Техника разведки
Федеральное агентство по науке и высшему образованию РФ
Воронежский Государственный Университет
Геологический факультет
Кафедра полезных ископаемых и недропользования
Курсовой проект по «Технике разведки».
Задание № 70.
Выполнила студентка 3 курса
геологического факультета:
Филиппова Е.В.
Руководитель:
Холин В.М.Воронеж, 2006 г.СодержаниеВВЕДЕНИЕ. ЧАСТЬ I. БУРЕНИЕ СКВАЖИН 1.1. Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины 1.2. Выбор и обоснование проектной конструкции скважин 1.2.1. Расчет параметров многоствольной скважины 1.2.2. Составление ГТН 1.3. Выбор и обоснование бурового оборудования 1.4. Промывка скважины 1.4.1. Схема промывки скважины 1.4.2. Выбор промывочной жидкости 1.4.3. Очистка промывочного раствора от шлама 1.4.4. Расчет количества буровых растворов 1.5. Тампонаж скважины 1.5.1. Схема тампонирования скважины 1.5.2. Расчет количества тампонирующего раствора 1.6. Технология колонкового бурения 1.6.1. Технологические режимы бурения 1.6.2. Бурение по пласту полезного ископаемого 1.7. Ликвидация скважин 1.8. Техника безопасности ЧАСТЬ II. ПРОХОДКА ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК 2.1. Выбор и обоснование типа, формы и размеров (сечения) горных выработок 2.2. Выбор и обоснование способа проходки, основного оборудования 2.3. Буровзрывные работы 2.3.1. Расчет рациональной длины заходки и глубины шпуров 2.3.2. Разметка и бурение шпуров 2.3.3. Обоснование выбора и расчет требуемого количества ВВ 2.3.4. Обоснование способа и выбор средств взрывания 2.3.5. Хранение взрывчатых веществ. 2.4. Вентиляция горных выработок 2.5. Уборка отработанной породы 2.6. Крепление горных выработок 2.7. Водоотлив и освещение 2.8. Ликвидация горных выработок 2.9. Техника безопасности 2.9.1. Техника безопасности при проходке разведочных горных выработок 2.9.2. Техника безопасности при проведении взрывных работ ЧАСТЬ III. ПРОХОДКА ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК 3.1. Организация буровых работ 3.2. Организация горных работ ВВЕДЕНИЕ.Курсовой проект по «Технике разведки» представляет собой завершающий этап лекционного курса, лабораторных и индивидуальных занятий. Целью курсо-вого проекта является ознакомление студентов с имеющимися техническими сред-ствами разведки месторождений полезных ископаемых, технологиями проведения геологоразведочных работ и проектированием геологоразведочных работ.
Задание № 70.
1. Подсечь 2 двуствольными скважинами жилообразную залежь хромитовых руд мощностью 45 м, с углом падения 40° на ЮЗ, залегающую среди дунитов. Глубина подсечения 600 м от устья скважины. Приращение зенитного угла 2° (выполаживание), азимутального 1° (отрицательное), интервал размеров через 50 м.
2. Пройти 3 штольни длиной 200м каждая.
3. Пройти 25 канав длиной 20 м каждая.
Проектные геологические разрезы:
а) по стволу скважины: 0,0-5,0 м - наносы, 5,0-30,0 м - песчаники; 30,0 м и ниже - дуниты с рудной залежью. В интервале 65,0-110,0 м - зона поглощения.
б) по штольне: 0,0-5,0 м - наносы; 5,0-40,0 м - песчаники; 40,0-150,0 м - дуниты; 150,0-190,0 м - хромитовая руда; 190,0-200,0 м - дуниты.
в) по канавам: 0,0-2,5 м - наносы; 2,5-3,0 м - хромитовая руда.ЧАСТЬ I. БУРЕНИЕ СКВАЖИН
1.1. Выбор и обоснование способа бурения и основных параметров скважины
Основным техническим средством при разведке месторождений твердых по-лезных ископаемых является колонковое бурение. В меньшей мере для этих целей применяется роторное бурение и ударно-канатное бурение. Колонковое бурение получило широкое распространение по следующим причинам:
- Оно позволяет извлекать из скважины керн, по которому можно наи-более точно составить геологический разрез и опробовать полезное ископае-мое.
- Колонковым способом можно бурить скважины под любым углом к горизонту, различным породоразрушающим инструментом, в породах любой твердости и устойчивости.
- Этим способом можно бурить скважины малых диаметров и на боль-шую глубину, применяя относительно легкое оборудование.
К недостаткам колонкового бурения относятся высокая аварийность и низкий выход керна при проходке рыхлых, неустойчивых и трещиноватых пород [12].
Выполнение поставленной задачи - подсечение залежи хромовитых руд - целесообразно выполнять посредством колонкового бурения.
Глубина скважины определяется необходимостью полного пересечения сква-жиной рудного тела и углубления в подстилающие породы на 10-15 м. По заданию глубина подсечения рудного пласта 600 м. При мощности рудного пласта 45 м и углублению в подстилающие породы на 10 м глубина скважины составит 655 м.
1.2. Выбор и обоснование проектной конструкции скважины
Конструкцией скважины называется ее технический разрез, в котором ука-заны диаметры бурения по интервалам глубины, диаметры обсадных труб и глуби-на их установки, места и способы тампонажа, технологические параметры бурения по интервалам глубин.
При выборе конструкции скважины следует руководствоваться следующими соображениями:
- конструкция скважины должна быть предельно простой;
- количество обсадных труб должно быть минимальным;
- диаметр скважины должен быть как можно меньше. Выбор конструкции скважины зависит от следующих параметров:
- способы бурения;
- технические характеристики бурового станка;
- виды полезного ископаемого;
- глубина скважины;
- физико-механические свойства горных пород;
- конечный диаметр скважины.
Условия для выбора конструкции скважины:
- глубина скважины 655 м;
- конечный диаметр бурения скважины зависит от вида полезного ис-копаемого и определяется инструкциями (59 мм).
Способы бурения:
1) в интервале о 0,0 до 6,0 м - твердосплавное бурение;
2) от 6,0 м до конца скважины - алмазное бурение.
Бурение в осложненных условиях.
Осложненными считаются условия, требующие специальных технологиче-ских операций при бурении в этих интервалах. Согласно приведенному геологиче-скому разрезу, интервалы с осложненными условиями бурения следующие:
1) 0,0 - 5,0 м - наносы;
2) 65,0 - 110,0 м - зона поглощения.
Предусматривается перекрытие интервалов с осложненными условиями буре-ния колоннами обсадных труб и производство затрубного цементного тампонажа -на 5 м выше и 5 м ниже раздробленных пород.
Промывка скважины:
1) в интервале 0,0 - 5,0 м - промывка глинистым раствором;
2) в интервале 5,0 - 655,0 м - промывка технической водой.
1.2.1. Расчет параметров многоствольной скважины
В зависимости от условий залегания полезного ископаемого, разведочные скважины задаются вертикальными или наклонными. В процессе бурения разведочные скважины часто искривляются, что создает ряд технических трудностей в процессе бурения и усложняет подсчеты запасов полезного ископаемого. Поэтому сохранение заданного направления, т.е. проходка направленных скважин, является одним из основных критериев, определяющих качество разведочного бурения. С учетом возможностей искривления скважин и для более успешного выполнения задания некоторые скважины проектируются и бурятся по сложному криволинейному профилю - направленные скважины. Практически все скважины являются направленными, поскольку основная задача разведочного бурения - это встреча рудного пласта в заранее заданной точке.
Для повышения эффективности буровых работ применяется многоствольное бурение. При построении многоствольной скважины, отклонившись от прямолинейного первоначального направления, занимает сложное пространственное положение, которое для каждой точки оси скважины может быть определено путем измерения 3-х параметров зенитного угла, азимутального угла и расстояния от устья скважины до данной точки.
Азимутальный угол - дает возможность определения проекции ствола скважины на горизонтальную плоскость. Он выбирается в зависимости от азимута падения рудного тела.
Зенитный угол - это положение любой точки ствола скважины по отношению к вертикали. Это угол между вертикалью и касательной к стволу скважины в любой точке вертикальной проекции.
Расстояние от устья скважины до данной точки ствола определяется длиной бурильного вала или кабеля с измерительной аппаратурой, опущенной в данную точку ствола.
Глубина основного ствола скважины определяется суммой глубины подсечения рудного пласта и длиной углубления ствола скважины в подстилающие породы.
lб= 600 +45+10=655 (м)
Для интервала глубины основного ствола скважины начальный зенитный угол должен быть в пределах 5-20°. Азимут падения рудного тела составляет 40°, следовательно, азимутальный угол составляет °/
Среднее значение зенитных и азимутальных углов забуривания основного ствола скважины вычисляются по формуле:
Q=( б1+б2)/2, где Q - среднее значение зенитного угла.
Приращение зенитного угла по заданию составляет 2° (выполаживание), азимутального 1° (отрицательное); интервалы замеров через 50 метров.
Данные расчетов приведены таблице 1.
Таблица 1
Средние значения зенитных и азимутальных углов по стволу скважины
Глубина замеров (м) | Величина зенитного угла (Q°) | Величина азимутального угла (б°) | Интервалы замеров (м) | Величина среднего зенитного угла (Q°) | Величина среднего азимутального угла (б°) | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 | 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 | 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 | 0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 350-400 400-450 450-500 500-550 550-600 600-650 | 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 | 29,5 28,5 27,5 26,5 25,5 24,5 23,5 22,5 21,5 20,5 19,5 18,5 17,5 |
На основании средних значений зенитного угла построен типовой профиль основного ствола скважины. На основании средних значений азимутального угла построена инклинограмма (приложение 1).
Для построения основного ствола скважины необходимо рассчитать интенсивность искривления скважины.
Интенсивность зенитного искривления скважины определяется по формуле:
г0 = | ?Q | , (1) | |
?l |
где ?Q - приращение зенитного угла; ?l - интервал между замерами;
г0 - интенсивность зенитного искривления.
г0 = | 2 | = 0,04 град/м | |
50 |
Интенсивность азимутального искривления определяется по формуле:
г = | ?d | , | |
?l |
где г - интенсивность азимутального искривления; ?d - приращение азимутального угла.
г = | 1 | = 0,02 град/м | |
50 |
Радиус искривления основного ствола вычисляется по формуле:
R = | 57.3 | , | |
г0 |
где R - радиус искривления.
R = 1432,5
L = | R* г | , | |
57.3 |
L = | 1432,5* 93 | = 2325 м | |
57,3 |
Построение основного ствола скважины - приложение 2.
Основной ствол подсекает рудное тело в точке на глубине 600 м от устья скважины. Величина зенитного угла в точке подсечения определяется по формуле:
Q = | l*57.3 | +Q0 , | |
R |
где l - длина ствола скважины до точки подсечения; Q - зенитный угол забуривания; R - радиус искривления.
Q = | 600*57,3 | + 2 = 28° | |
1432,5 |
Согласно заданию, линза хромитовых руд залегает под углом 40° к горизонтальной плоскости. Можно рассчитать угол встречи по формуле:
г =Q+(90-h)
г=28+(90-40)=78°
Конечный зенитный угол основного ствола скважины составит:
Q = | l*57.3 | +Q0 , | |
R |
где l - длина всего ствола скважины; Q0 - приращение зенитного угла; R - радиус искривления.
Q = | 655*57,3 | + 2 = 28,2° | |
1432,5 |
Таблица 2
Распределение объемов бурения по категориям
№ пп | Наименование породы | Категория | Объемы бурения (пог. м.) | ||||
по 1 скважине | по совокупности скважин | ||||||
основной ствол | дополнит. ствол | основной ствол | дополнит. ствол | ||||
1. | Наносы | III | 5,0м | 10,0м | |||
2. | Песчаники | VII | 25,0 м | 50,0 м | |||
3. | Дуниты | VII | 35,0м | 70,0 м | |||
4. | Зона поглощения | VII | 45,0м | 90,0м | |||
5. | Дуниты | VII | 490,0м | 540,0м | 980,0 м | 1080,0 м | |
6. | Хромитовые руды | VII | 45,0 м | 50,0 м | 90,0 м | 100,0 м | |
7. | Дуниты | VII | 10,0м | 10,0м | 20,0 м | 20,0 м |
