Подземное бурение. Особенности организации и технологии бурения.

ПОДЗЕМНОЕ БУРЕНИЕ — бурение из подземныхгорных выработок шпуров и скважин, не имеющих выхода на дневную поверхность. Подземное бурение используется для проходки взрывных скважин и шпуров при сооружении подземных горных выработок и подземной разработке месторождений, горнотехнических скважин при эксплуатации месторождений, а также поисково-разведочных скважин при изучении геологического строения месторождений, их разведке и подсчёте запасов полезных ископаемых.

Подземное бурение скважин ведётся в любом направлении под различными углами к горизонтам; при необходимости — веером или кустами.
Для подземного бурения характерна простота конструкции скважин. Сравнительная однородность пород по физико-механическим свойствам в пределах рудного поля позволяет проходить скважину породоразрушающим инструментом одного-двух диаметров и обходиться без специального крепления. Устье горизонтальных и восстающих скважин оборудуется короткой направляющей обсадной трубой с герметизатором или тройником для слива промывочной жидкости. Диаметры скважин при подземном бурении составляют 46-76 мм при поисках и разведке месторождений, 70-150 мм при эксплуатации и взрывных работах, до 1 м и более при сооружении скважин для специальных целей (вентиляционных и др.). Глубины скважин в основном от нескольких десятков до сотен метров, длина горизонтальных скважин достигает 1000 м и более.

Для подземного бурения используют обычное буровое оборудование, применяемое на поверхности (станки типа ЗИФ, СКБ), и специальное — станки со шпиндельным (типа БСК, АБЭМ-100, HKP и др.) и подвижным вращателями. Специальные станки устанавливают на распорных колонках. Станки со шпиндельным вращателем состоят из вращателя с механизмом подачи (поршневым гидравлическим или винтовым), коробки скоростей и двигателя (электрического или высокооборотного пневматического).Спуско-подъёмные операции при бурении станком со шпиндельным вращателем производятся посредством экстрактора, представляющего собой пневмоцилиндр с поршнем, шток которого снабжён приспособлением для захвата бурильной трубы. При движении поршня происходит перемещение бурильной колонны в соответствующем направлении. Экстрактор работает в сочетании с трубодержателем. Наиболее универсальным и эффективным оборудованием для подземного бурения скважин любого назначения, восстающих горных выработок служат станки с подвижным вращателем. Рабочие органы этих станков имеют индивидуальный гидравлический привод и выполняют наряду с вращением и подачей инструмента также спуско-подъёмные операции (в т.ч. в полуавтоматическом режиме). Перемещение вращателя по направляющей раме осуществляется механизмом подачи. На раме, выполняющей функции распорных колонок, размещён также трубодержатель. В зависимости от направления скважин и типа оборудования оно размещается в обычных горных выработках (штольнях, штреках, рассечках) либо в специальных камерах.

Наклонное бурение скважин производится при помощи использования профилей.Подобные конструкции могут отличаться, но верхняя часть ствола должна располагаться вертикально. В процессе исследовательских работ на твердые ископаемые бурение производится шпиндельными устройствами для бурения с поверхности земли.

Бурение подобных конструкций отличается тем, что сначала они будут иметь прямое направление, которое задается шпинделем станка для бурения, после чего в силу анизотропии разбуриваемого основания они будут отклоняться от подобного направления.

Объемы наклонного бурения с углами вертикального отклонения ствола конструкций более 50° растут, что обусловливается ограничениями по использованию стандартных способов исследований при помощи устройств, погружаемых в скважину на кабеле.

Поэтому появилась необходимость в разработке особых технологий доставки необходимых устройств в промежуток исследований. Данную проблему можно с легкостью решить при помощи систем для измерения без кабеля, которые доставляются на забой при помощи инструмента для бурения.

Наклонно направленные скважины подобного типа разделяются на одно- и многозабойные. В случае многозабойного бурения из главного, вертикального или ствола под наклоном будут проходить еще несколько вспомогательных стволов.

Вертикальная скважина- это скважины, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.

Горизонтальная скважина- называется скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°.В более широком смысле , горизонтальная скважина- это скважина имеющая протяженную фильтровую зону-ствол, пробуренный преимущественно вдоль напластовывания целого пласта в определенном направлении.

Наиболее распространенным, универсальным является вертикальное бурение, которое включает в себя множество способов и видов бурения скважин самого разного назначения. Другими словами термин «вертикальное бурение» подразумевает направление скважины (вертикально), а способов осуществления вертикального бурения на сегодняшний момент существует множество. К наиболее распространенным механическим способам вертикального бурения относят

• Вращательный;
• Ударно-вращательный;
• Ударный;
• Роторный;
• Турбинный;
• Электрогидравлический и гидравлический способы.

Каждый из способов имеет свои собственные недостатки и преимущества, а выбор соответствующего конкретному случаю способа бурения зависит от расположения скважины, ее технических характеристик, глубины, профиля, конструкции скважины, а так же геологического строения в зоне бурения. Если осуществление выбора на основе анализа статистических материалов и экономических расчетов не представляется возможным, то специалисты выбирают способ вертикального бурения на основании геолого-технических условий бурения.