Тема: Буримость горных пород. Буровые станки и технология бурения взрывных скважин. Буровой инструмент.

Буримость горных пород.

Цель бурения – создание в породном массиве скважин и шурфов. Бурение скважин – трудоемкий и дорогостоящий процесс, особенно в скальных и трудноразрушимых породах.

Эффективность бурения взрывных скважин определяется скоростью бурения, которая зависит от:

- сопротивления породы разрушению под действием бурового инструмента (основной фактор);

- вида и формы бурового инструмента, способа его воздействия на забой скважины (вращательное; ударно-вращательное и пр.);

- усилий и скорости воздействия бурового инструмента на забой скважины;

- диаметра скважины и ее глубины;

- способа, скорости и эффективности удаления из забоя скважины буровой мелочи, препятствующей разрушению породы.

Все перечисленные факторы определяют технологические параметры буровых станков, которые выбирают в соответствии с буримостью данной породы. Буримость породы зависит от бурового инструмента и других факторов, т.к. они определяют условия разрушения породы в забое скважины, характер развиваемых сминающих и скалывающих усилий, крупность и форму отделяемых от забоя частиц породы.

В качестве физико-технической основы сопоставления пород по буримости (зависящей только от свойств пород) принимается относительный показатель трудности бурения П_σ, устанавливаемый из следующих предпосылок:

1. Решающим фактором при разрушении породы посредством бурения являются предельные значения сопротивления пород различным видам напряжений П_а при сжатии σ_сж., сдвиге σ_сдв.. Сопротивление пород растягивающим усилиям σ_раст. для бурения можно не учитывать. При ударном бурении преобладает разрушение от усилий сжатия, при вращательном – от усилия скола. При относительной оценке пород по трудности бурения степень участия в разрушении сжимающих и скалывающих усилий можно принимать равной.

2. При определении скорости бурения трещиноватость породного массива можно не учитывать (она учитывается при определении показателей прочности породы по образцам).

3. Так как разрушение возможно только при постоянной очистке скважины от буровой мелочи, необходимо учитывать при оценке буримости плотность породы ν (кг/м³).

При указанных предпосылках П_σ (показатель трудности бурения) может быть определен из эмпирического выражения

П_σ=0,07·(σ_сж.+σ_сдв.)+0,7ν.

где ν – плотность породы, т/м³;

σ_сж – предел прочности горной породы на сжатие;

σ_сдв. – предел прочности горной породы на сдвиг.

Все горные породы в соответствии с величиной П_σ классифицируются на 25 категорий по буримости с подразделением их на 5 классов:

I класс – легкобуримые (П_σ=1÷5), категории 1 – 5;

II класс – средней трудности бурения (П_σ=5,1÷10), категории 6 – 10;

III класс – труднобуримые (П_σ=10,1÷15), категории 11 – 15;

IV класс – весьма труднобуримые (П_σ=15,1÷20), категории 16 – 20;

V класс –исключительно труднобуримые (П_σ=20,1÷25), категории 21 – 25;

Породы с показателем П_σ>25 относятся к внекотигорийным.

Использование показателя упорядочивает и облегчает технологические расчеты буровых установок, их мощности, режима и технической скорости бурения в конкретных горно-геологических условиях.

Буровые станки и бурение взрывных скважин. Буровой инструмент.

(См. справочник стр. 160-176).

Лекция 5