Саллямов В.Р., Найзабеков А.Б.
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В КАЧЕСТВЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ НА КАЧАРСКОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОМ КАРЬЕРЕ *
Аннотация:
в статье рассматривается возможность рационального использования технологических скважин в качестве геологоразведочных на примере Качарского железорудного карьера. Проведён анализ существующей схемы бурения, включающей отдельное выполнение геологоразведочных и технологических скважин, что приводит к удвоению затрат. Предложена альтернативная схема, при которой технологические скважины углубляются до 30 метров, в них проводится геофизическое исследование (каротаж), после чего они засыпаются буровым шламом. Расчёты на основе производственных данных показали, что при сохранении общего количества геологоразведочных точек (600 скважин), объём бурения снижается с 18 000 до 7800 погонных метров, а годовая экономия достигает 70,8 млн тенге. Результаты подтверждают эффективность совмещения функций бурения без снижения качества геологоразведочной информации и могут быть применены при модернизации регламентов буровых работ на других горнодобывающих предприятиях.
Ключевые слова:
бурение скважин, геологоразведка, технологические скважины, экономическая эффективность, Качарский карьер, каротаж, горнодобыча, технико-экономическое обоснование, оптимизация работ
Актуальность исследования обусловлена необходимостью снижения производственных затрат в условиях роста себестоимости буровых работ и ограниченности ресурсов. Совмещение функций технологических и геологоразведочных скважин представляет собой перспективное направление рационализации бурового процесса, позволяющее не только сократить прямые затраты, но и повысить плотность геологоразведочной информации без увеличения объёма бурения.Одним из наибольших по затратам этапов освоения месторождений остаётся бурение скважин — как геологоразведочных, необходимых для уточнения структуры рудного тела, так и технологических, обеспечивающих подготовку к взрывным работам. На практике эти два типа скважин бурятся независимо друг от друга, что приводит к удвоению затрат при частичном дублировании целей [1, 352 с.].На Качарском железорудном карьере ежегодно бурится 600 геологоразведочных скважин глубиной 30 метров (всего 18 000 метров) и технологические скважины средней глубиной 17 метров при высоте уступа 15 метров. Предлагается удлинять технологические скважины до 30 м, проводить в них каротаж и засыпать буровым шламом, что позволит использовать их и как геологоразведочные. Такой подход позволяет оптимизировать буровые работы, снизить затраты и повысить точность данных без увеличения объёмов бурения.Производя бурение геологоразведочной скважины на месте проектной скважины буровзрывного блока для последующего взрывания, чтобы сэкономить бурение, проектная скважина имеет глубину 17 метров, а геологоразведочные бурятся на 2 уступа, составляют глубину 30 метров, получается что после того как мы проведём измерения качества руды на глубину 30 метров, нам необходимо будет вернуть её в параметры проекта буровзрывных работ, то есть восстановить глубину 17 метров, для этого необходимо засыпать скважину буровым шламом, которые образуется вокруг скважины в процессе бурения.Целью настоящего исследования является Обоснование технической и экономической целесообразности совмещения технологических и геологоразведочных скважин на Качарском железорудном карьере. В рамках работы проводится:1) Анализ текущей практики бурения и структуры затрат,2) Расчёт фактической себестоимости бурения одного погонного метра,3) Сравнение затрат при традиционной и совмещённой схемах бурения,4) Выявление потенциального годового экономического эффекта от внедрения совмещённого подхода.Результаты исследования направлены на оптимизацию буровых работ и могут быть использованы при разработке новых регламентов и технических решений в горнодобывающей отрасли.Для бурения технологических и геологических скважин в Качарском железорудном карьере применяется станок шарошечного бурения EPIROC DM75 LP, основные параметры которого представлены в таблице 1 [5, 112 с.].Рис. 1. Станок шарошечного бурения EPIROC DM75 LP.Таблица 1. Основные параметры бурового станка EPIROC DM75 LP. EPIROC DM75 LP представляет собой гусеничный станок с гидравлическим верхним приводом для многозаходного вращательного бурения взрывных скважин. Максимальная глубина бурения составляет 51,2 м.Станок буровой шарошечный EPIROC DM75 LP, представленный на рисунке 1, предназначен для бурения вертикальных и наклонных взрывных скважин. Оборудование способно работать в климатических условиях от -40 °С до +40 °С и с породами при коэффициенте крепости 7-18 (по шкале проф. Протодьяконова).Режим бурения скважины подразумевает под собой совокупность факторов, оказывающих влияние на показатели работы. Данные факторы не только задаются перед началом буровых работ, но также поддерживаются и регулируются в процессе углубления скважины в зависимости от широкого перечня условий. Процесс контроля и корректировки параметров режима бурения реализуется буровиками вручную.Режим бурения скважины — это совокупность параметров, влияющих на эффективность буровых работ, которые задаются до начала бурения и регулируются вручную в процессе проходки. Он определяется геолого-техническими условиями, проектными параметрами скважины и требуемыми экономическими показателями.Оптимальный режим обеспечивает максимальную эффективность оборудования и минимальную стоимость бурения. Специальные режимы применяются при осложнённых условиях (обвалы, высокое пластовое давление и др.), а рациональные — подбираются с учётом возможностей бурового инструмента. К основным параметрам относятся: вес инструмента, осевая нагрузка, частота вращения, крутящий момент, расход промывочной жидкости и время контакта долота с забоем [7, 592 с.].Сменная производительность бурового станка, Пб.см м/см, определяется по формуле (1)Пб.см=ТсмТо+Тв⋅Ки.б., (1)где Тсм – продолжительность смены, час,То – продолжительность основных операций, час,Тв – продолжительность вспомогательных операций, час,Ки.б. – коэффициент использования сменного времени, ед., определяется по формуле (2)Ки.б.=Тсм−Тп.з.+Тр+Тв.п.Тсм, (2)где Тп.з. – продолжительность подготовительно-заключительных операций, час,Тр – продолжительность регламентированных перерывов, час,Тв.п. – продолжительность внеплановых простоев в течение смены, час. Для станков шарошечного бурения принимается Тв.п. = 2,7 мин.Ки.б.=12−0,62412=0,948 ед.Пб.см=120,03+0,005⋅0,948=325 м/см.Продолжительность основных операций, То, час, определяется по формуле (3)То=1υб, (3)где υб – техническая скорость бурения, м/час.Техническая скорость шарошечного бурения, υ, м/час, определяется по формуле (4)υ=2,5⋅Ро⋅nВПб⋅dд2⋅102, (4)где Ро – оптимальная осевая нагрузка на долото, кН,nв – оптимальная частота вращения бурового инструмента, об/сек. Nв= 4,194 при f = 9 [6, 322 с.],dд – диаметр долота, м.Оптимальное усилие подачи, Ро, кН, определяется по формуле (5)Ро=77⋅Пб⋅dД, (5)Рос=77 · 13,499 · 0,25= 259,86 кН.Υ=2,5⋅259,86⋅4,19413,499⋅0,252⋅102=32,29 м/час.То=132,29=0,03 часа.Годовая производительность станка, Пб.г., м/год, определяется по формуле (6)Пб.г.=Пб.см⋅nсм⋅N, (6)где nсм – число рабочих смен в сутки,N – число рабочих дней станка в году.Пб.г.=325⋅2⋅260=169000 м/год.Где gг.м. – значение выхода взорванной горной массы с 1 п.м. скважины, п.м./м3.Значение выхода взорванной горной массы с 1 п.м. скважины, gг.м., определяется по формуле (7)gг.м.=W+bnр−1⋅Hу⋅аnр⋅Lск, (7)где W – линия сопротивления по подошве уступа, м, W = 6 м,b – расстояние между рядами скважин, м, b = 6 м,nр – число рядов скважин, nр = 6 рядов,Hу – высота уступа, м, Hу = 15 м,Lск – длина скважины, м, Lск = 17 м,а – расстояние между скважинами в ряду, м, а = 6 м [2].Gг.м.=6+6⋅6−1⋅15⋅66⋅17=31,76 п.м./м3.При среднем годовом объёме бурения Vб = 665025 п.м. получаем количество станков, nст по формуле (8)nст=VбПб.г., (8)nст=665025169000=3,935=4 буровых станкаСредняя себестоимость бурения одного метра рассчитывается на основе данных таблицы 2 [3, 288 с.].Таблица 2. Данные полученные в ходе анализа себестоимости одного погонного метра.Исходя из средней глубины технологической скважины 17 метров, получим значение разницы геологоразведочной скважины с технологической по формулеLр = Lгеол – Lскв, (9)Lр = 30 – 17 = 13 метровСледовательно объём бурения каждой геологоразведочной скважины сокращается на 17 метров, исходя из этого получаем таблицу 3 со сравнением затрат на бурение геологоразведочных скважин в настоящее время и бурение геологоразведочных скважин, совмещённых с технологическими скважинами [4, с. 385–391].Таблица 3. Сравнение затрат на бурение геологоразведочных скважин в настоящее время и бурение геологоразведочных скважин, совмещённых с технологическими скважинами. Исходя из расчёта, представленного в таблице 3, при сохранении геологоразведочных скважин (600 штук), но сокращении их общей глубины до 7800 метров, переход на совмещённую модель позволяет экономить 70 768 171,2 тенге ежегодно.Проведённое исследование показало, что совмещение функций технологических и геологоразведочных скважин на Качарском железорудном карьере является технически осуществимым и экономически обоснованным решением. При сохранении общего количества геологоразведочных точек (600 скважин), но сокращении глубины бурения с 30 до 13 метров за счёт использования технологических скважин, общая длина бурения снижается с 18 000 до 7800 погонных метров. Это позволяет добиться значительной годовой экономии затрат — порядка 70,8 млн тенге.Предложенный подход обеспечивает достаточную достоверность геологоразведочной информации при условии проведения каротажа в технологических скважинах до их засыпки. Таким образом, совмещение буровых операций позволяет не только повысить эффективность использования бурового оборудования, но и снизить себестоимость производственных процессов без ущерба для качества геологических данных.Результаты работы могут быть рекомендованы для внедрения на аналогичных карьерах с целью повышения экономической эффективности геологоразведочных и подготовительных работ, а также как основа для пересмотра действующих регламентов бурения.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 4
Ссылка для цитирования:
Саллямов В.Р., Найзабеков А.Б. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В КАЧЕСТВЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ НА КАЧАРСКОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОМ КАРЬЕРЕ // Вестник науки №5 (86) том 4. С. 1668 - 1680. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23479 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+