Технология бурения шурфов - Буровые установки

Общие рекомендации по бурению шурфов состоят в следующем. Процесс углубления шурфа при вращательном бурении состоит из разрушения забоя осуществляемого лезвиями шнекового, ложкового, конусного, тарельчатого или цилиндрического породоразрушающего инструмента, накопления выбуренной породы в емкости бура, подъема его на поверхность, очистки от грунта и последующего спуска на забой.

Частота вращения бура должна составлять 20-60 об/мин. Начальные интервалы шурфа должны проходиться при минимально возможной частоте вращения инструмента и осевой нагрузке, не превышающей 2-2,5 кН. Особенно тщательно необходимо следить за тем, чтобы шурфу было придано строго вертикальное направление.

При бурении шурфов в крупнообломочных, валунно-галечниковых и глинистых грунтах полутвердой и твердой консистенции целесообразно в начале бурить лидер-скважины небольшого диаметра (250-270 мм) с последующим поэтапным расширением (0,4-0,6-0,8 м).

Осевая нагрузка при бурении шурфов вращательным способом может достигать 10 кН. Регулированию осевой нагрузки следует уделять особенно большое внимание, поскольку чрезмерная нагрузка может привести к снижению скорости бурения и к искривлению шурфа. При использовании конусного, ложкового и цилиндрического бура большая величина нагрузки может вызвать увеличение подачи, а это, в свою очередь, затруднит поступление грунта во внутреннюю полость бура.

При использовании буров шнекового типа очищать их от грунта можно быстрым вращением (200-260 об/мин) над закрытым устьем шурфа. При этой скорости грунт под действием центробежных сил разбрасывается вокруг устья шурфа на расстояние 1-1,5 м. Высота подъема бура над поверхностью земли в этом случае должна составлять 0,2-0,5 м.

Сущность ударного способа проходки шурфов состоит в том, что породоразрушающий инструмент специальной конструкции с помощью ударов погружают в грунт и после наполнения его грунтом извлекают на поверхность для очистки. Подъем и спуск инструмента производится на канате с помощью лебедки.

Как и при бурении скважин, различают две разновидности ударно-канатного бурения шурфов: клюющий и забивной.

Сущность Клюющего способа состоит в том, что буровой снаряд, включающий породоразрушающий инструмент и жестко связанную с ним утяжеленную штангу, сбрасывается с определенной высоты на забой шурфа, в результате чего породоразрушающий инструмент внедряется в грунт и затем с грунтом извлекается на поверхность. При подъеме инструмента грунт удерживается от выпадения силами трения о внутренние стенки и перемычки породоразрушающего инструмента. После очистки последнего от поднятого грунта снаряд опять сбрасывается на забой шурфа.

При клюющем способе в зависимости от плотности грунта в течение одного рейса снаряд может сбрасываться один или несколько раз. Двукратное и трехкратное сбрасывание может быть рекомендовано в слабовлажных микропористых глинистых грунтах. Оно позволяет увеличить углубление породоразрушающего инструмента за рейс.

Забивной способ (без отрыва инструмента от забоя) состоит в том, что породоразрушающий инструмент углубляется в грунт серией наносимых по нему ударов. Удары наносятся с помощью специального ударного патрона, размещаемого над породоразрушающим инструментом.

При Комбинированном способе проходки начальные интервалы шурфа бурятся вращательным способом, а последующие - ударно-канатным. Это дает возможность каждую разновидность бурения использовать с наибольшей эффективностью.

Рациональной областью применения ударно-канатного способа проходки шурфов являются неплотные глинистые грунты. Высокие технико-экономические показатели обеспечиваются в лессовых и лессовидных суглинках. В этих грунтах предпочтительным является клюющий способ по сравнению с забивным. Использование ударного способа бурения шурфов в неустойчивых грунтах не рекомендуется.

Ударное бурение шурфов клюющим способом целесообразно применять только при проходке глубоких шурфов (более 10 м). Минимальная глубина шурфа, при которой удается обеспечить эффективное углубление, составляет 4 - 5 м. Поэтому начальные интервалы шурфа следует проходить вращательным или забивным способом. Рациональной высотой сбрасывания инструмента при клюющем бурении является 5 - 6 м. Дальнейшее увеличение высоты сбрасывания к существенному увеличению углубления за удар не приводит. Углубление породоразрушающего инструмента за удар в зависимости от грунтов может изменяться от 0,05 до 0,2 м.

Рекомендуемым диаметром инструмента при проходке шурфов является 0,65 - 0,75 м. Такие шурфы, как правило, проходятся без крепления.

В отдельных случаях возникает необходимость в закреплении шурфов. В большинстве случаев для этой цели различными организациями применяется крепь собственной конструкции. Известны конструкции крепи для шурфов ПНИИИСа и ГорьковТИСИЗа (эластичная подвесная крепь), Теплоэлектропроекта, Уральского ТГУ, Производственного объединения "Геомаш" и др.

В Уральском ТГУ разработана кратковременная раздвижная металлическая крепь КР-2-900. Комплект крепи состоит из кондуктора и секций, соединенных между собою цепными тягами с замками. Соединение позволяет изменять диаметр любой секции крепи, а также обеспечивать подвижность одной секции по отношению к другой. Корпус секции имеет вырез, ширину которого можно изменять от 80 до 300 мм. С внутренней стороны корпус усилен ободами, к которым крепятся два распорных домкрата.

Техническая характеристика крепи КР-2-900

Диаметр закрепляемого шурфа, мм .................... 900

Минимальный диаметр крепи, мм..................... 820

Комплектность для шурфа глубиной 15 м:

Кондуктор, шт. ............................................ 1

Секции, шт. ............................................................... 10

Число домкратов на одну секцию, шт. ............ 2

Шаг туннельной лестницы, мм ............................... 400

Высота секции, мм .................................................... 1125

Зазор между секциями, мм .................................... 70

Масса кондуктора, кг ........................ 65

Масса секции, кг ...................................................... 70

В институте Теплоэлектропроект разработана облегченная (предохранительная) крепь, предназначенная для защиты людей от поверхностных вывалов сравнительно небольших масс грунта со стенок вертикальных горных выработок цилиндрической формы. Крепь можно применять в породах, свойства и состояние которых исключает возможность глубинных деформаций грунта в массиве за время описания разреза и отбора монолитов, т. е. в глинах и суглинках твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции. При наличии внешних факторов, снижающих устойчивость грунта (наличие рядом проходящих железных или автомобильных дорог, производство взрывных работ или высокая сейсмичность района), крепь применять нельзя.

Техническая характеристика предохранительной крепи института Теплоэлектропроект

Диаметр крепи, мм........................................ 670

Диаметр выработки, мм.......................... 720

Максимальная глубина закрепляемой выработки, м ...... 10

Тип соединения секций ........................... Стальным канатом и направляющими планками

Способ спуска крепи в выработку .......... После проходки на канате при использовании траверсы и кондуктора

Длина секций, м:

забойной ............................................................ 2,2

рабочей..................................................................... 1

Время использования........................................ Не более одних суток непрерывного

нахождения человека в выработке

Масса крепи, кг............................................................ 520

Крепь может использоваться многократно. Она представляет собой металлический каркас, обтянутый стальным листом толщиной 2 мм.

Похожие статьи




Технология бурения шурфов - Буровые установки

Предыдущая | Следующая