Технологические режимы бурения
МЕТОДИКА РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ
И подведение залупы к носу
По сложности геологического строения рассматриваемый участок соответствует первой группе по «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых».
В соответствии с геологическим заданием на разведку участка «Междуречье» предусматривается решение следующих задач: уточнение угленосности, гипсометрии, строения и мощности угольных пластов; изучение качества и технологических свойств угля, определение марочного состава угля; изучение физико-механических свойств горных пород и угля; изучение природной газоносности, гидрогеологических и горнотехнических условий, изучение тектонического строения участка, изучение состава и содержания малых и токсичных элементов в угле. Перечисленные задачи предусматривалось решать бурением колонковых скважин. В состав геологоразведочных работ также включены геофизические (комплекс ГИС) и лабораторные исследования.
4.1. Буровые работы
Основным видом геологоразведочных работ на всех стадиях и в различные периоды разведок являлось механическое колонковое бурение скважин, расположенных на разведочных линиях, ориентированных вкрест простирания угленосной толщи.
Бурение колонковых скважин проектируется по разведочным профилям, обеспечивающим получение разведанных запасов угля пласта III для промышленного освоения категорий А, В и С1. Расположение скважин на профилях должно было обеспечивать получение перекрытого разреза угленосных отложений от пласта I до пласта III. Размещение скважин, их глубина и плотность сети определяются с учетом особенностей геологического строения месторождения, сложности условий залегания и степени выдержанности морфологии угольных пластов и качества углей. На угольных месторождениях при наклонном и сложноскладчатом залегании пород скважины располагаются в профилях, ориентированных вкрест простирания продуктивной толщи. Пласт III, намеченный к отработке, является выдержанным. В соответствии с «Классификацией запасов месторождений…» [26] получение запасов категорий А и В предусматривает вскрытие полезного ископаемого выработками в плоскости пласта выдержанной морфологии на разведочных линиях с ориентировочными расстояниями между ними 600-1200 м, а между скважинами на линиях до 300 м. Для получения запасов категории С1 рекомендуемые расстояния между разведочными линиями в тектонически однородных блоках составляют до 2 км, а между скважинами на линиях – до 1000 м.
Бурение скважин будет производиться на 10-ти линиях, ориентированных вкрест простирания угленосных отложений: 5(IV), 4(VIII), V, 3(IX), VI(VII), 2, Безводная, 1, Сибиргинская, VIII(XIII). Расстояние между линиями от 230 до 630 м. На линиях скважины расположены на расстоянии 160-480 м. В восточной части разведочной линии 5(IV), на участке вне лицензионного контура расстояние между скважинами до 40 м. Здесь скважины пробурены в ранние периоды разведки, пластопересечения с низким выходом керна, либо не каротированы, поэтому запасы выделены в блоке 30 по пласту III категории С1.
Всего на участке «Междуречье» проектируется пробурить 38 скважин объемом 15722 м. Сформированная разведочная сеть с учетом пробуренных ранее скважин позволит получить разведанные запасы угля пласта III высоких категорий 70% и категории С1.
Размещение буровых линий и проектные разрезы показаны на геологических планах и разрезах. Посредством сгущения разведочной сети будет достигнута ее плотность, позволяющая детально изучить особенности геологического строения участка и оценить запасы угля по участку. Подсчет запасов каменного угля по участку будет произведен в границах, обоснованных в «ТЭО…» с выделением запасов в лицензионном контуре.
Горно-геологические условия определяются рядом факторов. Одним из основных являются физико-механические свойства вмещающих пород. По эксплуатационным данным, породы основной кровли пласта III склонны к зависанию и блочному обрушению; непосредственная (активная) кровля обрушается с предварительным зависанием за линией очистного забоя.
Основная кровля пласта III на оцениваемом участке прогнозируется как трудно- и среднеобрушающаяся. Непосредственная кровля осложнена ложной кровлей и зоной размыва пласта, прогнозируется как среднеустойчивая и устойчивая. Почва пласта в северо-западной части участка прогнозируется как склонная к пучению, на большей части участка – несклонной.
Основная кровля I пласта относится к среднеобрушающемуся типу по всей территории участка, непосредственная – среднеустойчивая, реже встречается неустойчивая кровля. В центральной и северной частях участка прогнозируется распространение непосредственной почвы склонной к пучению. Отрицательное влияние на ведение эксплуатационных работ будет оказывать эндогенная трещиноватость пород кровли и почвы, обусловившая развитие ложной кровли и почвы.
Горно-геологические условия ожидаются усложненными в зонах развития дизъюнктивных нарушений, возможны дополнительные разрывные нарушения, не вскрытые геологоразведочными скважинами.
Глубины скважин проектируются от 183 до 650м.
Распределение объемов бурения по разведочным линиям с указанием группы скважин и целевого назначения приведено в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
| № | № скважины | Глубина, м | Керновое бурение | Назначение скважины |
| 8,6 | разведочная | |||
| 8,72 | разведочная | |||
| 8,68 | разведочная | |||
| 9,2 | разведочная | |||
| 8,6 | разведочная | |||
| 8,78 | разведочная | |||
| 8,79 | разведочная | |||
| 8,8 | разведочная | |||
| 9,76 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 0,82 | разведочная | |||
| 9,45 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 9,36 | разведочная | |||
| 9,34 | разведочная | |||
| 9,04 | разведочная | |||
| 8,62 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 9,12 | разведочная | |||
| 0,6 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 7,86 | разведочная | |||
| 8,44 | разведочная | |||
| 9,71 | разведочная | |||
| 9,31 | разведочная | |||
| 0,8 | разведочная | |||
| 9,03 | разведочная | |||
| 8,98 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 8,93 | разведочная | |||
| 0,83 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 0,6 | разведочная | |||
| 0,85 | разведочная | |||
| 0,85 | разведочная | |||
| Средняя мощность | 413,7 | 5,36 | ||
| 0-300 | ||||
| 0-500 | ||||
| 0-800 | ||||
| ИТОГО |
Из других горно-геологических и горнотехнических факторов, осложняющих эксплуатационные работы, следует отметить напряженный газовый режим при вероятном возникновении суфлярных газовыделений в горные выработки. Угольные пласты находятся в метановой зоне.
Мощность зоны газового выветривания угольных пластов определяется конфигурацией рельефа местности и изменяется от 80 до 90 м в пониженных участках рельефа до 300-325 м на водоразделах. Поверхность метановой зоны отмечается вблизи абсолютных отметок +235 - +250 м. Метаноносность угольного пласта III возрастает с глубиной, достигая значения 23-29м3/т с.б.м. на горизонте -150 м (абс.). Наличие тектонических нарушений, не имеющих выхода на поверхность, может представлять особую опасность.
Угольные пласты являются склонными к горным ударам и относятся к угрожаемым по горным ударам с глубины 150 м от поверхности. Угли пластов опасны по угольной пыли и склонны к самовозгоранию, вмещающие породы по содержанию свободной двуокиси кремния силикозоопасны. Следует отметить напряженный геотермический режим, возможность активизации сейсмических процессов.
4.2.1. Техника и технология буровых работ
4.2.1.1 Определение минимально допустимого диаметра скважины
Месторождение относится к I группе сложности геологического строения, учитывая это допустимый минимальный диаметр керна составляет – 28 мм. Принимаем минимальный диаметр керна 40 мм [35 стр17, табл. 2.1.].
4.2.1.2 Геолого-технические условия бурения
Усреднённый геологический разрез по разведочным скважинам принимаем следующий:
1 (0,0 - 20,0 м). - Песчаник – VII категория по буримости;
2 (20,0–90,0 м).- Алевролит – VI категория по буримости;
3 (90,0–92,9м). - Песчаник – VII категория по буримости;
4. (92,9-110,1 м). - Алевролит– VI категория по буримости;
5. (110,1–115,5 м). - Песчаник – VII категория по буримости
6. (115,5-120,2 м). - Алевролит– VI категория по буримости
7. (120,2-123,0 м). - Аргиллит– V-VI категория по буримости;
8. (123,0 – 124,3 м). – Переслаивание песчаника с алевролитом –VI категория по буримости;
7 (124,3–147,9 м). – Аргиллит V-VI категория по буримости;
8 (147,9–149,6 м).– Алевролит VI категория по буримости;
9. (149,6-157,1 м).– Алевролит VI категория по буримости
10. (157,1- 176,6 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости;
11 (176,6-187,5 м).– Алевролит VI категория по буримости;
12 (187,5–197,5 м).– Аргиллит V-VI категория по буримости;
13. (197,5-207,5м).– Переслаивание алевролита с песчаником VI категория по буримости;
14 (207,5-252,8 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости;
15 (252,8-261,6м).– Переслаивание алевролита с песчаником VI категория по буримости;
16 (261,6 – 262,2 м).– Алевролит VI категория по буримости;13 (262,2 – 265,7 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
17 (265,7 – 305,2 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости;
18 (305,2 – 308,2 м).– Алевролит VI категория по буримости;
19 (308,2-342,8 м).– Переслаивание алевролита с песчаником VI категория по буримости;
20 (342,8 – 347,2 м).– Алевролит VI категория по буримости;
21 (347,2- 349,2 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
22 (349,2 – 355,9 м).– Алевролит VI категория по буримости;
23 (355,9 – 369,8 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
24 (369,8 – 375,6 м).– Конгломерат VI категория по буримости;кон
25 (375,6 – 391,6 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
26 (391,6 – 394,4 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
27 (394,4 – 402,8 м).– Алевролит VI категория по буримости;
28 (402,8 – 404,7 м).– Уголь IV категория по буримости;
29 (404,7 – 408,6 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
30 (408,6 – 413,7 м).– Конгломерат VI категория по буримости;
31 (413,7 – 414,7 м) - Аргиллит V-VI категория по буримости;
32 (414,7 – 419,1 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
33 (419,1 – 420,6 м).– Аргиллит V-VI категория по буримости;
34 (420,6 – 425,0 м).– Песчаник VII-VIII категория по буримости
35 (425,0 – 439,8 м).– Алевролит VI категория по буримости;
36 (439,8 – 443,1 м).– Аргиллит V-VI категория по буримости;
37 (443,1 – 449,4 м).– Алевролит VI категория по буримости;
38 (449,4 -457,8 м).– Уголь IV категория по буримости;
39 (457,8-460,8 м).– Алевролит VI категория по буримости;
40 (460,8 – 470,0м).– Аргиллит V-VI категория по буримости;
При бурении скважин возможны следующие осложнения по интервалам:
0–20,0 м – зона коры выветривания, при бурении сопровождается поглощением промывочной жидкости, вывалами пород и заклинивании инструмента. Необходимо запроектировать колонну обсадных труб до 22 м. и произвести закрепление башмака колонны гипсоцементной смесью.
20,0–470,0 м – интервал сложен устойчивыми породами, осложнений при бурении не вызывает.
4.2.1.3 Конструкция скважины
Бурение разведочных скважин будет осуществляться буровыми установками УКБ-5, на базе станка СКБ-5.
Забурка разведочных скважин будет производиться на глубину 22,0 м алмазными коронками типа hero-3 комплексом ССК. Далее, этот интервал перекрывается обсадными трубами диаметрами 89 мм, с посадкой башмака на гипсоцементную подушку мощностью не менее 0,5 м. До нижней границы распространения коры выветривания (20 м + 2 м перебур) бурение будет осуществляться коронкой 93 мм.
Дальнейшее бурение до проектной глубины планируется осуществлять комплексом ССК-NQ с алмазными коронками типа NQ hero-7, диаметром 76 мм до конечной глубины. В качестве промывочной жидкости применяется раствор с вязкостью 24-25сек и удельным весом 1,05-1,15 г/см3.
| Ø89 |
| Ø76 |
| 2 22 |
| Ø93 |
Рис. 4.2. Конструкция типовой скважины
Буровой станок
Станок СКБ-5, которым оснащаются установки УКБ-5П, предназначен для колонкового геологоразведочного бурения вертикальных и наклонных скважин на твёрдые полезные ископаемые в различных геолого-технических и климатических условиях.
Буровой станок СКБ-5 (рис. 4.1) является шпиндельным станком моноблочной компоновки с продольным расположением лебедки и системой гидравлической подачи бурового инструмента. Объединяющим элементом конструкции станка, на котором собраны все узлы станка, служит корпус коробки передач. На корпусе установлены: вращатель, лебедка, тормоза спуска и подъема, фланцевый электродвигатель привода станка и муфта сцепления.
Техническая характеристика буровой установки УКБ-5П приведена в таблице 4.4.
Таблица 4.4.
Техническая характеристика бурового станка СКБ-5
| Параметры | СКБ-5 |
| Глубина бурения бурильными трубами, м: | |
| -стальными диаметром 68 мм | |
| -стальным диаметром 50 мм | |
| -легкосплавными диаметром 54 мм | |
| Начальный диаметр бурения, мм | |
| Конечный диаметр бурения, мм: | |
| -при глубине скважины 500 м | |
| -при глубине скважины 800-1200м | |
| Частота вращения шпинделя (прямой и обратный ход), об/мин | 120; 257; 340; 407; 539; 715; 1130; 1150 |
| Частота вращения шпинделя при установке съемного редуктора для гидроударного бурения (прямой и обратный ход), об/мин | 19; 40; 53; 63,5; 84; 111;176; 234 |
| Максимальная грузоподъемность лебедки, кгс | |
| Мощность приводного электродвигателя, кВт | |
| Габаритные размеры станка, мм | 1830х1875х880 |
Корпус коробки передач имеет в своей нижней части направляющие, скользящие по верхней опорной поверхности рамы, которая крепится с помощью анкерных болтов к основанию буровой установки или какому-либо фундаменту.
Предназначен для вращательного колонкового бурения вертикальных и наклонных скважин на твердые полезные ископаемые.
Конструктивные особенности бурового станка СКБ-5:
-широкий диапазон регулирования частоты вращения шпинделя и барабана лебедки;
-автоматический перехват бурового снаряда в процессе бурения без остановки вращения;
-возможность применения высокопроизводительного гидроударного бурения и извлечения керна съемным керноприемником;
-высокая оснащенность станка контрольно-измерительной аппаратурой;
-полное соответствие требованиям техники безопасности;
-соответствие современным требованиям промышленной эстетики и эргономики.
Рис. 4.1. Буровой станок СКБ-5
1 - станина; 2 - электродвигатель; 3 - рукоятка тормоза подъема; 4 - рукоятка тормоза спуска; 5 - рукоятка переключения передач; 6 - рукоятка включения лебедки; 7 - рукоятка включения вращателя; 8 - вращатель; 9 - рукоятка выключения муфты сцепления; 10 -коробка передач с муфтой сцепления; 11 - лебедка.
Буровой насос НБ4-320/6
Большинство способов бурения требует промывки скважин в процессе её углубки. Основным назначением промывки является удаление с забоя и из ствола скважины продуктов разрушения горных пород и бурового инструмента, охлаждение ПРИ, поддержание устойчивого состояния стенок скважины. Подача промывочной жидкости в скважину в процессе её промывки осуществляется при помощи насосов, которые входят в состав буровой установки.
Установка НБ4-320/63 предназначена для перекачивания воды, глинистого раствора плотностью 1400 кг/м3 и вязкостью до 60 с по СПВ-5, а также цементных растворов и тампонажных смесей.
Установка обеспечивает эффективную промывку скважин глубиной 1500-2000 м при бурении алмазными коронками и шарошечными долотами геологоразведочного стандарта с применением снарядов со съемными керноприёмниками ССК-59, ССК-76, КССК-76, гидроударных машин, комплекса для бурения с гидротранспортом керна.
Насосная установка состоит из насоса, электродвигателя, рамы под насос и рамы под двигатель. Рамы соединены между собой болтами. Вращение от двигателя передаётся насосу клиноременной передачей с помощью ремней типа В-2800Т.
Насос – реверсивный, плунжерный, трёхскоростной, горизонтальный, с прямоточной гидравлической частью. Внутри приводной части помещены трёхступенчатая коробка скоростей и кривошипно-шатунные механизмы. Детали и механизмы приводной части смазываются с помощью плунжерного масляного насоса, приводимого в действие эксцентриком коленчатого вала.
Внутри гидравлического насоса находятся клапаны и седла. Клапаны – тарельчатые с резиновым протектором, нагружены цилиндрическими витыми пружинами. К корпусу гидравлической части прикреплены три быстросъемных узла “сальник с плунжером”. Плунжеры в этих узлах уплотнены резиновыми манжетами. При износе плунжеров до диаметра, при котором резиновые их более не уплотняют, можно использовать сальниковую набивку 13*13. Плунжеры насоса выполнены из стали с твёрдым хромированием. С ползунами кривошипно-шатунных механизмов плунжеры соединены при помощи быстросъёмных хомутов. Такое соединение обеспечивает оперативную сборку-разборку узла “сальника с плунжером”. На замену узла требуется не более 20 мин.
Насос снабжён пружинным предохранительным клапаном, седло и наконечник которого изготовлены из твёрдого сплава ВК-6М, что обеспечивает длительный срок службы их при перекачке абразивной жидкости. Для контроля за давлением имеется манометр, который смонтирован на гибком бронированном шланге и располагается в удобном для наблюдения месте. Манометр имеет систему защиты от проникновения в него перекачиваемой жидкости.
Таблица 4.5
Техническая характеристика бурового насоса НБ4-320/63
| Параметры | НБ4-320/63 |
| Производительность, л/мин | 32; 55; 88; 125; 180; 320 |
| Рабочее давление, МПа | 6,3; 6,3; 6,3; 6,3; 5,5; 3,0 |
| Высота всасывания жидкости, м | до 5 |
| Число плунжеров | |
| Частота вращения коленчатого (эксцентрикового) вала, об/мин | 95; 140; 260 |
| Диаметр плунжеров, мм | 45; 80 |
| Длина хода плунжера, мм | |
| Двигатель привода насоса: Тип Мощность, кВт | А72-6 |
| Масса с двигателем, кг | |
| Максимальная глубина скважин, м | |
| Габаритные размеры собственно насосной части, мм | длина 945 ширина 610 высота 400 |
Буровая мачта БМТ-5
В состав буровой установки на базе станка СКБ-5 входит буровая мачта БМТ-5. Использование буровых мачт позволяет сократить затраты времени и средств, при выполнении вспомогательных, транспортных и монтажно-демонтажных работ по сравнению с вышками.
Передвижные буровые мачты состоят из бурового здания и самой мачты. В буровом здании располагается основное буровое оборудование и рабочий инструмент, а так же основание самой мачты. Мачта, в свою очередь, состоит из основания (портала) и несущего ствола, на котором смонтирован кронблок, маршевые лестницы, рабочие площадки и средства для СПО. Основанием для несущего ствола мачты может служить и само буровое здание.
Буровая установка УКБ-5П имеет поперечное расположение станка относительно основания и продольный наклон буровой мачты БМТ-5.
Таблица 4.6
Техническая характеристика буровой мачты БМТ-5
| грузоподъемность, т: номинальная максимальная | 5,0 8,0 |
| высота, м | 17,8 |
| угол наклона, град | 90-60 |
| глубина бурения, м | 500-800 |
| талевая оснастка | 4 струны |
| Длина свечи, м | |
| масса, т: мачта с основанием буровое здание | 6,0 4,0 |
Так же буровая установка оснащается отапливаемым буровым зданием ПБЗ-4, которое обеспечивает комфортные условия для работы персонала.
Транспортировка установки производится на подкатных пневматических тележках ТБ-15.
Обсадные трубы
Обсадные трубы применяются: для закрепления устья скважин и направления потока промывочной жидкости (направляющая труба); для обеспечения нужного пространственного положения скважин (кондуктор); для закрепления стенок скважины в неустойчивых породах (обсадные колонны); для изоляции отдельных участков скважин по специальным требованиям разведки, например, при изоляции водоносных горизонтов (промежуточные колонны).
По конструкции соединений обсадные трубы делятся на четыре типа: трубы с соединением труба в трубу; с ниппельным соединением; с муфтовым соединением; с соединением сваркой в стык.
В практике колонкового бурения скважин используются обсадные трубы, предусмотренные ГОСТ 6238−7, двух типов: безниппельные – с соединением труба в трубу и с ниппельным соединением.
Для поддержания обсадных труб на весу в скважине применяются хомуты простые и лафетные.
Для свинчивания и развинчивания обсадных труб применяются двух- или трёхшарнирные ключи.
Перед спуском обсадной трубы в скважину на нижнюю трубу навинчивают стальной короткий патрубок – башмак. Назначение башмака – предохранять нижнюю трубу от возможных деформаций при спуске обсадной колонны и облегчить спуск колонны в скважину, так как башмак колонны срезает неровности на стенках скважины.
В интервале от 0 до 22 м будут использоваться обсадные трубы ниппельного соединения диаметром 89 мм.
Тампонирование
Тампонирование осуществляется с целью предотвращения обвалов скважины и размывания пород в пространстве за обсадными трубами, перекрытия трещин, пустот, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.
Интервал от 0 до 22 м будет закреплен при помощи обсадных труб диаметром 89 мм. Затрубное пространство цементируется от забоя до устья. Работы будут выполнены в следующей последовательности:
- промывка затрубного пространства. Через отвод цементировочной головки нагнетают промывочную жидкость для промывки скважины. При этом колонна обсадных труб подвешена в устье скважины с помощью лафетного хомута и не касается забоя;
- введение в обсадные трубы нижней пробки. Для этого цементировочную головку отвинчивают от колонны и в устье обсадной колонны вводят нижнюю пробку. После этого навинчивают цементировочную головку с закрепленной в ней верхней пробкой;
- нагнетание цементного раствора в колонну обсадных труб через отвод;
- освобождение верхней пробки и ее продавливание вдоль колонны. Вывинчивают выдвижные стопоры цементировочной головки, освобождая этим верхнюю пробку и через отвод нагнетают промывочную жидкость для продавливания пробок. Тогда система, состоящая из двух пробок и цементного раствора между ними, будет перемещаться вниз;
- продавливание раствора в затрубное пространство. Когда нижняя пробка упрется в упорное (стопорное) кольцо, закрепленное между трубами и башмаком, тогда возросшим давлением насоса раздавливается стеклянная пластинка, перекрывающая отверстие в нижней пробке, и цементный раствор через это отверстие продавливается в кольцевое затрубное пространство;
- окончание нагнетания цементного раствора в затрубное пространство соответствует моменту схождения пробок, определяемому по резкому повышению давления на манометре насоса;
- снятие колонны обсадных труб с лафетного хомута и спуск колонны до забоя. Для этого колонну с помощью элеватора, крюка, талевой системы и лебедки бурового станка приподнимают, вынимают из корпуса лафетного хомута и спускают колонну до забоя;
- снятие цементировочной головки, разбуривание пробок и упорного кольца, отчистка забоя.
Отбор керновых проб.
Опробование по керну обеспечивает наиболее достоверную информацию о мощности, глубине, элементах и условиях залегания, вещественном составе и других характеристиках пород и полезных ископаемых. Полнота и достоверность опробования по керну определяется процентом линейного выхода керна и сохранностью естественного строения.
Для повышения выхода керна используют следующее:
Ограничивают время работы коронки в забое, максимально повышая скорость бурения.
Уменьшают скорость потока в зазоре между керном и внутренней стенкой коронки.
Не допускать в работу искривлённые колонковые снаряды.
Не применять затупившиеся коронки.
Тщательно заклинивать керн.
Отбор керновых проб по полезному ископаемому.
Керновое опробование производится по всему интервалу скважины, затем производится распиливания (раскалывания) керна на две равные части, одна из которых будет составлять пробу.
Согласно представленным технологическим картам бурения скважин, проектным разрезам по разведочным скважинам, общий объем кернового опробования составит 15722 м. Средняя длина пробы составляет 2,5 м, отобрано будет 5240 проб. Опробование производится машинно-ручным способом.
Водоснабжение
Техническое водоснабжение добывающего предприятия возможно дренажными водами. Извлекаемые при карьерном водоотливе дренажные воды не являются агрессивными и могут быть использованы для технического водоснабжения. В случае избытка дренажных вод необходимо предусмотреть их очистку и водоотведение.
МЕТОДИКА РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ
И подведение залупы к носу
По сложности геологического строения рассматриваемый участок соответствует первой группе по «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых».
В соответствии с геологическим заданием на разведку участка «Междуречье» предусматривается решение следующих задач: уточнение угленосности, гипсометрии, строения и мощности угольных пластов; изучение качества и технологических свойств угля, определение марочного состава угля; изучение физико-механических свойств горных пород и угля; изучение природной газоносности, гидрогеологических и горнотехнических условий, изучение тектонического строения участка, изучение состава и содержания малых и токсичных элементов в угле. Перечисленные задачи предусматривалось решать бурением колонковых скважин. В состав геологоразведочных работ также включены геофизические (комплекс ГИС) и лабораторные исследования.
4.1. Буровые работы
Основным видом геологоразведочных работ на всех стадиях и в различные периоды разведок являлось механическое колонковое бурение скважин, расположенных на разведочных линиях, ориентированных вкрест простирания угленосной толщи.
Бурение колонковых скважин проектируется по разведочным профилям, обеспечивающим получение разведанных запасов угля пласта III для промышленного освоения категорий А, В и С1. Расположение скважин на профилях должно было обеспечивать получение перекрытого разреза угленосных отложений от пласта I до пласта III. Размещение скважин, их глубина и плотность сети определяются с учетом особенностей геологического строения месторождения, сложности условий залегания и степени выдержанности морфологии угольных пластов и качества углей. На угольных месторождениях при наклонном и сложноскладчатом залегании пород скважины располагаются в профилях, ориентированных вкрест простирания продуктивной толщи. Пласт III, намеченный к отработке, является выдержанным. В соответствии с «Классификацией запасов месторождений…» [26] получение запасов категорий А и В предусматривает вскрытие полезного ископаемого выработками в плоскости пласта выдержанной морфологии на разведочных линиях с ориентировочными расстояниями между ними 600-1200 м, а между скважинами на линиях до 300 м. Для получения запасов категории С1 рекомендуемые расстояния между разведочными линиями в тектонически однородных блоках составляют до 2 км, а между скважинами на линиях – до 1000 м.
Бурение скважин будет производиться на 10-ти линиях, ориентированных вкрест простирания угленосных отложений: 5(IV), 4(VIII), V, 3(IX), VI(VII), 2, Безводная, 1, Сибиргинская, VIII(XIII). Расстояние между линиями от 230 до 630 м. На линиях скважины расположены на расстоянии 160-480 м. В восточной части разведочной линии 5(IV), на участке вне лицензионного контура расстояние между скважинами до 40 м. Здесь скважины пробурены в ранние периоды разведки, пластопересечения с низким выходом керна, либо не каротированы, поэтому запасы выделены в блоке 30 по пласту III категории С1.
Всего на участке «Междуречье» проектируется пробурить 38 скважин объемом 15722 м. Сформированная разведочная сеть с учетом пробуренных ранее скважин позволит получить разведанные запасы угля пласта III высоких категорий 70% и категории С1.
Размещение буровых линий и проектные разрезы показаны на геологических планах и разрезах. Посредством сгущения разведочной сети будет достигнута ее плотность, позволяющая детально изучить особенности геологического строения участка и оценить запасы угля по участку. Подсчет запасов каменного угля по участку будет произведен в границах, обоснованных в «ТЭО…» с выделением запасов в лицензионном контуре.
Горно-геологические условия определяются рядом факторов. Одним из основных являются физико-механические свойства вмещающих пород. По эксплуатационным данным, породы основной кровли пласта III склонны к зависанию и блочному обрушению; непосредственная (активная) кровля обрушается с предварительным зависанием за линией очистного забоя.
Основная кровля пласта III на оцениваемом участке прогнозируется как трудно- и среднеобрушающаяся. Непосредственная кровля осложнена ложной кровлей и зоной размыва пласта, прогнозируется как среднеустойчивая и устойчивая. Почва пласта в северо-западной части участка прогнозируется как склонная к пучению, на большей части участка – несклонной.
Основная кровля I пласта относится к среднеобрушающемуся типу по всей территории участка, непосредственная – среднеустойчивая, реже встречается неустойчивая кровля. В центральной и северной частях участка прогнозируется распространение непосредственной почвы склонной к пучению. Отрицательное влияние на ведение эксплуатационных работ будет оказывать эндогенная трещиноватость пород кровли и почвы, обусловившая развитие ложной кровли и почвы.
Горно-геологические условия ожидаются усложненными в зонах развития дизъюнктивных нарушений, возможны дополнительные разрывные нарушения, не вскрытые геологоразведочными скважинами.
Глубины скважин проектируются от 183 до 650м.
Распределение объемов бурения по разведочным линиям с указанием группы скважин и целевого назначения приведено в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
| № | № скважины | Глубина, м | Керновое бурение | Назначение скважины |
| 8,6 | разведочная | |||
| 8,72 | разведочная | |||
| 8,68 | разведочная | |||
| 9,2 | разведочная | |||
| 8,6 | разведочная | |||
| 8,78 | разведочная | |||
| 8,79 | разведочная | |||
| 8,8 | разведочная | |||
| 9,76 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 0,82 | разведочная | |||
| 9,45 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 9,36 | разведочная | |||
| 9,34 | разведочная | |||
| 9,04 | разведочная | |||
| 8,62 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 9,12 | разведочная | |||
| 0,6 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| разведочная | ||||
| 7,86 | разведочная | |||
| 8,44 | разведочная | |||
| 9,71 | разведочная | |||
| 9,31 | разведочная | |||
| 0,8 | разведочная | |||
| 9,03 | разведочная | |||
| 8,98 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 8,93 | разведочная | |||
| 0,83 | разведочная | |||
| разведочная | ||||
| 0,6 | разведочная | |||
| 0,85 | разведочная | |||
| 0,85 | разведочная | |||
| Средняя мощность | 413,7 | 5,36 | ||
| 0-300 | ||||
| 0-500 | ||||
| 0-800 | ||||
| ИТОГО |
Из других горно-геологических и горнотехнических факторов, осложняющих эксплуатационные работы, следует отметить напряженный газовый режим при вероятном возникновении суфлярных газовыделений в горные выработки. Угольные пласты находятся в метановой зоне.
Мощность зоны газового выветривания угольных пластов определяется конфигурацией рельефа местности и изменяется от 80 до 90 м в пониженных участках рельефа до 300-325 м на водоразделах. Поверхность метановой зоны отмечается вблизи абсолютных отметок +235 - +250 м. Метаноносность угольного пласта III возрастает с глубиной, достигая значения 23-29м3/т с.б.м. на горизонте -150 м (абс.). Наличие тектонических нарушений, не имеющих выхода на поверхность, может представлять особую опасность.
Угольные пласты являются склонными к горным ударам и относятся к угрожаемым по горным ударам с глубины 150 м от поверхности. Угли пластов опасны по угольной пыли и склонны к самовозгоранию, вмещающие по