 |
|
Технологические расчёты процесса бурения скважин.
I. Взрывная подготовка горных пород.
Исходные данные:
¨ Разрушаемые горные породы – Крепкие мергели;
¨ Коэффициент крепости – 8-10;
¨ Категория трещиноватости – III-IV;
¨ Объёмная масса пород – 2,6 т/м3;
¨ Обводнённость породного массива – небольшая;
¨ Класс взрываемости – III-IV;
¨ Высота уступа – 14 м;
¨ Угол откоса уступа – 75°;
¨ Тип применяемого экскаватора – ЭКГ-8;
¨ Вид транспорта – автомобильный;
¨ Годовой объём горных работ – 6,5 млн. м3;
¨ Число рядов одновременно взрываемых скважин – 4.
Выбор вида бурения, модели бурового станка и
технологические расчёты процесса бурения скважин.
Сначала определяем показатель трудности бурения:
МПа;
МПа;
МПа,
где σсж, σр, σсдв – соответственно пределы прочности на сжатие, растяжение и сдвиг;
γ=2,6 т/м3 – объёмный вес.
Данная порода по трудности бурения относится к II классу – средней буримости (Пб=5,11÷10).
Рассмотрим существующие способы бурения:
· Пневматические бурильные молотки - применяются для бурения шпуров диаметром 32-40 и 52-75 мм в скальных породах.
· Станки шарошечного бурения в последнее время получили наибольшее распространение при бурении скважин с диаметром 160-320 мм и глубиной 35 м. Наиболее перспективны для бурения в породах с показателем трудности бурения от 6 до 15 и крепостью пород от 6 до 18. Достоинства: высокая производительность, непрерывность бурения и возможность его автоматизации.
· Станки шнекового бурения применяют для бурения вертикальных и наклонных скважин диаметром 125-160 мм и глубиной до 25 м в мягких породах с показателем бурения до 5.
· Станки с погружными пневмоударниками применяются для бурения скважин диаметром 100-200 мм и глубиной до 30 м при разработке пород с показателем бурения от 5 до 20 и крепостью от 10 до 20. При производственной мощности до 4 млн. м³/год.
· Термическое (огневое) бурение используется при бурении скважин диаметром 250-360 мм и глубиной до 22 м главным образом в весьма и исключительно труднобуримых породах. Успешно применяется в породах с показателем бурения от 10 до 15.
· Станки вибрационного бурения находятся пока на стадии испытаний; их достоинства - относит небольшая масса, простой буровой инструмент и высокая производительность.
Исходя из вышеперечисленных способов бурения, выбираем бурение с шарошечными долотами.
Буровой станок выбираем СБШ-250МН, диаметр скважины равно dс=0,25 м.
Техническая характеристика станка СБШ-250МН:
§ Диаметр скважины – 250 мм;
§ Глубина бурения – 32 м;
§ Угол бурения к горизонту – 60°, 75°, 90°;
§ Установленная мощность электродвигателей – 400 кВт;
§ Частота вращения долота – 0,2-2,5 с-1;
§ Максимальное осевое усилие подачи на забой – 300 кН;
§ Скорость подачи/подъёма бурового снаряда – 0,017/0,12 м/с;
§ Скорость передвижения – 0,737 км/ч;
§ Расход воздуха на очистку скважин – 25 м3/мин;
§ Масса станка – 71,5 т.
Требуемое осевое усилие на долото диаметром D=300 мм для разрушения породы крепостью ƒ=16:
кН,
где k=15÷17 большие значения для более крупных долот.
Глубина внедрения зуба шарошки с углом заострения зуба α=90°:
мм,
где μ1=0,25÷1,0 – коэффициент трения металла шарошки о породу;
kз=1÷1,3 – коэффициент затупления зуба (большее значение для пород более высоких крепости и абразивности).
Формула для определения сменной производительности:
м/смену,
где kи.см.=0,8 – коэффициент использования сменного времени;
Тсм=8 ч – продолжительность смены;
ч – продолжительность основных операций, приходящаяся на 1 м скважины;
vт=14 м/ч – техническая скорость бурения, которая принимается 14-15 м/ч при Пб=8-10 (Таблица 2.5 из учебника П. И. Томакова «Технология, механизация и организация ОГР»);
Тв=0,05 ч - продолжительность вспомогательных операций, приходящаяся на 1 м скважины, в расчётах для СБШ – 0,033-0,083 ч;
Формула для определения годовой производительности:
м/год,
где nсм=75 и Nмес=12 – соответственно среднее число рабочих смен в календарном месяце и число рабочих месяцев в году.
Рабочий парк буровых станков:
,
где Vгод=7000000 т – годовой объём горных работ;
qг.м=42,7 м3 - выход взорванной горной массы с 1 м скважины.