Ядковото сондиране е основният технически метод за проучване на находища на твърди полезни изкопаеми. Също така се използва широко в инженерно-геоложки и хидрогеоложки проучвания и в структурни картографски проучвания на нефтени и газови находища. В допълнение, това сондиране се използва за различни инженерни цели. Методът на ядрото може да се използва за пробиване на ями и проучвателни мини. Ядковото пробиване стана толкова широко разпространено поради следните причини.
1. Позволява ви да извличате колони от скали от кладенец - ядки, от които можете да създадете геоложки разрез на находището и да тествате минерала.
2. Методът на ядрото може да се използва за пробиване на кладенци под различни ъгли спрямо хоризонта, като се използват различни инструменти за рязане на скали, в скали с всякаква твърдост и стабилност. Покачващите кладенци могат да бъдат пробити от подземни изработки.
3. Пробийте кладенци с малки диаметри до голяма дълбочина, като използвате сравнително леко оборудване.
Обща схема на ядково пробиване
Пробиването на кладенец започва с подготовката на пътищата за достъп и площадката за сондажното съоръжение. Преди началото на сондажа площадката се изравнява на мястото на проектирания кладенец, изкопават се дупки за резервоари за промивна течност и под основите. сондажна стрела 14 със сондажна сграда 15 са монтирани в дерика в необходимата посока на сондажната машина 7, кална помпа 18, електродвигатели 19 за задвижване на машината и помпата (фиг. 3.1). При липса на електричество машината и помпата се задвижват чрез подходяща трансмисия от двигател с вътрешно горене (ICE)
Фиг.3.1 Схема на сондажната платформа
След монтиране на сондажното съоръжение и проверка на работата му, кладенецът се пробива в зададена посока, след което устието се закрепва с направляваща тръба. Всички части на свредлото са свързани помежду си чрез резбови (запечатани) връзки. Горната кели се прекарва през въртящия се шпиндел на бормашината, закрепва се в патронник и след това... свредлото се завинтва върху него.
В същото време е инсталирана система за почистване на сондажната течност от частици от пробита скала. За да охладите короната, почистете дъното от разрушена скала и извадете резници на повърхността, кладенецът се измива.
Пробиването на кладенец се извършва в следната последователност. С помощта на лебедка в кладенеца се спуска сондажен инструмент, сглобен от следните части: корона 7, сърцевина 6, адаптер 5, низ от сондажни тръби 4, чиято дължина се увеличава с по-дълбокото кладенец, въртящ се уплътнител 3, инжекционен маркуч 2, свързващ сондажния инструмент с кална помпа 1. Въртенето на свредлото се придружава от инжектиране на сондажна течност под налягане от калната помпа. Разтворът, наситен с пробити скални изрезки, се издига нагоре по кладенеца, където влиза през система от канали 8 в утаителния резервоар 9, където изрезките потъват на дъното, а избистрената вода в приемния резервоар 10.
ориз. 3.2 Схема за директно промиване на кладенци:
1 – помпа за кал; 2 – изпускателен маркуч; 3 – вирбел – семеринг; 4 – колона от сондажни тръби; 5 – адаптер за фрезоване на тръби; 6 – ядкова тръба; 7 – корона; 8 – система от улуци; 9 – утаителен резервоар; 10 – приемен резервоар
С измиване и въртене снарядът внимателно се довежда до дъното и започва пробиването. Кладенецът се пробива до основата и се врязва в тях с 0,5-1,5 m, след което се спуска направляваща тръба, предназначена да предпазва устието на кладенеца от ерозия и да насочва течността, изтичаща от кладенеца в системата на изкопа цялата дебелина на горните нестабилни и водоносни скали са покрити със следващата колона от обсадни тръби, наречена проводник. Пръстенообразното пространство зад проводника трябва да бъде циментирано до цялата му дълбочина или в долната част, а пръстеновидното пространство между направляващата тръба и проводника трябва да бъде уплътнено.
Ако сондажът се извършва в стабилни скали, тогава технологичната вода се използва за промиване на кладенеца. При пробиване на кладенец в недостатъчно стабилни скали се извършва промиване с глинен разтвор. При сондиране в относително безводни кладенци може да се използва продухване на дъното със сгъстен въздух.
След като тръбата на сърцевината се напълни със сърцевина, започнете да повдигате инструмента към повърхността. При сондиране в твърди и абразивни скали понякога е необходимо да се спре пробиването и да се започне повдигане на инструмента поради значително намаляване на скоростта на пробиване поради затъпяване на фрезите или поради самозасядане на сърцевината в цевта. Преди да започне повдигането, сърцевината трябва да бъде надеждно заклещена в дъното на цевта и да бъде откъсната. След като сърцевината е заседнала, помпата се изключва и сондажният низ се повдига на повърхността с помощта на лебедка, развивайки сондажния низ в отделни свещи. Дължината на свещите се определя от височината на сондажната платформа. Стойката се завинтва заедно от две или три, а понякога и четири сондажни тръби. Дължината на свещта е с 3-5 м по-малка от височината на кулата. Свещите са монтирани на свещник. Теглото на повдиганата колона може да се определи с помощта на индикатор за тегло.
След като цевта за сърцевина се извади на повърхността, короната се развива, сърцевината се отстранява от тръбата за сърцевина, инструментът се сглобява отново, спуска се в кладенеца и сондажът продължава. При всяко повдигане коронката се проверява и при износване се сменя с нова. Сърцевината се измива, почиства се от кална утайка, измерва се и се поставя в последователен ред в кутии за сърцевини, като се отбелязва интервалът на кладенеца, от който е извлечена сърцевината, и процентът на възстановяване на сърцевината.
Ако кладенецът пресича нестабилни скали, които се срутват или изпъкват дори при използването на специални разтвори за промиване, в него се спуска обсадна колона, блокираща нестабилните скали, след което кладенецът продължава да се пробива с малко по-малък диаметър. След 50-100 m проникване се измерват ъгълът на наклона (зенит) и посоката (азимут) на кладенеца. След като дупката пресече минералното находище и навлезе в скалната основа, сондирането се спира и инструментът се повдига и демонтира.
В кладенеца се извършват геофизични изследвания (регистрация), измерват се кривината на ствола и температурата, проверява се дълбочината на кладенеца, след което те започват да изоставят кладенеца. За да направите това, първо се отстраняват тръбите на корпуса (ако не са циментирани), след което се пълнят под налягане с циментова суспензия, така че да няма поток от подземни води през багажника. След това сондажната платформа се разглобява и транспортира на ново място. На мястото на изоставения кладенец е монтиран репер.
В твърди скали пробиването се извършва с диамантени свредла. В здрави крехки скали може успешно да се използва ротационно ударно сондиране с хидравличен или пневматичен ударен механизъм. В средно твърди и меки скали ротационното пробиване се извършва с корони, подсилени с карбидни фрези. Ако кладенците пресичат вече проучени скали, тогава в райони, където няма минерални ресурси, е препоръчително да преминете към сондиране без сърцевина, което може да увеличи производителността на сондажите чрез значително увеличаване на проникването на пътуване и намаляване на времето за операции по спускане, както и чрез увеличаване на сондирането режими.
Дълбочините на основните кладенци са различни - от няколко метра до няколко хиляди метра. Диаметрите на ядковите кладенци зависят от целта на тяхното пробиване и от вида на инструмента за рязане на скали. При диамантения метод кладенците се пробиват предимно с битове с диаметър 76, 59 и 46 mm. За твърдосплавно пробиване най-често се използват свредла с диаметър 92, 76, 59 mm. Произвеждат се инсталации за ядково пробиване на кръгли минни шахти с диаметър над 5 m.
Методът за пробиване на кладенци по този метод е най-продуктивен. Неговата особеност е, че разрушаването на почвата се извършва не по целия обем на напречното сечение на отвора, а по кръгъл контур. Неразрушената част от средата на ствола, наречена сърцевина, се отстранява през вътрешния обем на сондажната тръба (сърцевина). По този начин ядковото сондиране ви позволява да получите точна подземна структура на почвите в работната зона. И тъй като методът ви позволява да пробивате дупки на дълбочина от хиляди метри, той е почти идеален за геоложки проучвания в слабо проучени райони или райони. Това се улеснява и от високата производителност на процеса, постигната поради намалената контактна площ с почвата.
Като устройство за разрушаване на почвата се използва специален инструмент с твърдосплавни режещи части или диамантени вложки.
Специални ключалки са прикрепени към пръстеновидното тяло от легирана стомана за монтиране на режещи вложки, изработени от твърда сплав. Плочите се закрепват с винтове и при износване или затъпяване се сменят с нови. Тялото е с трапецовидна многостранна резба за монтаж на сондажна тръба.
Има много видове сондажи и всеки от тях се използва за свои собствени цели и има редица характеристики.
Днес има много видове пробиване. Те варират в зависимост от целта на използване на кладенеца.
Ядковото сондиране на кладенци се извършва за геоложки проучвания, т.к позволява в най-голяма степен кратки сроковестигнем до самите дълбини на скалата.
Основни понятия и характеристики
За разузнаване най-много по ефективен начинПрез 21 век остава такъв вид сондиране на кладенци, чиято технология не включва раздробяване и извличане на скала, а запазването й в оригиналния й вид. Това се постига с помощта на специални приставки, които режат само по периметъра, докато в центъра всичко остава недокоснато.
Максималният диаметър е 160 mm, но най-често се използват по-малки опции, т.к това ви позволява да преминете през скалата много по-бързо. Масивните са по-удобни в случаите, когато трябва да работите със слоеве от твърди скали, които могат да огънат или дори да счупят малки корони. При работа се използват диамантени или карбидни коронки, т.к. всички други опции не могат да издържат на такова натоварване.
Традиционно се използват различни методи за пробиване.
Технология на ядково пробиване с промиване: 1- помпа за пробиване; 2- маркуч за впръскване на вода; 3- семеринг; 4- низ за сондажен инструмент; 5- адаптер; 6- сърцевинна тръба; 7- корона; 8- улуци; 9- утаителен резервоар; 10- резервоар за промивна течност
Доста често се дупчи на сухо, т.к. Не винаги е възможно да се съхранява необходимия обем вода и да се поддържа в правилно състояние. Този вариант е бавен и доста скъп, защото... шансът за счупване на короната се увеличава значително.
Пробиването на кладенци с промиване е по-надеждно и ви позволява да напредвате много по-бързо. Тази опция е много удобна в случаите, когато трябва да направите много дълбоки кладенци и начален етапне се интересуват от дейности.
Извлеченото ядро е в абсолютно същото състояние, както преди е било под земята, което прави възможно изследването на материала на всякаква дълбочина. Издига се по 2 начина:
- Тръбата се издърпва и скалата се избива от нея. Удобен на малка дълбочина, защото... няма да е необходимо допълнително сложно оборудване.
- Сърцевината се извежда на повърхността чрез специална повдигаща тръба. Няма друг вариант за бързо извличане на скала от дълбочина 1000 м.
Трудова дейност
Машината за ядково пробиване се характеризира с висока скорост на въртене на свредлото.
Външно машината за пробиване на кладенци по този начин не се различава от конвенционалния шнек, но на практика скоростта на въртене на свредлото е много по-висока.
Преди да започнете работа, трябва да изкопаете дупка за течността за промиване. Дълбочината на дупката обикновено е минимум 1,5-2 м, т.к работата предстои дълга. След това останалата работна площ се почиства и изравнява. Само на на този етапможете да започнете да сглобявате машината за пробиване на кладенци.
След като всичко е сглобено, трябва да инсталирате система за почистване на промивната течност от утайки (излишна извлечена скала). За водата се използва по-фино пречистване, докато глинестият разтвор се пречиства чрез грубо пречистване.
Схемата за сондиране на кладенец е организирана, както следва:
- В земята се прави дупка до необходимата дълбочина.
- По време на сондажни дейности по пътя се използва кофа. Именно в този резервоар се натрупва камъкът и при достигане на максимално ниво се отстранява.
- След отстраняване на резервоара, на негово място се фиксира резервен резервоар.
- С помощта на чук кофата се изпразва. Ударите се нанасят върху долната част методично, но не много силно, за да не се повреди металът. В този случай от тръбата се отстраняват продълговати скални елементи, които трябва да бъдат внимателно събрани на ръка и оставени за по-нататъшно изследване.
- По време на изпразването на резервоара, той се заменя с нов, след което работната дейност започва от самото начало.
Допълнителни аспекти и резултати
Видове диамантени корони: а – еднослойни; b – многопластова; в – импрегниран; 1 – обемни диаманти; 2 – шлифовъчни диаманти; 3 – матрица; 4 – тяло на короната; 5 – матрица, наситена с малки диаманти.
Ако е необходимо да се извърши пробиване на сърцевина при високи скорости с диамантен бит, тогава ще трябва да използвате специални емулсии за промиване.
Когато работите в особено трудни условия (твърда скала или абразив), често е необходимо да спрете работата, за да смените короните. Колкото по-здрава е скалата, толкова по-бързо става затъпяването, така че винаги трябва да имате няколко копия на склад.
Най-голямата трудност представляват кладенци, които се срутват по време на работа, въпреки глинестия разтвор. Те изискват много допълнителни инвестиции, защото трябва да се монтират обсадни тръби.
След като желаната формация бъде открита, работата трябва да се извърши до самата й основа. След това се правят всички необходими изчисления, за да се получат изключително точни данни за откритото находище.
В самия край инструментът се отстранява и кладенецът се запушва. Всички по-нататъшни дейности се извършват с друго специално оборудване, което при необходимост ще разшири вече завършения кладенец до необходимия размер, след което ще се извърши по-нататъшно развитие.
Те се различават значително един от друг и полезността на всеки се доказва редовно. Ядковото пробиване ви позволява да достигнете необходимата дълбочина за изключително кратко време, независимо от разстоянието.
Тази опция се счита за най-добрата сред всички аналози в геоложките проучвания, т.к ви позволява да постигнете идеални резултати за изключително кратко време.
Високата производителност на съвременните сондажни платформи позволява разработването на кладенци с големи диаметри и дълбочини. Ако ние говорим заотносно малки работни параметри, тогава подходът към техническото изпълнение на самия проблем може да бъде различен. Например, ядковото пробиване ви позволява да създавате тесни отвори с минимални разходи, поддържайки висока точност и прецизност при рязане на скала.
Характеристики на технологията
Основният метод се използва в индустрията и геодезическите изследвания повече от 150 години. Неговата специално мястов общия набор от технологии за геоложко развитие се дължи на факта, че след завършване на работата остава твърдо ядро. Това е цилиндрична колона с материал от кладенеца, който може да бъде изхвърлен или съхраняван за по-нататъшно изследване на скалата - в зависимост от задачите. С други думи, рязането и развитието се извършват не по цялата площ на свредлото, а по краищата на кладенеца. В този случай движението на короната също се извършва строго по ръбовете, което прави възможно запазването на скалата. В същото време шахтите се запълват с работно оборудване, което се представя от ядкови сондажи - корони, шнекове и ядкови приемници. Тази технология има и редица ограничения, тъй като с навлизането в дълбочина натискът върху режещите елементи се увеличава. Поради тази причина максималната дълбочина на ядрените кладенци достига само 150-160 mm, в зависимост от вида на почвата и характеристиките на оборудването.
Области на приложение на метода
Използването на ядкови свредла е оправдано при разработване на твърди скали. Това се отнася главно за планински находища, които се изследват за научни или проектни цели. Например, при инженерно-геодезически изследвания може да се изисква твърда почвена проба с дълбочина над 1 m. Съответно методът се използва при разузнавателни проучвания, а не само в строителната индустрия. IN минна индустрияПреди да инсталирате хидромеханика и многовинтови багери, пробиването на ядрото се извършва директно на мястото на разработка, въз основа на резултатите от което се изготвя проект за бъдещия кладенец.
Използвано оборудване
Основната функционална единица е сондаж за ядково сондиране. Може да се достави до работно мястои впоследствие да се използва на специална платформа за поддръжка, или мобилен начинда бъдат интегрирани в шасито на автомобили КАМАЗ, МАЗ, Урал и др. За извършване на работа в трудни условия се използват верижни превозни средства.
Конструкцията на инсталация за сондиране с ядро се състои от носеща рамка, двигател, хидравлична система за управление на позицията на работните части, маркуч за промиване на кладенеца и повърхности на оборудването, както и механизъм за закрепване на дюзи тип SDS. За управление и захранване могат да се използват модулни модули контролно-пропускателни пунктовеи генератори. Тъй като работата в повечето случаи се извършва на разстояние от централните комуникации, автономните захранвания с гориво са основният източник на енергия за такова оборудване.
Уреди и консумативи за пробиване
При разработването на скали могат да се използват различни по формат корони и помощни инструменти. За твърди формации с висока якост се използват диамантени и дробови сегменти. Средна породаот гледна точка на якостта се нарязват с волфрамитни свредла и корони, а почвата с ниска якост се обработва със стоманени елементи. Във всеки случай използването на продукти за поддържане на лицето е задължително.
За подаване на вода или извличане на сърцевина могат да се използват тръби, шнекове, пръти за увеличаване на дълбочината на пробиване на сърцевината и промивни уплътнения. В сложни зони, когато се организира многоетапна сондажна конфигурация, се използват и специални адаптери с монтажни фитинги, ротатори и челни съединения.
Работен процес
На първия етап целевата площадка се почиства от отломки, трева и чужди предмети. На няколко метра от мястото на пробиване се оформя дупка за бъдещо оттичане на промивния разтвор. Дълбочината му зависи от планирания обем на работа. След това се създава дупка чрез пробиване, за да побере самото свредло, след което свредлото се интегрира в механизма за захващане. На този етап машината за ядково пробиване се разширява според обхвата на работното оборудване с помощта на тръби и адаптери. След това започва въртенето на тръбата с ножове за ръбове.
След всяко преминаване с пълнене на дюзата със сърцевина, конструкцията се издига. При ръчния метод на обслужване работниците отстраняват скалата с удари с чук. При механизирани инсталации тази операция се извършва автоматично с помощта на специален тласкач. След това се извършва промиване и свредлото отново се потапя в кладенеца до достигане на желаната дълбочина. За скали с крехка, нестабилна структура се използват армиращи обсадни тръби, тъй като дълбочината на проникване се увеличава. Те предпазват стените от срутване и нарушаване на параметрите на сондирането.
Предимства на технологията
От гледна точка на възможността за получаване на точна сърцевина, това е оптималният метод за пробиване. Като алтернатива можем да препоръчаме използването на въртящо се длето, но в този случай е невъзможно да се постигне същата прецизна геометрия на рязане. Поддържа се и висока производителност. Мощните инсталации позволяват последователна обработка на целевата зона на няколко позиции за кратък период от време. Следователно, с интегриран подход към проучването, технологията за пробиване на ядрото позволява да се изследва подземната структура на почвите.
Използвайки този метод, можете стабилно да преминете през скали с висока якост, включително гранит и базалт. Самите кладенци могат да бъдат многостранни, повдигнати или наклонени - оборудването ви позволява да създавате различни модели на развитие, като променяте скоростта и параметрите на размерите.
Недостатъци на технологията
Сред основните недостатъци на технологията за ядково пробиване са необходимостта от използване на разтвори за промиване, ограничения за дълбочината на преминаване и строги изисквания за поддръжка на инструмента. Най-чувствителният фактор по време на работа ще бъде износването на тръбата. Режещите ръбове се износват бързо, след което се налага заточване или пълно подновяване на работните сегменти. Следователно, дори при разработване на средно твърди скали, се препоръчва използването на диамантено сондиране с обилно използване на глинен разтвор. Като цяло, що се отнася до измиването, без него е невъзможно да се получи висококачествен разрез около сърцевината, като същевременно се запази функционалността на функционалното оборудване. Много организации практикуват техники за сухо сондиране, но в дългосрочен план това е по-скъпо както финансово, така и технически ресурси.
Заключение
Оптимизиране на технологичните подходи за изпълнение на кладенци в различни посокисе свежда до автоматизиране на процеса и намаляване на броя на използваните компоненти и възли. Акцентът е върху универсалността и практичността, което се постига, наред с други неща, чрез подобряване на експлоатационните качества на използваните корони. При ядковото сондиране си струва да се наблегне на оптимизацията в самата схема за разработване на сондажи. Въпреки всичките си недостатъци, това най-доброто решениеза да се осигури плитко вземане на проби от скали. Освен това тази технология теоретично може да се използва в домашни условия, като се използва оборудване с малък формат и ръчно захранващо оборудване.
