Российское геологическое общество. М., Геоинформмарк, 2005 г.

80. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин, 1966.

81. Финни Д. Введение в теорию планирования эксперимента. Наука, 1970.

82. Харев А.А., Несмотряев В.И. Охрана труда на геологоразведочных работах. М., Высшая школа, 1987.

83. Чуносов В.В. Исследование и совершенствование технических средств для бурения инженерно-геологических скважин большого диаметра. Авторфер.диссерт.на соиск.уч.ст.к.т.н., М., 1981.

84. Эйгенсон Л.С. Моделирование. Советская наука, 1952.