Понятие о бурении и буровой скважине

Назначение бурения состоит в создании в породном массиве пустотелой выработки, которой является буровая скважина.

Буровая скважина – представляет собой представляет собой пустоту, которая сооружается в горных породах земной коры, имеет цилиндрическую форму, и значительную длину при сравнительно малом поперечном сечении.

Н ачалом буровой скважины именуется устьем, а конец – дном или забоем.

Боковая поверхность скважины называется стенкой. Буровая скважина имеет ось — воображаемую линию, которая проходит через центры поперечных сечений скважины.

Расстояние между устьем и забоем скважины характеризует ее глубину Н. Поперечные размеры буровые скважины определяются диаметром (d_св.). Практически глубина геологоразведочных буровых скважин может быть от нескольких метров до десяти и более километров. Диаметры скважин могут быть от 26 мм до 1 м и больше.

Положение буровой скважины в просторные характеризуется углами наклона ее оси (α_св.). По этому признаку выделяются буровые скважины: вертикальные – расположенные под углом α_св. = 90° к горизонту; наклонные – расположенные под углом 0 < α_св. < 90° и горизонтальные, когда α_св. = 0°. Устье буровой скважины может располагаться как на земной поверхности, так и в подземных выработках.

Создание буровой скважины — сложный процесс, при котором выполняется ряд операций или работ, как правило, с использованием комплекса машин, механизмов и приспособлений, которые получили название буровой установки.

Без бурения не обходится разведка практически любого вида полезных ископаемых как твердых, так жидких и газообразных.

По целевому назначению буровые скважины можно разделить на геологоразведочные, эксплуатационные, технические и взрывные.

Более всего широко применяется бурение геологоразведочных скважин с целью получения образцов пород, составления геологического разреза и изучения состава и свойств горных пород.

Эксплуатационные буровые скважины бурятся с целью добычи жидких и газообразных полезных ископаемых: нефти, газа, соляных растворов, минеральной, питьевой или технической воды.

Технические скважины бурятся для разнообразнейших инженерных целей:

вентиляции, откачки воды, прокладки трубопроводов и кабелей, спуска в подземные выработки;

тушение подземных пожаров и пожаров на нефтяных буровых скважинах;

для оборонительных целей.

Взрывные скважины бурятся при добычи полезных ископаемых открытым и подземным способах разработки месторождений полезных ископаемых.

Понятие о горных выработках

Горная выработка — это полость, образованная искусственным путем в толще горных пород (как пустых так и полезного ископаемого) с целью разведки, разработки или для других горнотехнических целей.

В зависимости от угла продольной оси выработки к горизонтальной поверхности, различают вертикальные, наклонные и горизонтальные выработки.

Горные выработки, которые пройденные с дневной поверхности и имеющие непосредственную с ней связь называются – открытыми.

Горные выработки, которые пройденные в недрах земли и не всегда имеющие непосредственный выход на дневную поверхность, называются подземными.

К открытым горным выработкам относятся: канавы, траншеи, уступы, карьеры.

К анава – представляет собой неглубокую, но протяженную выработку (чаще трапециевидной реже прямоугольной формы), которая широко применяется на стадии поисковых и оценочных работ для обнажения рудных тел и коренных пород, залегающих близко к поверхности.

Глубина канав обычно не превышает трех метров, а длина – от одного до десятков метров. Они проходятся обычно без крепления с наклоном стенок под углом естественного откоса, обеспечивающего их устойчивость.

Т раншея – протяженная выработку трапециевидной формы с глубиной более трех метров и протяженностью до нескольких сотен метров.

Различают капитальные (съездные) и разрезные траншеи. Капитальные служит для вскрытия карьерного поля и создания грузотранспортной связи горизонтов с поверхностью в течение длительного времени. Съездные имеют тоже назначение но короткий срок существования.

У ступ – часть толщи горных пород, которая отрабатывается самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта.

Карьер – совокупность открытых горных выработок, которые предназначены для добычи полезного ископаемого.

Горные выработки при подземном способе.

В ертикальные выработки.

Шахтный ствол (1) – капитальная горная выработка круглого, прямоугольного (реже эллиптического) сечения, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных горных работ. Через шахтные стволы осуществляется спуск и подъем полезных ископаемых, породы, материалов, оборудования, людей и осуществляют проветривание шахты.

Шурф (7) – горная выработка небольшой глубины (до 40 м), проходимая с земной поверхности для разведки полезных ископаемых, вентиляции, водоотлива, транспортирования материалов, спуска и подъёма людей и для других целей. Форма поперечного сечения – прямоугольная, редко квадратная. Из шурфов нередко проходят горизонтальные выработки.

Слепой шахтный ствол (3) – вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на поверхность, и предназначена для транспортировки полезных ископаемых, людей, грузов с нижележащих горизонтов и проветривания шахты.

Горизонтальные выработки.

Штольня (6) – горизонтальная или наклонная горная выработка, имеющая выход на земную поверхность и обычно предназначенная для добычи полезных ископаемых или обслуживания горных работ. Является основной вскрывающей выработкой при разработке месторождений в районах с гористым рельефом.

Штрек (4) – горная выработка, пройденная параллельно линии простирания пласта не имеющая непосредственного выхода на поверхность, служащая для проветривания и транспорта.

Квершлаг (2) – капитальная горизонтальная, реже наклонная, подземная горная выработка, не имеющая непосредственного выхода на земную поверхность и пройденная по вмещающей породе перпендикулярно к рудному телу. Квершлаг предназначается для вскрытия полезного ископаемого, транспортирования грузов, передвижения людей, вентиляции.

Орт (5) – горизонтальная выработка, не имеющая непосредственного выхода на поверхность и проведённая в сторону кровли или подошвы пласта полезного ископаемого. Орт предназначен для сбора и перемещения горной породы от забоев к главной транспортной магистрали.

Тоннель – горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, предназначенное для транспорта, пропуска воды, размещения коммуникаций и других целей. Длина тоннеля обычно значительно превышает его поперечные размеры. По назначению тоннели бывают различных видов:

1. Гидротехнические; 2. Транспортные; 3. Коммунальные; 4. Горнопромышленные; 5. Тоннели специального назначения (подземные автостоянки и гаражи, тоннели для научных исследований, тоннели оборонного характера).