ООО «ДОРГЕОПРОЕКТ»
https://www.dorgeoproekt.ru/
Тел. +7 (499) 393-38-36
e-mail: info@dorgeoproekt.ru
Традиционная методика геологоразведочных работ на месторождениях ПГМ включает в себя бурение скважин различными способами на различных типах буровых установок.
Выбор типа установки и способа бурения зависит от многих параметров, таких как: от состава и категории крепости пород в природном виде, от методики опробования, рельефа, залесенности, экономичности и многих других факторов среди которых желание недропользователя как можно быстрее завершить ГРР и приступить к отработке, имеет немаловажное значение. Если на месторождениях песчано-гравийного материала с содержанием гравия до 20-30% все достаточно просто, то при повышении процентного содержания камней, традиционные способы бурения значительно осложняются. Как происходит геологоразведка месторождений песчано-гравийного материала с высоким содержанием валунов?
Естественно, для владельца месторождения, чем больше процент валунно-гравийного материала, тем лучше. Но для геолога это означает дополнительные сложности при разведке.
Применение традиционных способов бурения на таких месторождениях осложнено и не всегда дает оптимальный результат. Кроме того, скорость проходки значительно меньше, что не всегда экономически оправдано.
Для того чтобы понять какие способы разведки месторождений допускаются, обратимся к нормативной документации.
«Методическими рекомендациями по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Песок и гравий», Москва 2007г.» установлено:
п. 13. Разведка месторождений песков и безвалунных гравийно-песчаных отложений на глубину производится скважинами при подчиненной роли горных выработок (шурфов и дудок), которые проходятся для контроля данных бурения, определения объемной массы и отбора крупнообъемных технологических проб. Месторождения валунно-гравийных песчаных отложений изучаются шурфами, дудками с каркасно-кольцевым креплением стенок или скважинами большого диаметра. При этом разведку сухих гравийно-песчаных месторождений целесообразно производить шурфами и дудками при подчиненной роли скважин, а обводненных - скважинами большого диаметра.
п.14. «Диаметр разведочных скважин при разведке месторождений песка и песчано-гравийных отложений принимается в зависимости от размерности обломочного материала. При бурении скважин на месторождениях песка вибрационным и колонковым способами и возможности получения керна ненарушенной структуры диаметр принимается не менее 85 мм; при бурении с применением ложки и желонки он должен быть не менее 127 мм. Разведка песчано-гравийных отложений при отсутствии гравия крупных размеров и валунов может осуществляться скважинами диаметром 127 мм, при наличии крупного гравия - 152 - 203 мм. Диаметр скважин при разведке отложений валунно-гравийно-песчаного состава в отдельных случаях необходимо увеличить до 400 - 500 мм.».
Таким образом, в валунно-гравийных породах рекомендовано осуществлять проходку горных выработок (шурфов) экскаватором и бурение скважинами большого диаметра. Часто сочетают оба способа, проходя отдельные шурфы и выполняя бурение на остальной площади.
Шурфы, по сравнению с буровыми скважинами, дают более полную и представительную информацию.
Они позволяют произвести подробную документацию вскрываемого выработкой разреза и отобрать представительные пробы. В горных выработках можно непосредственно наблюдать и фиксировать все необходимые для разведки и промышленной оценки факторы: контакты пород, условия и элементы залегания, минеральный и петрографический состав, строение, текстуру, структуру и т.д.
К недостаткам данного способа относится небольшая глубина геологического изучения, сложность работ при вскрытии обводненной полезной толщи, а также большая трудоемкость процесса.
Как правило, при проходке шурфов производится полевой рассев песчано-гравийного материала на ситах с размером ячейки соответствующей основным фракциям материала.
Что делать, когда мощность вскрышных пород достигает, например 10м, а полезная толща 20м и более? Применение шурфов здесь уже становится неактуальным, поэтому без традиционных способов бурения конечно же здесь не обойтись.
Рассмотрим наиболее распространенный и самый дешевый способ - это шнековое бурение. Проходка скважины шнековым способом имеет ряд неоспоримых преимуществ — это и высокая скорость проходки, непрерывная транспортировка породы без подъема инструмента и возможность бурения без промывки и продувки (в отличии от колонкового)
При шнековом бурении забой скважины непрерывно очищается от остатков разбуренного грунта, что гарантирует достаточно высокую скорость бурения вплоть до пород IV категории по шкале буримости. Наивысшая скорость работы бурового оборудования достигается при обустройстве скважин в слабо сцементированных залежах гравия и гальки. Такой грунт практически не требует дробления и измельчения: он сразу же выносится на поверхность. При бурении по гравийно-галечниковым отложениям применяется обычный режим бурения, если размер отдельных галек (кусков щебня) не превышает 80 мм. Крупные твердые включения и валуны отбиваются в сторону или разрушаются ударами при расходке с вращением.
Если говорить о наиболее труднопроходимых грунтах, то наибольшую сложность для шнекового бурения представляет, как ни странно, глина, а особенно глинистые породы с содержанием валунов или каменного материала. Коронка или долото буровое при колонковом или ударно-канатном способе без особого труда вгрызаются в эту вязкую субстанцию, но как только она попадает на шнек, сразу же начинаются проблемы. Из-за своей вязкой консистенции она быстро забивает шнековый транспортёр, налипая на его стенки. Таким образом, выбуренная порода транспортируется на поверхность очень медленно, существенно снижая скорость проходки.
Наиболее существенным недостатком шнекового бурения является трудность определения глубины, с которой поднята породная масса, являющаяся в этом виде бурения пробой минерального вещества. Это происходит из-за того, что при транспортировке породы шнеком она непрерывно перемешивается из-за разных скоростей движения частиц породы, находящихся на различном удалении от оси вращения. Во многих случаях при бурении скважины глубиной 20 м не фиксируются пропластки мощностью до 1 м. Данный недостаток не является существенным, так как обычно в кондициях прописывается, что прослои пустых пород менее 1 или 2 м не добываются селективно. Но если это является принципиально важным, то недостаток частично может быть устранен следующими технологическими приемами.
1. Через равные промежутки углубки (например, через 1 м) подача инструмента прекращается до полного подъема всей породы по данному интервалу опробования.
2. Интервалы бурения, для которых необходимо максимально точно «отбить» глубину залегания контактов пород, затираются «всухую», коротким рейсом и колонна без вращения выдергивается при помощи лебедки станка.
Таким образом, применение шнекового способа, учитывая высокую производительность этого метода (до 60 м/см) при разведке песчано-гравийных месторождений возможно и экономически целесообразно.
ООО «ДОРГЕОПРОЕКТ» выполняет геологическую разведку месторождений нерудных материалов с составлением всей необходимой проектной и отчетной документации.