Буровая проходка

Вертикальных шахтных стволов (a. shaft sinking by drilling technique; н. Bohrabteufen der Schachte; ф. forage du puits, creusement du puits; и. profundizacion del pozo) — строительство вертикальных шахтных стволов с применением буровых установок. Характеризуется выполнением всех технол. процессов без присутствия людей в забое. Б. п. колодцев и шахтных стволов небольшого диаметра и глубины осуществлялась ещё на соляных копях в Др. Руси (9 в.). Б. п. в совр. понимании предложена Хонигманом (Нидерланды) в 1894. Широкое применение Б. п. получила со 2-й пол. 20 в., вначале преим. в сложных горно- и гидрогеол. условиях, с 60-х гг. — в обычных (для стр-ва стволов малого диаметра) условиях. В Буровых установках применяют роторные и планетарные исполнит. органы (приводы соответственно на поверхности и в забое). С 60-х гг. в СССР используются установки с планетарно-турбинными породоразрушающими органами (см. Реактивно-турбинное бурение); бурением в СССР пройдено ок. 550 шахтных стволов и скважин большого диаметра (от 1 до 6,5 м) суммарной длиной ок. 150 тыс. м (кон. 70-х гг.).

Технол. процессы Б. п. включают разрушение горн. массива, удаление породы из забоя, крепление ствола. При бурении ствол заполняется водой или буровым раствором, создающими гидростатич. давление на стенки выработки и выполняющими тем самым функции временной крепи. При этом жидкость в системе циркуляции по бурильным трубам и затрубному пространству ствола используется также для гидротранспортировки разрушенной породы (пульпы) на поверхность. При прямой схеме циркуляции жидкость вниз по трубам подаётся буровыми насосами, а пульпа поднимается вверх по стволу; при обратной — жидкость перемещается по стволу, а пульпа поднимается по трубам с помощью эрлифта. На поверхности пульпа очищается от породы в отстойниках или в сито-гидроциклонных устройствах. Для укрепления рыхлых и водопоглощающих пород в качестве буровой жидкости используются тиксотропные глинистые растворы, твёрдая фаза к-рых заполняет поры, скрепляет частицы породы и образует на стенках ствола глинистую корку — мембрану. Б. п. в устойчивых породах с небольшими водопритоками возможна без буровой жидкости. При этом породная мелочь удаляется пневмотранспортом — по бурильным трубам с наддувом воздуха в затрубное пространство или отсосом пневмосмеси из труб.

Для ограничения мощности и грузоподъёмности буровых установок и вращающего момента, передаваемого бурильными трубами, при Б. п. стволов большого диаметра (в СССР, до 8,75 м вчерне) осуществляют фазное бурение — расширение выработки до необходимого диаметра за неск. проходов на полную глубину. Крепь возводится преим. после завершения проходки ствола на полную глубину. Буровая жидкость при этом остаётся в выработке, а крепь монтируется на поверхности и опускается в ствол. При секционной схеме монтажа крепи (наиболее распространена в СССР) отдельные её секции (гл. обр. стальные обечайки, сваренные из коротких звеньев) последовательно опускаются и стыкуются в стволе в направлении снизу вверх. При схеме монтажа крепи на плаву в ниж. звене делается герметич. днище; последующие звенья герметично наращивают на поверхности к предыдущим (в осн. электросваркой); образующийся "стакан" постепенно под действием собств. веса погружается в буровую жидкость посредством доливания внутрь его балластировочной жидкости (воды). Крепь, сооружённая на плаву, более прямолинейна по высоте ствола и герметична, однако требует повышенного качества сварочных работ и соблюдения прямолинейности ствола в процессе бурения. После возведения металлич. крепи на полную глубину осуществляют тампонаж закрепного пространства и удаление жидкости из ствола. Производительность бурения установками РТБ (диаметр 3,2 м) в породах ср. крепости (f=5-6) ок. 1,3 м³/ч, энергоёмкость ок. 3000 МДж/м³, проходка на комплект шарошек ок. 3 м. Производительность бурения роторной буровой установкой (диаметр 3 м) при f=5-6 ок. 2 м³/ч, энергоёмкость ок. 500 МДж/м³, проходка на комплект шарошек ок. 5,7 м; макс. диаметр бурения установкой УЗТМ-8,75 (рис.) составляет 8,75 м (при глуб. 800 м), установкой Z-40 фирмы "Wirt" (ФРГ) — 8 м (при глуб. 1000 м). Объёмы применения Б. п. увеличиваются.

Схема буровой установки УЗТМ-8,75: 1 — мачта; 2 — талевая система; 3 — укрытие платформы с ротором и приводом; 4 — кабина управления; 5 — буровая лебёдка; 6 — раздвижные платформы; 7 — буровая колонна; 8 — исполнительный орган; 9 — пульпоотводящее устройство; 10 — магазин бурильных труб; 11 — консольно-поворотный кран.

Литература: Федюкин В. А., Проходка вертикальных горных выработок бурением, М., 1975.

И. А. Купчинский.