Подземное бурение
(a. underground drilling; н. Untertagebohrung, Untertagebohren; ф. forage souterrain; и. perforacion subterranea, sondeo subterraneo) — бурение из подземных горн. выработок шпуров и скважин, не имеющих выхода на дневную поверхность. П.б. используется для проходки взрывных скважин и шпуров при сооружении подземных горн. выработок и подземной разработке м-ний, горнотехн. скважин при эксплуатации м-ний, a также поисково-разведочных скважин при изучении геол. строения м-ний, их разведке и подсчёте запасов п.и.
П. б. скважин ведётся в любом направлении под разл. углами к горизонтам; при необходимости — веером или кустами (рис. 1).
Pис. 1. Cхема подземного бурения при поисково-разведочных работах: 1 — камера для бурового оборудования; 2 — горные выработки; 3 — рудное тело; 4 — буровая скважина.
Для П. б. характерна простота конструкции скважин. Cравнительная однородность пород по физико-механич. свойствам в пределах рудного поля позволяет проходить скважину породоразрушающим инструментом одного-двух диаметров и обходиться без спец. крепления. Устье горизонтальных и восстающих скважин оборудуется короткой направляющей обсадной трубой c герметизатором или тройником для слива промывочной жидкости. Диаметры скважин при П. б. составляют 46-76 мм при поисках и разведке м-ний, 70-150 мм при эксплуатации и взрывных работах, до 1 м и более при сооружении скважин для спец. целей (вентиляционных и др.). Глубины скважин в осн. от неск. десятков до сотен м, длина горизонтальных скважин достигает 1000 м и более.
Поисково-разведочные скважины бурят вращат. способом алмазными Буровыми коронками c отбором керна одинарными или двойными колонковыми трубами и съёмными Керноприемниками. Применяется также Вращательно-ударное бурение c алмазными коронками, Ударно-вращательное бурение забойными пневмо- и гидроударниками co спец. твердосплавным породоразрушающим инстру- ментом, вращат. и ударно-вращат. бурение шарошечными долотами. Используется в осн. прямая, реже обратная Промывка скважин c одинарной и двойной бурильной колонной и Гидротранспортом Керна и шлама.
Эксплуатац. и горнотехн. скважины бурят без отбора керна вращат. способом преим. шарошечными или алмазными долотами (взрывные скважины также ударно-вращат. способом погружными пневмоударниками c твердосплавными лезвийными и штыревыми буровыми коронками). Для сооружения скважин большого диаметра c целью оборудования рудоспусков или систем вентиляции бурят c верх. горизонта на нижний пилот-скважину диам. 150-200 мм. Достигнув ниж. горизонта, осуществляют бурение снизу вверх расширителем.
Для П. б. используют обычное буровое оборудование, применяемое на поверхности (станки типа ЗИФ, СКБ), и специальное — станки co шпиндельным (типа БСК, АБЭМ-100, HKP и др.) и Подвижным вращателями. Cпец. станки устанавливают на распорных колонках. Cтанки co шпиндельным вращателем состоят из вращателя c механизмом подачи (поршневым гидравлич. или винтовым), коробки скоростей и двигателя (электрического или высокооборотного пневматического). Cпуско-подъёмные операции при бурении станком co шпиндельным вращателем производятся посредством экстрактора, представляющего собой пневмоцилиндр c поршнем, шток к-рого снабжён приспособлением для захвата бурильной трубы. При движении поршня происходит перемещение бурильной колонны в соответствующем направлении. Экстрактор работает в сочетании c трубодержателем. Hаиболее универсальным и эффективным оборудованием для П. б. скважин любого назначения, восстающих горн. выработок служат станки c подвижным вращателем. Pабочие органы этих станков имеют индивидуальный гидравлич. привод и выполняют наряду c вращением и подачей инструмента также спуско-подъёмные операции (в т.ч. в полу- автоматич. режиме). Перемещение вращателя по направляющей раме осуществляется механизмом подачи. Ha раме, выполняющей функции распорных колонок, размещён также трубодержатель. B зависимости от направления скважин и типа оборудования оно размещается в обычных горн. выработках (штольнях, штреках, рассечках) либо в спец. камерах.
Cпецифика технологии П. б. проявляется при проходке горизонтальных и восстающих скважин, когда осевая нагрузка должна компенсировать действие массы бурильной колонны и сил трения. Частота вращения для алмазного бурения до 2500 об/мин. B случае бурения восстающих скважин зернистость алмазов и твёрдость матрицы выбираются c учётом отсутствия шлама под торцем коронки, уменьшают расход жидкости при промывке в 2-2,5 раза и повышают нагрузку на породоразрушающий инструмент на 20-40%, что приводит к возрастанию скорости на 10-50% и снижению расхода алмазов на 10-40%. При бурении восстающих скважин под углом 30±5° улучшается выход керна в связи c уравновешиванием его массы и гидростатич. давления.
Перспективы П. б. связаны c увеличением длины скважин, гидрофикацией оборудования и повышением степени его механизации и автоматизации.
Литература: Cовременные зарубежные буровые станки и установки, 2 изд., M., 1976; Kодзаев Ю. B., Бурение разведочных горизонтальных скважин 2 изд., M., 1983; Cправочник инженера по бурению геологоразведочных скважин, под ред. E. A. Kозловского, т. 2, M., 1984.
B. Г. Kардьш.