Стефания гладкая
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ
ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ россии
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»
зав. кафедрой БС,
__________проф. Н.И. Васильев
“_____” ___________ 2011 г.
Кафедра бурения скважин
ЗАДАНИЕ НА
ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Студенту
Зюбенко Д.Г. уч. группа РТ-06
Тема проекта:
Проект
буровых работ на стадии оценки запасов рудного золота в пределах
Центрально-восточного участка Михайловского железорудного месторождения
Исходные данные:
Материалы, полученные во время производственной практики; фондовая
литература
Тема специальной части:
технология бурения скважин ударно-вращательным способом с применением
двойной колонны бурильных труб и продувкой сухим сжатым воздухом для повышения
качества опробования.
Требования к графической части проекта и пояснительной записке содержатся
в Методических указаниях по проектированию.
Руководитель проекта: профессор ___________ Чистяков В. К.
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Студент: __________ ЗюбенкоД.Г.
(подпись) (Ф.И.О.)
Дата выдачи задания “ 15 ” марта 2011 г.
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект «Проект буровых работ на стадии оценки запасов рудного
золота в пределах Центрально-восточного участка Михайловского железорудного
месторождения» посвящен вопросу рентабельности самостоятельной отработки
указанного участка, как объекта с богатой благороднометалльной минерализацией.
Проект состоит из трех основных частей - геолого-методической,
технической и организационно-экономической. В дипломном проекте уделено
внимание вопросам обеспечения безопасных условий при всех видах
запроектированных работ. Так же особо подчеркнуто, что не менее важны мероприятия
по экологической безопасности.
Рассчитана сметная стоимость проектируемых работ, собственно
геологоразведочные работы будут стоить 31155984, а 1 погонный метр бурения
составил 2654,5 руб.
Проект содержит пояснительную записку объемом 112 страниц, включает 57
таблиц, 8 рисунков, 4 графических приложения, библиографический список из 15
наименований.
ABSTRACT
The graduation project «Project of drilling operations on the
stage of estimation of reserves of gold ore within the limits of
Central-eastern area of Mikhailovsky iron ore deposits» devoted to problem of
profitability of self working off this area as object with wealthy
mineralization of precious metals.project consists three main parts: geological
and methodological, technical, organizational and economical. The attention was
paid to problem of safe working conditions at all type of projected work. Also
was special noted that events of environmental safety no less important.cost of
projected work was calculated. Cost of the geological work accounted 31 155 984
rub, 1 running meter of drilling accounted 2 654,5 rub.project involved
comprises, viz:explanatory note, 110 in number, 57 in number, 8 in
numberapplications,4 in numberlist, 14 in number.
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. ГЕОЛОГО-МЕТОДИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ
.1
Общие сведения о районе работ
.2
Краткая геологическая характеристика района работ
.2.1
Стратиграфия, магматизм и метаморфизм
.2.2
Тектоника
.3
Геологическое строение участка
.4
Вещественный состав полезного ископаемого
.5
Физико-механические характеристики горных пород участка
.6
Гидрогеологическая характеристика участка
.7
Геолого-экономическая оценка месторождения
.8
Методика проектируемых работ
.8.1
Бурение геологоразведочных скважин
.8.2
Геологическая документация
.8.3
Геофизические исследования в скважинах
.8.4
Топографо-геодезические работы
.8.5
Керновое опробование
.8.6
Гидрогеологические исследования в скважинах
.8.7
Камеральные работы
.8.8
Ожидаемые результаты работ
.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1
Буровые работы
.1.1
Обзор геолого-технических условий бурения
.1.2
Анализ ранее проведенных буровых работ
.1.3
Выбор и обоснование способа бурения и профиля скважины
.1.4
Проектирование конструкции скважины
.1.5
Выбор бурового инструмента
.1.6
Буровое оборудование
.2
Технология бурения
.2.1
Выбор очистного агента
.2.2
Проектирование технологического режима бурения
.2.3
Мероприятия по повышению качества отбора керна
.2.4
Проверочные расчеты
.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА «ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫМ
СПОСОБОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВОЙНОЙ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ И ПРОДУВКОЙ СУХИМ СЖАТЫМ
ВОЗДУХОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОПРОБОВАНИЯ»
.1
Устройство и работа пневмоударников
.2
Колонковые наборы и вспомогательный инструмент
.3
Бурение скважин с обратной циркуляцией очистного агента по двойной колонне
бурильных труб
.4
Давление и расход воздуха в напорной магистрали
.5
Определение давления нагнетания компрессора
.6
Расчет потребной мощности для бурения на предельную глубину с помощью
пневмоударника и двойной колонны бурильных труб
.7
Режим пневмоударного бурения
.8
Осложнения при пневмоударном бурении
.9
Контрольно- измерительные приборы
.10
Предполагаемый эффект от применения ударно-вращательного способа проходки с
двойной колонной бурильных труб с продувкой сжатым воздухом
.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
.1
Характеристика условий и анализ потенциальных опасностей
.2
Обеспечение безопасности при проектируемых работах
.3
Обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях
. ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
.1
Характеристика района
.2
Влияние горно-металлургического комплекса КМА на экологическую обстановку
региона
.3
Состояние атмосферного воздуха
.4
Состояние водных объектов
.2
Состояние зеленых насаждений и почвенного покрова
.5
Проблемы радиоэкологии в регионе КМА
.
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1
Проектирование
.2
Производственно-техническая часть
.2.1
Проектирование
.2.2
Буровые работы
.2.3
Геофизические работы
.2.4
Опробование
.2.5
Лабораторные работы
.2.6
Камеральные работы
.3
Организация работ
.3.1
Расчет производительности труда, количества бригад и сроков выполнения буровых
работ
.3.2
План-график выполнения этапов геологического задания
.3.3
Штатное расписание и фонд оплаты труда
.4
Смета на производство геологоразведочных работ
.4.1
Расчет основных расходов по видам работ
.5
Сводная смета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Наличие на площади работ Михайловского месторождения, крупнейшего
железорудного объекта КМА, обусловило его довольно высокую геологическую
изученность, но одностороннюю, с упором на изучение железистых кварцитов как
железорудного сырья. Вмещающим геологическим образованиям и связанным с ними
полезными ископаемыми внимание начало уделяться 18-20 лет назад, что привело к
пересмотру перспектив рассматриваемого района и послужило обоснованием для
постановки выполняемых работ. К настоящему времени здесь проведены и продолжают
проводиться геологические исследования целевого назначения.
Используя фондовые материалы комбината КМАРУДА, в дипломе исследуется
возможность проведения геологоразведочных работ на участке Михайловского
месторождения. В качестве исходных материалов использовались геологические
карты, разрезы и информационный отчет о результатах незавершенных работ по
объекту "Глубинное геологическое картирование докембрия масштаба 1: 50 000
(ГГК-50) на площади листов N - 36-143-Б-б, - 131-Г-г"
Задачей проектируемых работ являются буровые работы на стадии оценки
запасов рудного золота Центрально-восточного участка Михайловского
месторождения железных руд. В результате геологоразведочных работ последних лет
этот район выявился как один из наиболее перспективных районов бассейна КМА.
Михайловское месторождение разрабатывается с ежегодной
производительностью горного предприятия по сырой руде, превышающей 20 млн. т.
Разведанные запасы железных руд, учтенные федеральным балансом по категориям
В+С1, составляют около 10 млрд. т, а прогнозные ресурсы в целом по области -
около 30 млрд. т.
По горнотехническим условиям разработки Михайловское месторождение
относится к первой группе - месторождений неглубокого залегания (не более 200 м
от поверхности), пригодных для открытых работ. Оно приурочено к широкому полю
железистых кварцитов и имеет большую ширину залегания. Железистые кварциты
повсеместно залегают в основании богатых руд, что создает условия,
благоприятные для одновременной разработки руд обоих типов. Буровые работы
должны быть проведены в объеме 39 скважин, общей глубиной 10600 метров,
скважины вертикально-направленные. Срок проведения буровых работ на стадии
оценки составляет 7 месяцев.
1.
ГЕОЛОГО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Общие сведения о районе работ
Курская область расположена в центре Восточно-Европейской (Русской)
равнины. Протяженность территории с запада на восток 305 км, с севера на юг -
171 км. Область входит в состав Центрально-Черноземного экономического района
(ЦЧР) Центрального федерального округа. Административно область разделена на 28
районов.
На юго-западе и западе граница с Сумской областью Украины, протяженностью
в 245 км, получила статус государственной границы РФ.
На северо-западе Курская область граничит с Брянской (120км), на севере -
с Орловской (325 км), на северо-востоке - с Липецкой (65 км), на востоке - с
Воронежской (145 км), на юге с Белгородской (335 км).
Площадь области - 29,8 тыс. кв. км. Население составляет 1235,2 тыс.
человек, плотностью 41,17 чел./км2. Население сконцентрировано, в основном, в 5
городах с общим числом жителей около 600 тыс. чел, в том числе в г. Курске -
412,4 тыс. человек.
Курская область покрыта густой речной сетью. Западная и центральная части
области относятся к бассейну Днепра, восточная к бассейну Дона. Всего по
территории протекает более 900 рек. Наиболее значимые реки - Сейм и Псел -
несудоходны. Важным природным богатством Курской области является земельный
фонд. Почвы преобладают черноземные, на северо-западе - серые лесные. В районе
города Обоянь расположен интересный объект природы - Зоринские болота с
растительностью северных болот: сфагновым мхом, круглолистной росянкой,
пушицей. Леса занимают около 8 % территории области; дубравы (дуб с ясенем,
вязом, липой, кленом) расположены, в основном, на непригодных для распашки
землях и по долинам рек. Имеются саженые сосновые леса. Территория относится к
лесостепной зоне. Сохранившиеся участки коренной степной растительности - т. н.
Стрелецкая и Казацкая степи - объединены в Центральночерноземный заповедник им.
В.В.Алехина.
Климат умеренный континентальный, со средними температурами января -8 0С,
июля +19 0С. Средняя годовая температура воздуха изменяется от + 4,6 0С до +
6,1 0С. Осадков, большей частью с апреля по сентябрь, выпадает около 500 мм в
год; летом случаются ливни.
Располагаясь в центре Европейской равнины и юго-западной части России,
территория области имеет благоприятные условия и факторы для развития важнейших
отраслей промышленности и сельского хозяйства, а так же различного вида
транспорта: автомобильного, железнодорожного, авиационного и трубопроводного,
образующих взаимосвязанную транспортную инфраструктуру. Через транспортную сеть
она развивает связи с другими районами России, а также с сопредельными странами
Ближнего и Дальнего Зарубежья.
Центром области является город Курск - один из старейших городов России,
основанный в конце 10 века, как крепость Киевского княжества.
Экономика области - составная часть единого хозяйственного комплекса
России, охватывающего основные звенья производственной и непроизводственной
сферы. Расположение Курской области в ЦФО РФ, близость ее к крупным
промышленным центрам (г. Москва, Воронеж и др.) способствовало активному
развитию промышленных отраслей. Развитие черной металлургии (добыча и
переработка железной руды) обусловлено наличием на территории области
Михайловского месторождения железных руд. На территории области действует
Курская АЭС, которая является одним из основных поставщиков электроэнергии для
целого ряда регионов России.
Кроме этого развиты: химическая и нефтехимическая промышленность,
машиностроение и металлообработка, промышленность строительных материалов,
легкая и пищевая промышленность, транспортно-дорожный комплекс,
жилищно-коммунальное хозяйство. В сельском хозяйстве ведущее место занимает
земледелие: выращивание зерновых (рожь, пшеница, ячмень), технических (сахарная
свекла) и кормовых культур. Возделываются также картофель, овощи, фрукты.
Развиты молочно-мясное животноводство, разведение свиней, птицы.Полезные
ископаемые области: железная руда Курской магнитной аномалии (КМА),
месторождения пресных подземных вод, месторождения нерудных полезных ископаемых
(мел и мергель, пески и песчаники, глины, трепела). На долю промышленной
продукции приходится ¾, а сельскохозяйственной - ¼
часть от общего объема
производства области.
Современная Курская область - один из экономически развитых регионов
России. Курская область расположена в центре крупнейшего в России месторождения
железных руд - Курская магнитная аномалия. Такие гиганты добывающей
промышленности, как Михайловский, Лебединский, Стойленский горно-обогатительные
комбинаты, Старооскольский и Липецкий металлургические комбинаты действуют и
развиваются во многом благодаря Курской АЭС.
1.2 Краткая геологическая характеристика района работ
.2.1 Стратиграфия, магматизм и метаморфизм
Михайловское месторождение расположено в пределах северо-западной части
Белгородско-Михайловского железорудного пояса мегаблока КМА. Среди известных в
пределах КМА железорудных объектов докембрийских железистых кварцитов оно
относится к наиболее крупным и перспективным в отношении их рудоносности.
Основными структурными элементами Михайловского рудного поля, типичными
для всего мегаблока КМА, можно считать следующие типы геотектонических
сооружений:
1) позднеархейские гранит-зеленокаменные пояса;
2) раннепротерозойские подвижные пояса;
) активизационные образования;
) платформенные образования.
К обрамляющим относительно вышеперечисленных структур относят развитые за
пределами Михайловского рудного поля раннеархейские гнейсово-мигматитовые и
гранулитовые блоки.
Михайловское месторождение локализовано в северо-западной части
Белгородско-Михайловского раннепротерозойского подвижного пояса, унаследованно
совмещенного с одноименным гранит-зеленокаменным поясом позднеархейского
возраста. Основной тектонической структурой, вмещающей Михайловское
месторождение, является Новоялтинско-Михайловская грабен-синклиналь.
Михайловское железорудное месторождение является важнейшим промышленно
значимым объектом Михайловского рудного поля, занимая его центральную часть. В
структурном плане месторождение находится на западном крыле
Новоялтинско-Михайловской грабен-синклинали, которая является структурой
второго порядка. Грабен-синклиналь имеет субмеридиональное простирание,
протяженность ее составляет более 56 километров при ширине 15 километров. В
бортах и на участках замыкания структуры грабен-синклинали на севере и юге на погребенную
поверхность кристаллического фундамента выходят архейские породы
(александровская свита михайловской серии), а центральная (приосевая) часть
сложена нижнепротерозойскими образованиями курской (стойленская, коробковская
свиты) и оскольской (курбакинская свита) серий. На юге территория
Новоялтинско-Михайловской грабен-синклинали ограничена серией разломов, на
севере имеет признаки центриклинального замыкания и также нарушена разрывными
нарушениями. В западном борту структуры контакты с раннеархейскими и
позднеархейскими образованиями также носят тектонический характер.
Толщи железистых кварцитов нижнего протерозоя выходят на поверхность
кристаллического фундамента в крыльях Новоялтинско-Михайловской
грабен-синклинальной структуры в виде узких вытянутых полос. Представлены они,
в основном, нижней железорудной подсвитой коробковской свиты, мощность которой
достигает 800 м. В пределах площади Михайловского месторождения наблюдается
резкое увеличение горизонтальной мощности железорудной толщи на западном крыле
грабен-синклинали, что объясняется ее сложноскладчатым строением. В восточном
крыле структуры толща железистых кварцитов характеризуется, преимущественно,
моноклинальным залеганием, или встречается в крыльях мелких складок. Здесь ее
мощность составляет от 100 до 400 м. Михайловское месторождение приурочено к
участку дислокационного осложнения структуры грабен-синклинали и представляет
собой структурно-тектонический узел.
В геологическом строении Михайловского месторождения принимают участие
два резко отличающихся друг от друга структурных этажа: нижний, сложенный в
разной степени метаморфизованными и дислоцированными отложениями докембрия
(кристаллический фундамент) и верхний, представленный осадочными отложениями
палеозоя и мезокайнозоя (пологозалегающий осадочный чехол).
На площади опорного участка «Карьер Михайловского ГОКа»
вулкано-плутонических образований до настоящего времени не выявлено. Однако
среди пород месторождения широко развиты жильные фации различных типов
метасоматических образований, формирование которых, по-видимому, связано с
проявлениями интрузивного и субвулканического магматизма за пределами
месторождения. С интрузивной и субвулканической деятельностью, несомненно, в
различной степени связаны процессы становления благороднометалльного оруденения
в докембрийских толщах Михайловского месторождения и его обрамления.
Слагающие Михайловское месторождение раннепротерозойские толщи, в том
числе и железорудные, претерпели зеленосланцевую фацию регионального
метаморфизма, в результате чего в железистых кварцитах сформировалась основная
часть минеральных парагенезисов. В пределах района работ достаточно отчетливо
выражена метаморфическая зональность, соответствующая мусковит-хлоритовой
субфации зеленосланцевой фации, сменяющаяся к западу и востоку
эпидот-амфиболитовой субфацией амфиболитовой фации. Выявленные минеральные
ассоциации впоследствии были изменены метосоматическими и гидротермальными
процессами[12].
1.2.2.
Тектоника
В пределах площади опорного участка «Карьер Михайловского ГОКа» исключительно
развиты образования нижнепротерозойского яруса нижнего структурного этажа,
повсеместно перекрытые палеозой-мезозойскими образованиями верхнего
структурного этажа (осадочного чехла). Между образованиями кристаллического
фундамента и осадочного чехла отмечается зона активного взаимодействия,
представленная в виде кор выветривания и других эпигенетических образований.
Геологические образования нижнепротерозойского яруса смяты в напряженные
изоклинальные складки, а разнонаправленными тектоническими деформациями разбиты
на отдельные блоки. Образования верхнего структурного этажа характеризуются
спокойным субгоризонтальным залеганием, отчасти унаследуя структуру нижнего
структурного этажа (кристаллического фундамента).
Складчатые структуры
В докембрийских образованиях Михайловского месторождения и его обрамления
ранее проводимыми исследованиями выявлено несколько складчатых этапов,
сформировавших его структуру. Наибольшее значение имеют системы асимметричных
складок субмеридионального простирания синкурбакинского этапа складчатости. Их
осложнила более поздняя складчатость северо-западного простирания, а местами
отмечаются складчатые дислокации северо-восточного простирания,
сформировавшиеся, соответственно, в два последующих посткурбакинских этапа
складчатости. Складчатые структуры отнесены к нескольким порядкам. Складчатость
высоких порядков весьма сложная, доходящая до микроскладчатости и плойчатости.
Основной складчатой структурой Михайловского рудного поля является
Михайловская грабен-синклиналь, относящаяся к структурам второго порядка. Она
сформировалась в синкурбакинский этап складчатости и имеет субмеридиональное
простирание шарнира. Крылья ее картируются по выходу в срез докембрия пластов
железистых кварцитов. Складки слагают вулканогенно-терригенные образования
курбакинской свиты.
Михайловское месторождение в структурном отношении приурочено к крупному
массиву железистых кварцитов (6,5 х 2,5 км2) на западном крыле Михайловской
грабен-синклинали. Месторождение образовано серией сплошных складок пород
коробковской свиты с крутым (60-800) параллельным падением на восток.
Михайловское месторождение - это структурно-тектонический узел, в котором за
счет складкообразования и блоковой тектоники видимая мощность на отрезке более
6 км оказалась увеличенной в 3-5 раз и достигла 2500 м. Размеры месторождения
определяются размерами этого структурно-тектонического узла.
В структуре месторождения выделяются три основные складки
субмеридионального простирания - две синклинальные и разделяющая их
антиклинальная, которые относятся к структурам третьего порядка
синкурбакинского этапа складчатости.
Разрывные нарушения
На площади опорного участка «Карьер Михайловского ГОКа» разрывная
тектоника, в основном, носит соскладчатый характер. Наиболее крупным разрывным
нарушением является Хальзевско-Михайловский (Восточно-Михайловский)
взбросо-сдвиг субмеридионального (север-северо-западного) простирания.
Хальзевско-Михайловский разлом картируется непосредственно в восточном
борту структуры Михайловского месторождения. Зона разлома сечет железистые
кварциты нижней коробковской подсвиты, а также вулканогенно-осадочные отложения
нижнекурбакинской и углеродисто-сланцевые отложения верхнестойленской подсвит.
Она прослеживается в северо-западном направлении через всю структуру месторождения
с севера на юг. Падение восточное под углами 60-870. Зона разлома представляет
собой серию близко расположенных тектонических разрывов, образующих мощную зону
подвижек и интенсивного дробления пород.
Структура Михайловского месторождения осложнена элементами разрывной
тектоники более высокого порядка соскладчатого характера. По времени
образования разрывная тектоника, выявленная в железорудной толще месторождения,
по-видимому, является синметаморфической.
В пределах железорудной толщи месторождения довольно уверенно выделяются
четыре системы соскладчатых зон разрывных нарушений:
) субмеридиональные нарушения, представляющие собой зоны рассланцевания
осевой поверхности складок, которые являются самыми ранними по времени
заложения;
) северо-западные разрывы сколового характера, сопровождающиеся зонами
смятия и брекчирования, более позднего заложения, чем субмеридиональные;
) северо-восточные нарушения, сходные с северо-западными, но более
позднего происхождения; носят сбросо-сдвиговый характер, как и северо-западные;
) субширотные крутопадающие на юг разрывы, поперечные к основным
складчатым деформациям месторождения. Имеют, скорее всего, сдвиговый характер и
относятся к наиболее поздним деформациям[12].
1.3 Геологическое строение участка
Ниже дана краткая характеристика вещественных комплексов нижнего
протерозоя, которые являются вмещающими железорудную толщу коробковской свиты,
слагающую одно из крупнейших железорудных месторождений Курской Магнитной
Аномалии - Михайловское.
Нижний протерозой. Нижний карелий (PR11)
Нижнепротерозойский разрез представлен образованиями курской и оскольской
серий. Курская серия с размывом и стратиграфическим несогласием перекрывает
образования позднего архея. Оскольская серия с размывом и угловым несогласием
залегает на породах курской серии.
Курская серия (PR11ks).
В составе курской серии на территории Михайловского месторождения
известны образования двух свит: стойленской и коробковской. В основании курской
серии широко развита кора выветривания пород михайловской серии. Курская серия
в составе выделенных в ее разрезе свит представляет собой единый цикл
геологического развития.
Стойленская свита (PR11st). Разрез стойленской свиты состоит
из двух подсвит: нижней, преимущественно, песчаниковой и верхней, сланцевой.
Нижняя подсвита сложена метапесчаниками с прослоями олигомиктовых
метагравелитов и метаконгломератов, сланцев, кварцитов и карбонатных пород.
Мощность ее варьирует от 50 до 500 м.
Верхняя подсвита согласно залегает на породах нижней подсвиты. Она
представлена чередованием углисто-кварц-серицитовых, серицит-кварцевых сланцев,
на участках развития более высоких фаций метаморфизма - кварц-биотитовыми,
кварц-амфибол-биотитовыми, кварц-гранат-биотитовыми, биотит-кварц-мусковитыми с
андалузитом и ставролитом разновидностями сланцев. Среди сланцев распространены
прослои метапесчаников, метаалевролитов, карбонатных пород. Мощность верхней
подсвиты - от 60 до 600 м.
Таблица 1.1
Схема стратиграфии и магматизма раннего докембрия Михайловского рудного
узла
|
Акротема
|
Эонотема
|
Эратема
|
Серия, СВК
|
Свита
|
Подсвита
|
Вулкано-плутонические
образования
|
|
|
|
|
|
|
Комплекс
|
Индекс
|
Радиологи- ческий возраст
|
|
Протерозой - PR
|
Нижний протерозой (карелий)
- PR1
|
Верхний карелий - PR12
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Малиновский гранитоидный
|
εγPR12ml
|
2040-1874 млн.лет
|
|
|
Нижний карелий - PR11
|
Оскольская-PR11os
|
Курбакинская-PR11kb
|
Верхняя
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нижняя
|
Остаповский риолитовый
|
λPR11ot
|
2059 млн.лет
|
|
|
|
|
Роговская-PR11rg
|
|
|
|
|
|
|
|
Курская-PR11ks
|
Коробковс-кая-PR11kr
|
Четвер-тая
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Третья
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вторая
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первая
|
|
|
|
|
|
|
|
Стойленская-PR11st
|
Верхняя
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нижняя
|
|
|
|
|
|
|
|
Игнате- евская PR11ig
|
|
|
|
|
|
Архей - AR
|
Верхний архей - AR2
|
|
Михайловская-AR2mh
|
Александровская-AR2al
|
|
Атаманский гранитоидный
|
γAR2a
|
2322-2615 млн.лет
|
|
|
|
|
|
|
Салтыковский
мигматит-плагиогранитный
|
ργAR2sl
|
2760-2955±40 млн.лет
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сергиевский
габбро-перидотитовый
|
δνAR2sr
|
|
Стойленская свита в пределах площади Михайловского месторождения
представлена исключительно образованиями верхней, сланцевой, подсвиты.
Отложения ее установлены как на западном, так и на восточном бортах
грабен-синклинали. Наиболее полно ее разрез изучен на западном фланге
Михайловского месторождения.
Отложения стойленской свиты претерпели региональный метаморфизм от
зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой фаций.
Коробковская свита (PR11kr). В пределах площади Михайловского
месторождения перекрывает верхнестойленскую подсвиту. Она слагает продуктивную
толщу. Коробковская свита характеризуется наиболее высокой степенью изученности
по сравнению с другими геологическими образованиями, так как на протяжении
нескольких десятилетий являлась основным объектом геологических исследований и
отработки Михайловского горно-обогатительного комбината. Отложения коробковской
свиты широко развиты в пределах Михайловского рудного поля, где друг от друга
существенно отличаются мощностью, составом и степенью
метаморфо-метасоматических изменений. С запада на восток происходит уменьшение
мощности и повышение степени метаморфизма слагающих ее пород.
Продуктивная толща железистых кварцитов коробковской свиты являлась
основным объектом исследований на нетрадиционные виды сырья (золото, платиноиды
и др.), как компонентов попутной добычи при переработке железных руд в будущем.
Образования коробковской свиты залегают согласно на подстилающих породах
верхнестойленской сланцевой подсвиты. Зона перехода представлена обычно
различной мощности интервалами сланцев, чередующихся с малорудными и безрудными
железистыми кварцитами. Перекрывается свита, преимущественно,
вулканогенно-осадочными и вулканогенными образованиями курбакинской свиты
оскольской серии.
В составе коробковской свиты выделяют четыре подсвиты, первая и третья из
которых представлены различными по составу железистыми кварцитами, а вторая и
четвертая - сланцами. Первая железорудная подсвита пользуется весьма широким
пространственным распространением на месторождении, образования второй и
четвертой сланцевых и третьей железорудной подсвит в эрозионном срезе
поверхности докембрия встречаются только на южном фланге месторождения.
. Первая (нижняя железорудная) подсвита (PR11kr1) составляет
основную часть разреза коробковской свиты. Мощность ее в пределах месторождения
варьирует от 600 до 800 м. В нижней подсвите коробковской свиты выделено снизу
вверх по разрезу четыре пачки.
.1. Первая пачка (PR11kr11) находится в основании подсвиты и
сложена карбонатно-магнетитовыми, магнетитовыми и гематито-магнетитовыми с
карбонатами кварцитами. В нижних частях отмечается горизонт малорудных
магнетитовых кварцитов мощностью 10-50 м с прослоями безрудных кварцитов и
серицит-кварцево-карбонатных сланцев.
Карбонатно-магнетитовые кварциты в разрезе пачки преобладают.
Макроскопически это серые с желтоватым оттенком средне- и тонкополосчатые
породы с гранобластовой, тонкозернистой структурой. Основными минеральными
компонентами являются кварц (40-50%), карбонаты (20-35%), магнетит (25-35%),
второстепенными - полевые шпаты, апатит, эгирин, зеленая слюда, щелочные
амфиболы (от долей до 10%). Полосчатость породы обусловлена чередованием
кварцево-карбонатных, карбонатно-магнетитовых, кварцево-магнетитовых слойков.
Отмечается сульфидная минерализация, представленная вкрапленностью и
тонкопрожилковыми обособлениями пирита, редко - пирротина и халькопирита.
Малорудные кварциты представляют собой породы серого цвета, массивные,
грубополосчатые. Микроструктура их гранобластовая, тонкозернистая. Полосчатость
обусловлена чередованием прослоев кварца (0,5-1,5 см) и магнетита (0,3-0,5 см).
Магнетитовые кварциты в отличие от карбонатно-магнетитовых
характеризуются темно-серой окраской, средне- и тонкополосчатой текстурой,
меньшим содержанием карбонатов (10-15%) и более высоким содержанием магнетита
(40-50%).
Гематито-магнетитовые с карбонатами кварциты приурочены к верхам пачки.
Содержание гематита в них постепенно увеличивается от низов к верхам горизонта.
Микроструктура их гранобластовая, тонкозернистая. В составе кварцитов
преобладают кварц (50-55%), магнетит (25-30%), гематит (8-10%), карбонат
(10-15%). В участках развития структурно-тектонических деформаций возрастает
количество минералов гидротермально-метасоматического генезиса.
Микроскладчатость подчеркнута чередованием прослоев различного минерального
состава: кварцевых, кварц-карбонатных, магнетит-карбонат-зеленослюдковых,
кварц-гематит-магнетитовых.
.2. Вторая пачка (PR11kr12) представлена, в основном,
магнетито-гематитовыми кварцитами с редкими прослойками гематито-магнетитовых.
В пределах Михайловского месторождения устанавливается повсеместно, образуя
непрерывный пласт мощностью 170-300 м, выдержанный как по падению, так и по
простиранию. Макроскопически это тонкополосчатые зеленовато-серые породы с
тонкозернистой гранобластовой структурой. Главными минералами являются кварц,
гематит, магнетит. В меньшем количестве, но постоянно, присутствуют зеленая
слюда, эгирин, редко - карбонаты, щелочные амфиболы, полевой шпат, апатит,
сульфиды. Слоистость пород обусловлена чередованием прослоев магнетитового,
гематито-магнетитового с кварцем, кварц-гематитового, кварцевого состава.
Зеленая слюда обычно образует мономинеральные прослои внутри магнетитовых
слойков, карбонаты, другие силикаты и сульфиды имеют более сложный характер
распределения, чаще всего вкрапленно-прожилковый.
.3. Третья пачка (PR11kr13) сложена, преимущественно,
гематито-магнетитовыми кварцитами, среди которых выделяются три-четыре пласта
магнетито-гематитовых кварцитов мощностью 30-70 м. Мощность пачки 150-400 м.
Гематито-магнетитовые кварциты тонко-, среднеполосчатые зеленовато-серого
цвета. Сложены прослоями кварца, магнетита, гематита с магнетитом и кварцем. Основными
минералами являются кварц (45-60%), магнетит (20-30%), гематит (15-25%) и
зеленая слюда (10-25%), реже встречаются эгирин, щелочные амфиболы (0-5%),
биотит (0-5%), изредка полевой шпат (до 1%), апатит (до 1%), сульфиды (до
1,5%). Зеленая слюда часто имеет послойное распределение, образуя
мономинеральные прослойки, приуроченные к магнетитовым слойкам. Вместе с
зеленой слюдой встречается биотит. Эгирин характеризуется гнездо- и линзовидным
распределением, иногда образует прожилки. Щелочные амфиболы отмечаются в виде
примазок по трещинам. Полевой шпат, апатит, карбонаты слагают узкие линейные
зоны, участками обогащенные тонковкрапленными (часто распределенными послойно)
сульфидами, преимущественно, пиритом.
Магнетито-гематитовые кварциты отличаются от гематито-магнетитовых лишь
соотношением железосодержащих минералов.
.4. Четвертая пачка (PR11kr14) представляет собой переслаивание
пластов магнетитовых и гематито-магнетитовых кварцитов, в редких случаях в ней
встречаются маломощные и слабопротяженные линзовидные тела
магнетито-гематитовых кварцитов. В составе этой пачки выделяется пласт
гематитовых краснополосчатых кварцитов. Общая мощность пачки 210-280 м. Основу
пачки составляют три-четыре пласта магнетитовых и гематито-магнетитовых
кварцитов по 30-70 м, суммарно 150-180 м.
Магнетитовые кварциты - это черные и темно-серые среднеполосчатые или
плойчатые породы с гранобластовой микроструктурой. В составе их преобладает
кварц (50-55%) и магнетит (30-35%). В небольших количествах присутствуют
гематит (5%), биотит (5-8%), карбонаты (5-8%), зеленая слюда (5-8%), эгирин
(2-5%), щелочной амфибол (до 1%), апатит (до 1%), пирит (до 1,5%). Слоистость
обусловлена чередованием магнетитовых, кварцево-магнетитоых, кварцевых,
карбонатно-магнетитовых прослоев, насыщенных силикатными минералами. Зеленая
слюда и биотит распределены послойно, иногда образуют моно- и биминеральные
прослойки. Эгирин образует линзы, гнезда, сгофрированные складчатостью
микропрожилки. Щелочной амфибол залечивает секущие микротрещины, образуя налеты,
примазки вдоль стенок трещин. Иногда щелочной амфибол развивается послойно,
замещая зеленую слюду, биотит. Карбонаты развиваются как в массе породы, так и
слагают секущие прожилки. Полевые шпаты, апатит сконцентрированы, в основном, в
узких локальных зонах, обычно секущего характера. Пирит отмечается в
прожилково-вкрапленном виде, образуя рассеянную вкрапленность или отдельные
(часто послойные) прожилки, гнезда.
В прослоях магнетитовых кварцитов встречаются тонкие прослойки
биотит-магнетитовых кварцитов, в которых количество биотита достигает 12-15%,
содержание полевых шпатов, апатита, карбонатов возрастает до 2-3%, пирит
распределен в виде послойных, линзовидных обособлений (до 3-4%) мощностью 2-3
мм.
Гематит-магнетитовые и магнетит-гематитовые кварциты четвертой пачки по
своим свойствам аналогичны таковым третьей пачки.
Гематитовые краснополосчатые кварциты слагают внутри четвертой пачки
хорошо картируемый, осложненный тектоническими дислокациями пласт мощностью от
0-15 м до 110 м. Это полосчатая порода серого и темно-серого цвета с
вишнево-красным оттенком. Краснополосчатость их обусловлена присутствием
тонкодисперсного гематита в кварцевых прослойках. Структура породы
гетерогранобластовая. Главными минералами являются кварц (45-60%) и гематит
(35-45%). В небольших количествах отмечаются магнетит и мартит (до 2-8%),
пирит, карбонаты, хлорит, апатит, полевой шпат, образованные при
метасоматических замещениях. Полосчатость обусловлена чередованием гематитовых
с примесью кварца, кварцево-гематитовых и кварцевых с дисперсной вкрапленностью
гематита прослойков.
. Вторая (нижняя сланцевая) подсвита коробковской свиты (PR11kr2) является межрудной. Подстилается и перекрывается
железистыми кварцитами. Представлена углеродистыми кварц-серицитовыми, реже
серицитовыми и серицит-кварцевыми, нередко филлитовидными, сланцами. На
участках милонитизации пород сланцы превращены в хлорит-кварцевые и
кварц-хлоритовые сланцы. Мощность подсвиты составляет от 20 до 100 м. Средний
минеральный состав сланцев: серицит (30-70%), углистое вещество(5-10%), кварц
(до 50%), хлорит (до5-10%), карбонаты (до 10-15%). Вблизи контактов подсвиты с
железистыми кварцитами количество карбонатов в сланцах возрастает до 35-45%.
. Третья (верхняя железорудная) подсвита (PR11kr3) сложена
железистыми кварцитами, согласно залегающими на сланцах второй подсвиты.
Переход от сланцев к железистым кварцитам постепенный, через маломощный пласт
малорудных железистых кварцитов.
. Четвертая (верхняя сланцевая) подсвита (PR11kr4) коробковской
свиты согласно перекрывает третью подсвиту. Представлена
углеродисто-серицит-кварцевыми и серицит-кварцевыми сланцами, аналогичными
породам второй подсвиты. Мощность ее не превышает 60 метров. Переход к породам
вышележащей оскольской серии характеризуется угловым несогласием и размывом
нижележащих сланцев коробковской свиты.
Оскольская серия (PR11os).
Оскольская серия пользуется относительно широким развитием в пределах
района работ. Наличие углового несогласия между курской и оскольской сериями
подтверждается также изучением систем трещиноватости в железистых кварцитах и
перекрывающих их сланцах. Угловое несогласие достигает 30º.
В составе оскольской
серии (табл.1) выделено две свиты - роговская и курбакинская.
Образования роговской свиты (PR11rg) непосредственно на площади опорного
участка «Карьер Михайловского ГОКа» отсутствуют. В целом, ее образования в
районе работ пользуются значительно меньшими масштабами развития по сравнению с
курбакинскими. Они незначительно развиты на южном фланге Михайловского
месторождения и в виде узких полос окаймляют поля распространения пород
оскольской серии в северо-восточной части площади. Роговская свита представлена
в районе метапесчаниками, мезомиктовыми метаконгломератами с обломками
железистых кварцитов; сланцами углеродистыми кварц-биотитовыми,
кварц-гранат-биотитовыми, кварц-серицит-биотитовыми, иногда со ставролитом и
силлиманитом, известняками и доломитами.
Образования роговской свиты можно относить к
неравномерно ритмичной терригенно-карбонатной формации, сформировавшейся в
обстановке повышенной тектонической активности в сравнении с режимом накопления
курских отложений.
Курбакинская свита(PR11kb). Образования
курбакинской свиты в пределах площади опорного участка «Карьер Михайловского
ГОКа» развиты вдоль восточного фланга Михайловского месторождения.
Преимущественным развитием пользуются отложения нижнекурбакинской подсвиты.
Согласно стратиграфической схеме (табл. 1.1), курбакинская свита
расчленяется на две подсвиты: нижнюю (вулканогенно-терригенную) и верхнюю
(туфогенно-осадочную). В составе нижней подсвиты, в свою очередь, выделено три
пачки. Первая (нижняя) пачка представлена седиментационными метабрекчиями,
метатуфобрекчиями с обломками железистых кварцитов, метагравелитами и
метапесчаниками полимиктовыми с детритом мартитизированного магнетита, гематита
и железной слюдки. Мощность пачки до 60 м. Вторая (средняя) пачка сложена
метариолитами и их метакластическими туфами, нередко рассланцованными. Мощность
пачки - 15 м. Третья (верхняя) пачка представлена кварц-хлорит-серицитовыми сланцами,
метабазальтами и метаандезитами, ортосланцами основного и среднего состава.
Мощность пачки- 25м.
Верхнюю подсвиту курбакинской свиты слагают полимиктовые карбонатные
метапесчаники с прослоями метаалевролитов и кварц-хлорит-серицитовых сланцев.
Мощность подсвиты составляет более 150 м.
Фанерозой
В геологическом строении осадочного чехла принимают участие отложения
девонской, юрской, меловой, неогеновой и четвертичной систем.
В пределах Михайловского месторождения образования неогеновой системы,
представленные песчано-глинистыми аллювиальными отложениями плиоцена (15-25 м),
практически отсутствуют.
Отложения фанерозоя, перекрывающие докембрийские толщи Михайловского
месторождения, представлены образованиями девонской, юрской, меловой и
четвертичной систем. Стратиграфическая колонка образований Михайловского
месторождения показана на рисунке 1.2[12].
1.4 Вещественный состав полезного ископаемого
С целью установления особенностей вещественного состава золотоносных
метасоматических образований были выполнены детальные исследования в пробах со
значимыми концентрациями золота и других благородных металлов для ряда
перспективных участков месторождения. Результаты выполненной работы показали и
еще раз подтвердили, что повышенная золотоносность в железорудной толще и
вмещающих породах Михайловского месторождения строго приурочена к определенным
петротипам с набором устойчивых эпигенетических минеральных ассоциаций,
развитых в различных участках месторождения, которые приурочены к
соответствующим структурно-тектоническим обстановкам.
Рудная зона «Центрально-восточная» (Приложение 1) выделена в восточном
борту центрального карьера Михайловского ГОКа по результатам штуфного и
бороздового опробования. Результаты комплексных исследований вещества
метасоматитов приведены ниже.
Центрально-восточный участок.
Обнажение № 13 (проба 1095, Au - 10,1; проба 5296, Au -
18,9 г/т).
Магнетитовый кварцит с серией прожилковидных обособлений пирита и
пересекающих их тонких калишпат-карбонат-кварцевых прожилков. Текстура породы
неяснополосчатая и прожилковидная. Структура тонко-, мелкозернистая,
лепидогранобластовая, гломеробластовая. Минеральный состав рудной минерализации
в образцах из обнажения №13 приведен в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Состав рудной минерализации (обн.№13), %
|
№ан.
|
сумма
|
магнет.
|
маггем
|
гемат.
|
пирит
|
пиррот
|
халькоп
|
Гален.
|
г/о fe
|
др.
|
|
13/1
|
28-31
|
18-20
|
-
|
0,2
|
10-11
|
ед.з.
|
ед.з.
|
ед.з.
|
0,1
|
-
|
|
13/2
|
29-32
|
16-18
|
-
|
0,15
|
13-14
|
0,1
|
ед.з.
|
ед.з.
|
0,15
|
-
|
|
13/3
|
40-41
|
21,5
|
3-4
|
0,1
|
15
|
0,1
|
0,15
|
ед.з.
|
0,1
|
Арс.
|
Магнетит отмечается в виде ксеноморфных зерен размером от 0,01 до 0,2 мм,
незначительно преобразован в маггемит. Участками содержит обильные
тонкодисперсные включения пирротина, халькопирита, реже - пирита. Гематит: 1)
тонко-, мелкопластинчатый (0,002-0,02 мм), ксеноморфный; 2) мартит. Пирит двух
типов: 1) ксеноморфные, гипидиоморфные зерна размером 0,04-0,05 мм,
сгрупированные в виде прожилковидных, линзовидных обособлений, напоминает
гранулированный пирит, количественно преобладает. Обособления пирита этого типа
пересечены прожилками кварца. 2) более крупные (до 0,48-0,66 мм)
гипидиоморфные, идиоморфные зерна пирита, содержащие включения пирротина,
халькопирита, нерудных минералов, магнетита, галенита. Пирротин, халькопирит,
галенит в виде включений в пирите, халькопирит также в виде ксеноморфных зерен
(0,08-0,1 мм) в породе. Обнаружены единичные зерна (<0,01 мм) арсенопирита в
кварце. Карбонат-калишпат-кварцевые и кварцевые прожилки содержат мелкую (до
0,02 мм) вкрапленность реликтового и новообразованного магнетита, гематита и пирита.
Гипергенная минерализация представлена гидроокислами железа в виде мелких
агрегатов, неравномерно распределенных в породе, часто по трещинам.
Скважина 368-р, гл. 102,0-106,0 м. (проба 368-24; Au - 1,01 г/т).
Железистый кварцит c
секущей прожилковой зоной существенно кварцевого состава, достаточно отчетливо
выраженной полосчатостью, но осложненной микроскладчатостью, трещиноватостью и
катаклазом. Состав: кварц (50%), магнетит (20%), гематит (10%), идиоморфные
сульфиды (7%), карбонат (9%), зеленая слюда (1%), барит (4%). Выделяются
крупные (до 1мм) кубики пирита, вокруг которого отмечаются нарастания
«расщепленного» кварца. Пирит и магнетит замещаются гематитом, между зернами
которого развивается барит и кварц. Выделяются кварц-пиритовая и
кварц-гематитовая с баритом ассоциации как индикации повышенных содержаний
золота в породе[12].
1.5 Физико-механические характеристики горных пород участка
При бурении разведочных скважин необходимо знать физико-механические
характеристики горных пород участка. На геологическом разрезе по разведочной
линии 48К (Приложение 2), определив местонахождение Центрально-восточного
участка на нем, можно сказать, что в его разрезе присутствуют 3 типа железистых
кварцитов с преобладанием того или иного минерала.
Таблица 1.3
Физико-механические характеристики горных пород Центрально-восточного
участка.
|
Физико-механические
характеристики горных пород
|
Горные породы
|
|
гематит-магнетитовый
кварцит, содержащий эгирин и зеленую слюду
|
магнетитовый кварцит
|
магнетит- гематитовый
кварцит содержащий эгирин и зеленую слюду
|
|
Плотность г/см3
|
3,55
|
3,64
|
3,49
|
|
Пористость, %
|
0,7
|
0,67
|
0,75
|
|
Влажность, %
|
0,5
|
|
Водоустойчивость
|
устойчивые
|
|
Абразивность
|
весьма абразивные
|
|
Теплофизические свойства
|
высокая теплопроводность
|
|
Прочностные свойства
|
весьма прочные
|
|
Деформационные свойства
(модуль упругости), ГПа
|
93,4
|
1.6 Гидрогеологическая
характеристика участка
Подземные воды в пределах района работ приурочены ко всем возрастным
подразделениям осадочного чехла и трещиноватым зонам кристаллического
фундамента. Наличие в разрезе повсеместно распространенной толщи верхнеюрских и
нижнемеловых глин делит обводненную толщу на два гидрогеологических этажа:
верхний - с благоприятными условиями восполнения ресурсов подземных вод и
нижний - с ограниченными естественными ресурсами. Особенность строения
геологического разреза характеризует обводненную толщу как многослойную
гидравлическую систему со сложными условиями взаимосвязи отдельных водоносных
горизонтов.
Четвертичный водоносный горизонт (Q) приурочен к пойменным и русловым отложениям поверхностных
водотоков. Водовмещающие породы представлены суглинками, супесями и
разнозернистыми песками. Горизонт безнапорный, с уровнем воды на глубине 0-10
м. Водопроводимость горизонта неравномерная, коэффициент фильтрации изменяется
в пределах 0,07-2,60 м/сут.
Турон-маастрихтский водоносный горизонт (K2t-m) распространен не повсеместно на
водораздельных пространствах. Воды приурочены к трещиноватой мергельно-меловой
толще мощностью 2-7 м, иногда до 20 м. Горизонт практически безнапорный, напоры
приобретает в приречных зонах. Коэффициент фильтрации колеблется от долей до
50-65 м/сут. Водопроводимость затухает с глубиной и в направлении водоразделов.
Альб-сеноманский горизонт (K1-2al-s) приурочен к пескам различного гранулометрического состава.
Развит повсеместно, отсутствует лишь в долинах рек, крупных балках и оврагах.
Преобладающая мощность горизонта 20-30 м, местами 60 м. Коэффициент фильтрации
водовмещающих пород изменяется в пределах от 0-2 до 20 м/сут. Режим горизонта
естественный.
Неоком-аптская спорадически обводненная толща (K1nc-a) имеет широкое распространение,
приурочена к песчано-глинистым отложениям. Мощность обводненных пород варьирует
от нескольких сантиметров до 9,4-16,2 м. Пески глинистые тонко- и
мелкозернистые. Коэффициент фильтрации колеблется от 0,003 до 15 м/сут.
По химическому составу воды верхней гидродинамической зоны
гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-кальциевые, кальциевые со сложным катионным
составом, пресные.
Питание водоносных горизонтов верхней зоны осуществляется за счет
инфильтрации атмосферных осадков. Разгрузка происходит в долинах рек и в
дренажную систему Михайловского карьера.
Среднеюрский водоупор (J2),
отделяющий верхнюю гидродинамическую зону от нижней, имеет повсеместное
распространение. Сложен толщей келловейских глин с преобладающей мощностью
30-50 м. Непосредственное прилегание юрских и девонских отложений к выступу
рудно-кристаллической толщи, с погружением к периферии месторождения на 30-60
м, создает неблагоприятные условия для прямой гидравлической связи между всеми
водоносными горизонтами.
Водоносная зона трещиноватых архейско-протерозойских кристаллических
пород (AR-PR) развита повсеместно, приурочена к тектоническим нарушениям
и участкам выветривания различных пород фундамента. Мощность и водопроницаемость
чрезвычайно невыдержаны. Мощность варьирует от 0 до 300-400 м, иногда до 500 м.
Коэффициент фильтрации изменяется от 0,0004 до 12,4 м/сут.
Природный режим подземных вод в пределах Михайловского железорудного
месторождения в результате дренажных мероприятий, проведенных для обеспечения
нормальных условий строительства и эксплуатации, существенно нарушен.
Подземные воды по всему исследуемому району, залегающие выше
слабопроницаемых пород верхнеюрского возраста обладают естественным режимом. Питание
горизонтов происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и талых вод и
перетока из вышележащих горизонтов, разгрузка - в гидрографическую сеть. Только
на отдельных локальных участках водозаборов и в районе карьера образовались
незначительные по глубине (до 10-15 м) и площади (от сотен метров до 1-2 км в
диаметре) депрессионные воронки. Характер воронок постоянен, водоотбор
полностью компенсируется атмосферным питанием подземных вод.
Режим водоносных горизонтов, расположенных ниже верхнеюрских глин,
обусловлен незначительными естественными ресурсами из-за затрудненных условий
их восполнения. Непосредственное налегание юрских песков и девонских отложений
на участки местных выступов докембрийского фундамента и приуроченных к ним
богатых руд, создали благоприятные условия для гидравлической связи между всеми
водоносными горизонтами нижнего этажа.
К настоящему времени результатом воздействия горного предприятия и работы
системы крупных водозаборов явилось серьезное истощение запасов подземных вод в
пределах развивающихся региональных депрессионных воронок. Глубины воронок
достигают десятков и сотен метров с радиусами, превышающими сотни
километров[12].
1.7 Геолого-экономическая оценка месторождения
Из
сводной таблицы 1.4, отразившей результаты подсчета прогнозных ресурсов
благородных металлов в железистых кварцитах и вмещающих породах Михайловского
месторождения ясно, что необходимо более детально исследовать
Центрально-восточный участок ввиду полученного максимального значения тоннажа
полезного компонента. Для его дальнейшей самостоятельной отработки необходимо
более достоверно говорить о его запасах, для этого сделаем перевод его ресурсов
в категорию С. Выполнив на миллиметровке вертикальный разрез зоны, разобьем его
на 2 геологических блока С1 и С2, как показано в приложении 3. Степень
разведанности верхнего блока оценена по категории С1, то есть здесь более
достоверно можно говорить о запасах полезного компонента, по сути он
приравнивается к самому карьеру, и плотность разведочной сети скважин будет
более густая С1=50
50. Естественно, блок лежащий ниже более сложен для
оценки, ему присвоим категорию С2, т.е. это будут предполагаемые запасы, сеть
С2=100100.
Подсчитаю
в каждом количество разведочных скважин с учетом выбранного масштаба: в блоке
С1 25 скважин, в С2 14 скважин.
Так
как рудная зона выделена по результатам штуфного и бороздового опробования и
расстояние между рудными пересечениями по бороздовым пробам составляет 275 м,
поэтому протяженность рудной зоны принята равной 550 м. Сеть скважин 100100 предполагает длину и ширину площадки 600100 м. Простирание зоны - меридиональное. Глубина
оценки принята равной глубине перспективного карьера - 400 м. Объемная масса
вмещающих пород составляет 3,6 т/м3. Коэффициент рудоносности принят равным
0,5.
Рассмотрим каждый блок в отдельности.
Блок С1. Его объем:
,
где
l- протяженность рудной зоны, l=600 м;
m- ширина рудной
зоны, m=100 м;
h-глубина
залегания, h=200 м.
Запасы
руды в блоке:
где
d- объемная масса вмещающих пород, d=3,6
т/м3.
т
Запасы
полезного компонента в руде:
где
-среднее содержание металла в блоке,=6,1 г/т.
т
Блок
С2. Его объем:
Запасы
руды в блоке:
Запасы
полезного компонента в руде:
т
Таблица
1.5
Сводная таблица подсчета запасов золота по рудной зоне
«Центрально-восточная»
|
Номера блоков
|
Объем руды в блоке, м3
|
Коэффициент рудоносности
|
Объемная масса вмещающих
пород, т/м3
|
Запасы руды в блоке, т
|
Запасы золота в руде, т
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
С1
|
12000000
|
0,5
|
3,6
|
43200000
|
1,3
|
|
С2
|
24000000
|
0,5
|
3,6
|
86400000
|
2,6
|
Промышленные запасы перспективного участка, разбитого на 2 геологических
блока, оценены по категории С1 и С2 , запасы золота в руде по моим подсчетам
составили соответственно 1,3 и 2,6 тонны. Оценка прогнозных ресурсов
промышленных запасов убедительно говорит о том, что золоторудный объект
необходимо самостоятельно отрабатывать в условиях интенсивно действующего
карьера.
1.8 Методика проектируемых работ
Целевое назначение работ:
Произвести подсчет запасов рудного золота на Центрально-восточном участке
- на одном из самых перспективных в отношении самостоятельной отработки
посредством бурения скважин и опробования, сделать перевод его запасов из
категории Р1 в С1 и С2.
Полевые работы в пределах участка Центрально-восточный включают:
бурение геологоразведочных скважин;
геологическая документация;
геофизические исследования в скважинах;
топографо-геодезические работы;
керновое опробование;
гидрогеологические исследования в скважинах;
камеральные работы.
1.8.1 Бурение геологоразведочных скважин
Бурение скважин в пределах площади работ проводится с целью получения
новой общей информации о геологическом строении метаморфических толщ
кристаллического фундамента Михайловского месторождения, вскрытия
предполагаемой золотоносной зоны, установления ее морфологических особенностей,
размеров и локализации в пространстве.
Скважины
бурятся колонковым способом, установкой УКБ-5П. Глубина скважин составляет 200
м и 400 м. Всего предполагается пройти 39 скважин на стадии оценки по сети 5050 м (25 скважин) и 100100 м (14
скважин). Общий объем бурения на месторождении составит 10600 м. Разрез
скважины представлен сплошь железистыми кварцитами - все 400 м, в том числе по
раздробленным и сильно трещиноватым кварцитам бурятся первые 2,0 м. Конечный
диаметр бурения составляет 76 мм. Обоснование конечного диаметра приводится в
главе «Опробование». Выход керна должен быть не менее 90%. Все скважины
вертикальные (применяется квадратная схема бурения скважин ввиду неравномерного
распределения золота на участке).
По категории буримости объем бурения составляет:
VII-2,0 м и X-398 м
Попутно выполнялись работы по обеспечению процесса бурения геофизическими
исследованиями, а так же с непрерывным циклом опробовательских работ.
1.8.2 Геологическая документация
Будет производиться у буровых скважин (10600 м) и в кернохранилище на
базе участка.
1.8.3 Геофизические исследования в скважинах
Геофизические исследования (ГИС) проведены во всех скважинах. При выборе
комплекса ГИС использовался опыт ранее проводимых на данной территории
региональных, а также поисковых работ по золоту.
В результате выполненных геофизических работ решены следующие задачи:
.Определены зенитные и азимутальные углы скважин (инклинометрия).
2. Проведены массовые поиски урана (ГК).
3.Проведено литологическое расчленение геологического разреза, выделены
тектонические зоны и зоны трещиноватости (ГК, КС).
Гамма-каротаж (ГК) применялся для изучения естественной радиоактивности
горных пород и руд, интенсивность гамма-излучений которых зависит от содержания
в них тория, радия, калия-40, и колеблется от 0,5 до 60 мкр/час. Это дало
возможность использовать гамма-каротаж не только, как метод поисков
радиоактивных руд, но и как основной метод уточнения литологии, корреляции
разрезов.
Гамма-каротаж (ГК) проводился по всему стволу скважины на всю глубину
радиометром типа “Кура-I” при масштабе записи I:500 и скорости подъема
скважинного прибора 300-400 м/час при постоянной времени интегрирующего контура
равной 3 секундам, масштаб записи ГК порядка 4-5 мкр/час на 2 см диаграммной
ленты.
Метод кажущихся сопротивлений (КС), как и ГК, относится к основному
комплексу исследований, проводился на всю глубину скважины и основан на
изучении величин кажущихся сопротивлений. Метод КС проводился с целью уточнения
литологических разностей пород при интерпретации результатов ГК, корреляции
разрезов, выделения тектонических зон. Для упрощения работ проводился одним
зондом. Скорость подъема зонда не превышала 600-700 м/час.
Инклинометрия проведена во всех скважинах с целью контроля
пространственного положения ствола. Инклинометрия выполнялась с шагом замеров
20 м при закрытии скважины инклинометром ИГ-36 (гироскопический).
1.8.4 Топографо-геодезические работы
Топографо-геодезические работы проводились с целью создания
топографического обоснования при производстве буровых работ, составления
геологических карт, планов опробования.
Выполнена привязка 39 пробуренных скважин методом GPS. Топографо-геодезические работы
выполнять маркшейдерской службой Михайловского ГОКа.
Для вышеуказанных работ использовалась внутренняя геодезическая сеть
долговременных знаков в условной (местной) системе координат, созданная и
развиваемая маркшейдерской службой ГОКа.
1.8.5 Керновое опробование
Керновое секционное опробование является основным видом опробования по
всему интервалу бурения.
Керновые пробы отбирались с учетом литологических границ секциями.
Средняя длина пробы составила около 1,0 м.
Общее количество отобранных керновых проб 1060 штук, общая длина
опробованных интервалов по ним 1060 м. (длина интервала, подвергнутого
керновому опробованию по пробуренным скважинам, составила 10% от общего
пробуренного объема)
Исходный вес пробы должен быть не менее 4.0 кг. В пробу отбиралась половина
керна при диаметре бурения 76 мм с помощью кернокола.
Объем метровой керновой пробы:
При
объемной массе кварцитов 3600 кг/м3 , масса пробы составит: 
. В результате мы обеспечили исходный вес пробы не
менее 4,0 кг. При применении аварийного диаметра 59 мм в пробу отбирался весь
керн. Схема обработки керновых проб приведена на рис.1.2.
спектрометрическому
видам анализа на золото, т.к. эти виды обеспечивают достаточную
чувствительность анализов с целью оценки их попутных количеств в телах с убогой
благороднометалльной минерализацией.
Методика экстракционно-атомно-абсорбционного и
пробирно-атомно-абсорбционного определения золота для железных руд
Михайловского месторождения отработана и усовершенствована в ходе выполнения
поисковых работ по золоту и платиноидам. Кроме того, методика определения
золота в железных рудах Михайловского месторождения
экстракционно-атомно-абсорбционным методом, разработанная в ЦНИГРИ, освоена и
адаптирована в ЦТЛ МГОКа. Анализы в данной лаборатории выполнялись с
разбраковочной целью, так как она не аттестована для подобных исследований.
В ходе выполнения работ по настоящему объекту
пробирно-атомно-абсорбционный и экстрационно-атомно-абсорбционный анализы
использовались как основные методы исследования для установления характера
распределения и концентрирования золота.
Распределение керновых проб по видам анализов следующее:
- пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 250 проб;
экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 630 проб;
масс-спектрометрический анализ на золото - 60 проб;
химико-спектральный анализ на золото -120 проб.
Рис.1.3. Схема обработки керновых проб
1.8.6 Гидрогеологические исследования в скважинах
Гидрогеологические исследования в скважинах включают
замеры статического уровня воды по завершению бурения, если это необходимо.
1.8.7 Камеральные работы
Работы включают обработку материалов бурения,
опробования, результатов лабораторных работ, составление отчета.
1.8.8 Ожидаемые результаты работ
В результате проведения геологоразведочных работ будет
доразведан Центрально-восточный участок в отношении благороднометального
оруденения, будет сделан вывод о его пригодности в качестве самостоятельно
отрабатываемого золоторудного участка. Запасы золота необходимо оценить по
категориям С1 и С2.
Таблица 1.6
Сводный перечень проектируемых работ
|
№ п/п
|
Виды Виды работ
|
Объём работ
|
|
1.
|
Бурение геологоразведочных
скважин
|
39 скважин общей глубиной 10600 м
|
|
2.
|
Геологическая документация
|
Описание керна 10600 п.м.
|
|
3.
|
Геофизические исследования
в скважинах
|
Во всех скважинах ГК,
инклинометрия, КС
|
|
4.
|
Топографо-геодезические
работы
|
Привязка 23
запроектированных скважин
|
|
5.
|
Керновое опробование
|
1060 проб по 1,0 м
направляется на пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 250 проб;
-экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 630 пробы;
-масс-спектрометрический анализ на золото - 60 проб; -химико-спектральный
анализ на золото -120 проб.
|
|
6.
|
Гидрогеологические
исследования в скважинах
|
Определение статического
уровня вод в скважине, если это необходимо
|
|
7.
|
Камеральные работы
|
обработка материалов
бурения, опробования, результатов лабораторных работ, составление отчета.
|
2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1 Буровые работы
Целью технической части дипломного проекта являются выбор и обоснование
технических решений, направленные на совершенствование технологии бурения
разведочных скважин.
Бурение скважин проектируется с целью доразведки Центрально-восточного
участка Михайловского железорудного месторождения, перевода категории его
разведанности из Р1 в С1 и С2, отбора кондиционных керновых проб для
лабораторных испытаний, а так же получения всех данных об участке месторождения
с полнотой и достоверностью, достаточными для составления технического проекта
на его самостоятельную отработку. Проектом предусматривается бурение 39 скважин
общим объемом 10600 п.м под углом к горизонту 90º с отбором керна по всему интервалу
бурения. Скважины проектируются на глубины 200 м (25 скважин) и 400 м (14
скважин). Выход керна должен быть не менее 90%. Сроки проведения буровых работ
с марта 2012 по октябрь 2012 гг.
2.1.1 Обзор геолого-технических условий бурения
Буровые
работы будут производиться с забоя Михайловского карьера. Геологический разрез
скважины представлен железистыми кварцитами коробковсой свиты (
) курской серии (
) на всю
глубину бурения. Интервалы от забоя карьера до 2,0 м забуриваются диаметрами 93
мм, они представлены сильно раздробленными и трещиноватыми железистыми
кварцитами VII категории, участки ввиду проницаемости пород
перекрываются обсадными трубами 89 мм (направляющие). Далее по разрезу идут
устойчивые железистые кварциты X категории, диаметр бурения по ним составляет 76 мм,
учитывая слабую трещиноватость и непроницаемость, обсадка здесь не требуется.
Геолого-технические условия бурения приведены в табл. 2.1.
2.1.2 Анализ ранее проведенных буровых работ
Бурение велось станками УГБ-1ВС (1976 г.) и ЗИФ - 650М дробовым способом
диаметрами 76 и 93 мм.
За период 2000-2002 гг. пробурено станками ЗИФ - 650М 7 наклонных (ГК-1,
ГК-2, ГК-3, ГК-4, ГК-5, ГК-10, ГК-13) и 1 вертикальная (ГК-6) скважины
собственными усилиями Михайловского ГОКа. Общий метраж бурения составил 2501
п.м. Выход керна составлял 60-80%. Скважины относятся к разряду
поисково-картировочных и бурились с целью вскрытия и прослеживания на глубину
зон с благороднометалльной минерализацией в пределах площади Михайловского
месторождения и на его флангах. Заложение мест бурения скважин определялось
наличием на том или ином участке месторождения первичных геохимических ореолов,
точек минерализации золота и платиноидов, структур, благоприятных для
концентрирования благороднометалльного оруденения[11].
2.1.3 Выбор и обоснование способа бурения и профиля скважины
В соответствии с целевым назначением и основными задачами буровых работ,
а также геолого-техническими условиями бурения (табл. 2.1) был выбран
колонковый, вращательно-ударный способ бурения алмазным ПРИ с отбором керна.
Выбор можно обосновать тем, что, во-первых, по всей глубине бурения идут породы
X категории, а унифицированные
гидроударные машины для вращательно-ударного бурения интенсифицируют процесс
разрушения очень твердых железистых кварцитов за счет наложения на вращательное
бурение высокочастотных ударных импульсов от гидроударника и, следовательно,
увеличат скорость бурения. В связи с весьма неравномерным распределением по
Центрально-восточному участку золота, применим квадратную схему бурения
скважин, т. е. они будут вертикально-направленными. Тела железистых кварцитов
имеют практически вертикальное залегание, поэтому углы встречи осей скважин с
ними будут острыми. В связи с этим существует проблема искривления скважин, необходимо
будет проводить инклинометрию (см. п.1.8.2).
2.1.4 Проектирование конструкции скважины
Обоснование и разработка конструкции скважины
производится с учетом конечного диаметра, глубины, геолого-технических условий,
целей и способа бурения.
Построение конструкции скважины начинается с определения конечного
диаметра. В данном случае он зависит от минимального веса керновой пробы,
обеспечивающей высокое качество и достоверность геологической информации.
Исходный вес пробы должен быть не менее 4,0 кг. В пробу отбирается половина
керна, то есть общий вес составит 8 кг.
Минимальный диаметр керна:
,
где
m- общий вес отбираемой пробы, кг;
L- длина
керновой пробы, м;
-плотность
вмещающих пород, кг/м3.
м=53 мм
Ближайшее
значение диаметра керна в геологоразведочном стандарте колонкового бурения с
применением алмазных коронок составляет 58 мм, таким образом, конечный диаметр
бурения составит 76 мм.
Скважина
в интервале устойчивых и слабопроницаемых пород 400 - 2,0 м приходится без
закрепления стенок обсадными трубами и бурится 
76 мм.
Интервал 0 - 2,0 м, представленный нарушенными и проницаемыми в результате
проходки карьера породами, закрепляется направлением, выполненным из обсадных
труб 89 мм, бурение под которую осуществляется коронкой 93 мм (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Конструкция скважины.
2.1.5 Выбор бурового инструмента
В соответствии с выбранным способом бурения и
конструкцией скважины, в зависимости от физико-механических свойств горных
пород произведём выбор бурового инструмента. Буровой инструмент подразделяется
на технологический, вспомогательный, аварийный и специальный.
Технологический инструмент
Коронки выбираются в зависимости от категории пород по
буримости и от их физико-механических свойств (табл.2.1). Бурение в сильно
раздробленных и трещиноватых магнетитовых кварцитах VII категории в интервале 0-2,0 м будет осуществляться
твердосплавной коронкой СМ9-93, далее до забоя 400 м воспользуемся
импрегнированной алмазной коронкой 02И4.
Рис. 2.2 Твердосплавная коронка типа СМ9.
В интервале 0-2,0 м используется твердосплавная
коронка СМ9 (рис. 2.2), предназначенная для вращательного и
вращательно-ударного колонкового бурения в однородных и перемежающихся
малоабразивных монолитных и трещиноватых породах V-VII и частично VIII категорий по буримости. Выполняется
в двух модификациях: базовой и усиленной. Базовая модель предназначена для
бурения преимущественно однородных монолитных пород V-VI категорий. Нам необходима
усиленная модель. Техническая характеристика моделей приведена в таблице 2.1.
Таблица 2.2
Техническая характеристика СМ-9
|
Тип ПРИ
|
Интервал применения, м
|
Диаметр, мм
|
Число резцов, шт
|
Резьба(ГОСТ 6238-77)
|
Масса, кг, не более
|
|
|
наружный
|
внутренний
|
базовая
|
усиленная
|
|
|
|
СМ9-93
|
0-2
|
93
|
75
|
6
|
8
|
84
|
0,83
|
В интервале 2,0-400 м, воспользовавшись рекомендациями
ВИТРа, будем бурить импрегнированной алмазной коронкой 02И4 Æ 76 мм, предназначенной для проходки
в абразивных мелко- и среднезернистых очень крепких, плотных и трещиноватых
породах X и XII категорий по буримости.
Коронка отличается увеличенной толщиной стенки 9 мм.
Техническая характеристика коронки 02И4 приведена в таблице 2.2[4].
Таблица. 2.3
Техническая характеристика коронки 02И4
|
Тип ПРИ
|
Интервал применения, м
|
Диаметр, мм
|
Размер алмазов, шт/кар
|
Твердость матрицы, HRC
|
Масса алмазов, кар
|
Число секторов
|
|
|
Наружн ый
|
внутренний
|
объемных
|
подрезных
|
30-35
|
15,1-17,5
|
6
|
|
02И4
|
2-400
|
76
|
58
|
400-120
|
90-60
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алмазные расширители предназначены для калибровки и расширения ствола
скважины. Воспользуемся расширителем секторным алмазным РСА-76, его
характеристика приведена в таблице 2.4[4].
Таблица 2.4
Техническая характеристика РСА-76
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Наружный диаметр
расширителя, мм
|
76,4
|
|
Диаметр резьбовой
части(внутренней) , мм
|
68
|
|
Диаметр резьбовой
части(наружный) , мм
|
58
|
|
Внутренний диаметр корпуса,
мм
|
61
|
|
Общая длина корпуса, мм
|
155
|
|
Длина резьбовой части
(наружной резьбы) , мм
|
41
|
|
Длина резьбовой части
(внутренней резьбы) , мм
|
40
|
Одинарные колонковые трубы. ОКТ является частью колонкового набора,
предназначенного для приема и сохранения керна. На обоих концах колонковой
трубы нарезана внутренняя трапецеидальная резьба с шагом 4 мм, с углом наклона
боковых сторон профиля 5 градусов. Для изготовления колонковых труб по ГОСТ
6238-77 применяется сталь марки 45 с пределом прочности при растяжении не менее
650 Н/мм2 и пределом текучести не менее 380 Н/мм2, их характеристика приведена
в таблице 2.4[4].
Таблица 2.5
Техническая характеристика колонковых труб
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Наружный диаметр трубы, мм
|
73
|
89
|
|
Толщина стенки трубы, мм
|
5,0
|
5,0
|
|
Наружный диаметр резьбы, мм
|
68
|
84
|
|
Масса 1 м трубы, кг
|
7,1
|
8,38
|
|
Длина трубы, мм
|
3000
|
Для алмазного бурения используем кернорватель типа К-76.
Таблица 2.6
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Тип кернорвателя
|
К-76
|
|
Диаметр алмазной коронки,
мм наружный внутренний
|
76 58
|
|
Диаметр срываемого керна,
мм максимальный минимальный
|
58,9 57,6
|
|
Длина корпуса кернорвателя,
мм
|
168
|
|
Конусность внутренней
расточки для кольца
|
1:10
|
|
Высота кернорвательного
кольца, мм
|
30
|
|
Общая масса, кг
|
1,64
|
Делитель потока ДП-73 располагается между гидроударником и колонковой
трубой и предназначен для направления на забой после гидроударника жидкости в
количестве, необходимом для нормальной отработки алмазных коронок[4].
Таблица 2.7
Техническая характеристика ДП-73
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Наружный диаметр, мм
|
73
|
|
Расход жидкости для работы
гидроударника, л/мин
|
100-150
|
|
Расход жидкости,
поступающей на забой при различных регулировках, л/мин
|
25-35, 43-57, 57-73, 70-90
|
|
Перепад даления, МПа
|
0,1-0,4
|
|
Длина, мм
|
380
|
|
Масса, кг
|
10
|
|
|
|
В качестве забойной машины применим высокочастотный гидроударник
Г-76В (обоснование применения вращательно-ударного бурения приведено в
пункте 2.1.3) , его характеристика приведена в таблице 2.7[4].
Таблица 2.8
Техническая характеристика Г-76В
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Глубина бурения, м
|
800
|
|
Подача промывочной
жидкости, л/мин
|
80-120
|
|
Энергия удара, Дж
|
10-12
|
|
Частота ударов, Гц
|
30-45
|
|
Перепад даления на машине,
МПа
|
1,0-1,5
|
|
Диаметр корпуса, мм
|
70
|
|
Длина, мм
|
1995
|
|
Масса, кг
|
42
|
Обсадные трубы. Обсадные трубы применяются для закрепления неустойчивых
стенок скважины. Из рисунка 2.1 хорошо видно, что нам необходимо направление Æ 89 мм, в качестве которого
используем обсадную трубу Æ 89 мм. Соединение труб - безниппельное. Технические данные
труб приведены в табл. 2.8[4].
Таблица 2.9
Техническая характеристика обсадных труб
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Наружный диаметр трубы, мм
|
73
|
89
|
|
Толщина стенки трубы, мм
|
5,0
|
5,0
|
|
Наружный диаметр резьбы, мм
|
68
|
84
|
|
Масса 1 м трубы, кг
|
7,1
|
8,38
|
|
Длина трубы, мм
|
1500
|
Низ обсадной колонны оборудуется башмаком. Он предназначен для
направления ее по стволу скважины, придания жесткости нижнему концу обсадной
колонны и защиты от повреждений при их спуске в скважину. Башмаки состоят из
толстостенных патрубков с заостренным торцом, присоединяемого к низу обсадной
трубы на резьбе. В качестве башмака используем отработанную твердосплавную
коронку типа СМ4-93, из которой предварительно удалим внутренние подрезные
резцы.
Бурильные трубы служат для: соединения колонкового снаряда с вращателем
бурового станка, подачи бурового снаряда на забой по мере углубления скважины и
замены породоразрушающего инструмента, подачи на забой промывочной жидкости.
Применим универсальные стальные бурильные трубы ТБСУ-63,5. Бурильные трубы
изготавливаются цельнотянутыми бесшовными из высококачественных сталей с
муфтово-замковым резьбовым соединением. Стальные бурильные трубы
изготавливаются из сталей марок 36Г2С[4].
Таблица 2.10
Техническая характеристика бурильных труб ТБСУ-63,5
|
Параметры
|
Значения
|
|
Толщина стенки, мм
|
4,5
|
|
Длина штанги, м
|
4,7
|
|
Наружный/внутренний диаметр
трубы мм
|
63,5/54,5
|
|
Наружный диаметр бурильного
замка, мм
|
64
|
|
Внутренний диаметр бурильного
замка, мм
|
28
|
|
Масса 1 м трубы, кг
|
8,82
|
|
Временное сопротивление
разрыву [ ],МПа686
|
|
|
Предел текучести при
растяжении [ ],МПа490
|
|
Переходники геологоразведочные служат для соединения бурильных труб с
колонковой или с колонковой и шламовой трубами. Нам необходимо соединить
бурильную колонну с гидроударником с помощью переходника П1-50/73[4].
Вертлюг- сальник предназначен для передачи промывочной жидкости от
бурового насоса по рукаву во вращающуюся колонну бурильных труб. В моем случае
на его выбор влияет использование гидроударника и необходимого количества
промывочной жидкости для его успешной работы. Воспользуемся сальником
ВС12,5/20. Его характеристика дана в таблице 2.10[4].
Таблица 2.11
Техническая характеристика ВС12,5/20
|
ПараметрыЗначения
|
|
|
Грузоподъемность, кН
|
240 140 при вращении
|
|
Частота вращения, с-1
|
25
|
|
Давление промывочной
жидкости, МПа
|
10
|
|
Диаметр отверстия в стволе
для прохода жидкости, мм
|
30
|
|
Габаритные размеры, мм
|
310370845
|
|
Масса, кг
|
59
|
Вспомогательный инструмент
Для подъема бурильных труб используем полуавтоматический элеватор
ЭН-12,5. Его характеристика в таблице 2.11[4].
Таблица 2.12
Техническая характеристика ЭН-12,5
|
Параметры
|
Значения
|
|
Грузоподъемность, кН
(максимальная)
|
125
|
Габаритные размеры, мм в плане высота 230238
|
660
|
|
|
Масса, кг
|
26
|
|
Способ захвата колонны
|
Под наголовник седлом в
корпусе элеватора
|
Ключи трубные ручные используются при сборе колонкового набора и
операциях с бурильными трубами при отсутствии механизмов по их свинчиванию.
КШ - ключи шарнирные, универсальные для свинчивания и развинчивания
буровых коронок, корпусов кернорвателей, переходников, колонковых и обсадных
труб. В качестве захватных элементов используются скобы с наплавками твердого
сплава.
КБ - для буровых алмазных коронок и расширителей. Крутящий момент
передается через штифт на скобе ключа, который утопляется при охвате в
цилиндрическое отверстие на корпусе коронки. Этим обеспечивается равномерный
обжим коронки, без деформации формы корпуса.
КШС - для бурильных труб, имеют два звена, на одном из которых размещена
плашка с насечкой высокой твердости.
Характеристики ключей приведены в таблице 2.12[4].
Таблица 2.13
Техническая характеристика вспомогательного инструмента
|
Параметры
|
КШ-76
|
КШ-93
|
КБ-76
|
КШС-63,5
|
|
Диаметры коронок и труб,
захватываемых ключом, мм
|
63-75
|
83-92
|
73
|
63,5
|
|
Крутящий момент, даН∙м
|
300
|
300
|
|
260
|
|
Длина рукоятки, мм
|
500
|
500
|
500
|
400
|
Габаритные
размеры, мм 62615234
17834
|
-
|
|
|
|
|
|
Масса, кг
|
4,0
|
4,1
|
2,1
|
7,4
|
|
Допустимое усилие на конце
рукоятки, даН
|
-
|
-
|
150
|
-
|
|
Ширина скоб, мм
|
-
|
-
|
-
|
46
|
Разъемный хомут для обсадных труб состоит из двух
половинок, стягиваемых болтами. Внутренний диаметр при этом должен
соответствовать наружному диаметру обсадной или колонковой трубы. Лафетные
хомуты служат для захватывания обсадных труб на устье скважины. Хомут состоит
из массивного корпуса с проходным отверстием в виде опрокинутого конуса, куда
могут вставляться съемные кольца для получения отверстия нужного размера и
клинья (плашки), с помощью которых расклинивается и удерживается на весу
обсадная труба. Лафетные хомуты рассчитаны на удержание колонны обсадных труб
достаточно большой массы.
Вилки подкладные применяются для установки колонны на устье скважины при
работе без труборазворота при наращивании или подъеме колонны. Размер зева
вилки соответствует ширине прорези замка трубы.
Ключи отбойные используются для срыва резьбы (первоначальное
отвинчивание) при подъеме бурильной колонны. Они рассчитаны на максимальное
окружное усилие, имеют форму крюка с зевом под прорезь замка или ниппеля[8].
Аварийный инструмент
По опыту ведения буровых работ наиболее частые аварии
- оставление в скважине элементов бурильной колонны и обрывы труб, вследствие
поломок в зоне резьбовых соединений.
Для извлечения бурильных труб используются аварийные
метчики. Метчики предназначены для ликвидации обрывов бурильных, колонковых и
обсадных труб. Изготавливаются с правой резьбой из легированной стали марки
12ХН2. Метчики обычно используются для ликвидации обрывов, происшедших в
соединении бурильной трубы или в ее утолщенной части (высадке).
Таблица 2.14
Техническая характеристика метчиков
|
Типоразмер инструмента
|
Внутренние диаметры
извлекаемых труб, мм
|
Длина без коронки, мм
|
Масса, кг
|
|
Бурильные трубы и замки
|
Колонковые и обсадные трубы
|
|
|
|
В-2
|
63,5
|
|
430
|
9,55
|
|
Д-2, Д-3
|
-
|
73,89
|
190,200
|
4,92;9,76
|
Правый проходной колокол предназначен для извлечения
оборванных бурильных труб из скважины с захватом их за муфту или замковое
соединение, а так же за гладкую часть бурильной колонны.
В случае прихвата колонкового набора бурильную колонну
развинчивают по частям инструментом с левой резьбой. Для уменьшения
трудоемкости этой операции необходим предусмотреть применение отсоединительных
переходников. Переходник типа ПО включается между колонной бурильных труб (КБТ)
и колонковой трубой. При невозможности поднять бурильную колонну из-за прихвата
колонкового набора ее отсоединяют левым вращением на минимальной скорости с
натягом колонны.
Метчик-коронка предназначен для извлечения из скважины колонковой трубы,
алмазного расширителя или алмазной коронки с одновременным разбуриванием
находящегося внутри керна. С этой целью нижняя часть метчика заканчивается
алмазной коронкой. В метчиках типа МК коронка непосредственно ввернута в
корпус, что позволяет разбурить только сравнительно небольшую длину керна.
Характеристика метчик-коронки приведена в таблице 2.14[4].
Таблица 2.15
Техническая характеристика метчик-коронки МК-76
|
Параметры
|
Значения
|
|
Тип извлекаемых коронок
|
Стандартные Коронки
|
73 55
|
|
Длина, мм
|
200
|
|
Масса, кг
|
4,6
|
2.1.6 Буровое оборудование
Исходя из проектных глубин скважин, диаметра и способа бурения,
геолого-технических условий бурения для производства работ выбираем буровую
установку УКБ-5П. Транспортировка буровой осуществляется трактором Т-130. В
состав установки входят: буровое здание, смонтированное на санях, буровой
станок СКБ-5100, мачта БМТ-5 (трубчатая), труборазворот РТ-1200, каретка с
полуавтоматическим элеватором, буровой насос типа НБ4-320/63, шкаф системы
электроуправления, приборы для контроля скорости бурения и крутящего момента,
ведущие трубы, комплект запасных частей, принадлежностей и ремонто-монтажного
инструмента (РМИ) [4].
Таблица 2.16
Техническая характеристика буровой установки УКБ-5П
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Номинальная глубина
бурения, м: твердоспл./алмазная коронка
|
300/700
|
|
Диаметр скважины, мм
нач./конечный
|
151/93(59)
|
|
Диаметр бур. труб, мм
|
50, 54,63,5,68
|
|
Угол наклона вращателя,
град.
|
70-90
|
|
Частота вращения шпинделя,
об./мин.
|
120;260;340;410;
540;720;1130;1500
|
|
Длина хода шпинделя, мм
|
500
|
|
Способ подачи шпинделя
|
гидравлический
|
|
Усилие подачи вверх/вниз,
кН
|
88/66
|
|
Скорость навивки каната на барабан,
м/с(минимальная/максимальная)
|
0,77/4,71
|
|
Грузоподъемность лебедки,
кН
|
35
|
|
Грузоподъемность мачты кН
На крюке/на кронблоке
|
80/100
|
|
Максимальный размер свечи м
|
13,5
|
|
Буровой агрегат
|
СКБ-5100
|
|
Промывочный насос
|
НБ4-320/63
|
|
Приводной двигатель
|
АО2-72-4
|
|
Мощность приводного
двигателя станка, кВт
|
30
|
|
Габаритные размеры
установки в рабочем положении: длина/ширина/высота.
|
10700 х4600 х19100
|
|
Буровая мачта трубчатая
|
БМТ-5
|
|
Рабочая высота мачты, м
|
19
|
Энергоснабжение предусматривается от энергетических сетей карьера с
установкой понижающей трансформаторной подстанции и подключением буровой вышки
и подсобных помещений к низковольтным ЛЭП. Предусматривается содержание на
объекте работ при работе от энергетических сетей резервной ДЭС. Это вызвано
причинами многочисленных отключений в районе действующего карьера по причинам
перегона техники, проведением БВР, переносом высоковольтных ЛЭП и подстанций.
Буровая установка снабжена насосом НБ4-320/63. В компоновку гидроблока
насоса входят шариковые клапана, поскольку тарельчатые могут не прокачать
мылонафтовую эмульсию. Его техническая характеристика приведена в таблице
2.16[8].
Таблица 2.17
Техническая характеристика бурового насоса НБ4-320/63
|
Параметры
|
Значения
|
|
Подача, л/мин
|
32; 55; 88; 125; 180;
320
|
|
Давление, МПа
|
6,3; 6,3; 6,3; 6,3; 5,5;
3,0
|
|
Мощность приводная, кВТ
|
22
|
|
Диаметр плунжера, мм
|
88
|
|
Длина хода плунжера, мм
|
90
|
|
Частота вращения
коленчатого вала, об/мин
|
95; 140; 260
|
|
Число плунжеров
|
3
|
Таблица 2.18
Техническая характеристика труборазворота РТ-1200
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
Максимальный крутящий
момент, даНÌм
|
400
|
|
Частота вращения
водила,с-1(мин-1)
|
1.33(80)
|
|
Время свинчивания и
развинчивания, с
|
4-5
|
|
Масса удерживаемого груза,
т
|
16.0
|
|
Диаметр проходного
отверстия, мм: С центратором/без центратора
|
155/205
|
|
Тип электродвигателя
|
Фланцевый 4АМС100 4УЗ
|
|
Мощность
электродвигателя,кВт
|
3.2
|
|
Частота вращения,
с-1(мин-1)
|
22.8 (1390)
|
|
Габариты, мм
|
885/495/715
|
|
Масса (без вилок),кг
|
225
|
2.2 Технология бурения
.2.1 Выбор очистного агента
Одним из основных факторов, определяющих эффективность бурения скважин в
разнообразных горно-геологических условиях, является выбор промывочного агента
и его параметров, это позволяет оптимизировать технологию промывки скважин.
Выбор типа промывочной жидкости определяется геолого-техническими
условиями бурения, составом и свойствами проходимых пород, способом бурения,
опытом буровых работ.
При бурении всего интервала планируется применять мылонафтовую эмульсию.
Она показывает высокую эффективность при алмазном бурении, имеет хорошие
смазочные свойства. Мылонафт - вещество, представляющее собой смесь натровых
мыл нефтяных кислот и небольшого количества минерального масла и воды.
Плотность мылонафта близка к единице, он не растворим в воде, инертен по
отношению к температуре окружающей среды, безопасен в обращении. Преимущество
мылонафта является содержание в нем органических кислот, обладающих наибольшей
маслянистостью и применяемых в качестве смазки при сверхвысоких давлениях.
Последнее является определяющим при использовании мылонафта в качестве
исходного компонента для приготовления эмульсионных растворов. Оптимальная
концентрация мылонафта в эмульсии составляет 0,5 - 1 % по массе, при этом
количество масляной добавки в виде свободных нефтяных кислот колеблется в
пределах 0,25 - 0,5 % [11]. Его параметры:
Плотность
,кг/м3. . . . . . . ……………….. 920;
Условная
вязкость Т, с. . . . …………….... 20;
РН.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………...5;
Содержание
песка, %. . . . . . . ………………<1
2.2.2 Проектирование технологического режима бурения
Проектирование режима твердосплавного бурения
Интервал 0-2,0 м (под направление) будет пройден твердосплавной коронкой
СМ9 диаметром 93 мм. Осевая нагрузка:
(2.1)
-
рекомендуемая удельная осевая нагрузка на один резец, даН;
- число
основных резцов.
Руд=
=4,8 кН
При
забуривании необходим специальный режим - частоту вращения, расход промывочной
жидкости и осевую нагрузку сделаем минимальной. Для данного интервала
принимается соответственно 120 об/мин. , 32 л/мин. и 480 даН[2].
Проектирование
режима алмазного бурения
Бурение
на интервале 2,0-400 м производится импрегнированной алмазной коронкой 02И4
диаметром 76 мм с применением высокочастотного гидроударника Г-76В. Этот фактор
накладывает некоторые ограничения на режимные параметры.
Рекомендации
ВИТРа [4] выглядят следующим образом:
осевая
нагрузка, даН………………………….1500
частота
вращения, мин-1……………………150-600
расход
очистного агента, л/мин………….80 на коронку, 150 на гидроударник.
В
таблице 2.18 отображены значения параметров режимов бурения применительно к
моей скважине.
Таблица 2.19
Сводная таблица режимных параметров
|
Интервал, м
|
Породы
|
ПРИ
|
Значения режимных
параметров
|
|
|
|
Осевая нагрузка на ПРИ, даН
|
Частота вращения бурового
снаряда, об/мин
|
Количество промывочной
жидкости, л/мин
|
|
0 - 2,0
|
сильно раздробленные и
трещиноватые магнетитовые кварциты
|
СМ9-93
|
480
|
120
|
32
|
|
2,0-400
|
гематит-магнетитовый
кварцит и магнетит- гематитовый кварцит содержащий эгирин и зеленую слюду,
магнетитовый кварцит
|
02И4
|
1500
|
410
|
125(на
гидроударник) 55 (на корону)
|
2.2.3 Мероприятия по повышению качества отбора керна
С точки зрения возможности получения представительного керна оценку
горных пород для обоснованного выбора технологических методов и специальных
технических средств рекомендуется производить в соответствии с классификацией
горных пород по трудности отбора керна, разработанной в ВИТР.
Основу данной классификации составляет эталонная схема классификации
горных пород по трудности отбора керна, которая базируется на
структурно-текстурных особенностях и на физико-механических свойствах горных
пород с учетом их трещиноватости.
На выход керна при колонковом бурении влияет много факторов, среди
которых можно выделить следующие: тип и способ промывки скважины, параметры
режима бурения, конструкция бурового инструмента, способ заклинки керна.
Железистые кварциты относятся к слаботрещиноватым породам, связным, однородным
по твердости и строению, мелкозернистым, а вкрапленности сульфидов к
тонкозернистым, относящиеся к 1 подгруппе пород по трещиноватости с учетом
степени нарушенности керна. Исходя из этого, они принадлежат V группе в классификации горных пород
по трудности отбора керна, а именно к категории Д1 с выходом керна 90-100 %.
Бурение в таких условиях практикуется одинарными колонковыми трубами,
комплексами ТДН-УТ или ССК с использованием алмазных или твердосплавных коронок
(рекомендации ВИТРа). В нашем случае отбор керна будет производиться в
устойчивых породах VII, X категорий посредством ОКТ.
В целях предотвращения механического разрушения керна, и как его
следствие, самозаклинки и истирания керна, предусматриваем меры по снижению
вибрации бурильной колонны, применяем центраторы, контролируем прямолинейность
колонковых и бурильных труб.
Срыв и удержание керна будет осуществляться с помощью кернорвателей. Так
же повышение выхода керна можно добиться снижением осевой нагрузки, частоты
вращения бурового инструмента, расхода промывочной жидкости[4].
2.2.4 Проверочные расчеты
Расчет потребной мощности для бурения на предельную глубину
Мощность двигателя, расходуемая в процессе собственно бурения,
складывается из трех основных составляющих:
, [кВт] (2.2)
где: Nб - мощность двигателя, расходуемая
на забое скважины, кВт;
Nз -
мощность, затрачиваемая на забое, кВт;
Nт -
мощность, затрачиваемая на вращение КБТ в скважине, кВт;
Nст -
мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, кВт.
Мощность, затрачиваемая на забое:
При бурении алмазными коронками:
(2.3)
где: Р - осевая нагрузка на ПРИ, даН;
nк -
частота вращения бурового снаряда, об/мин;
Dср -
средний диаметр коронки, м; Dср= (Dн+Dвн)/2
Мощность
на вращение КБТ в скважине:
(2.4)
где:
Nхв - мощность, затрачиваемая на холостое вращение КБТ,
кВт;
Nдоп -
дополнительная мощность, затрачиваемая на вращение сжатой части КБТ, кВт.
, [кВт]
(2.5)
где: δ - радиальный зазор, м; δ=(D-d)/2=(0,076-0,0635)/2=0,00625;
D -
диаметр скважины, м; dнт -
наружный диаметр бурильных труб, м.
кВт
Рассчитаем границу раздела зон частот вращения колонны бурильных труб:
(2.6)
где
dнт -наружный диаметр бурильных труб, м; d-радиальный зазор, d=0,00625.
При высоких частотах вращения колонны бурильных труб при nк >n0 (410>206,5), формула Л.Г. Буркина:
(2.7)
где k - коэффициент, учитывающий влияние
смазки и промывочной жидкости, k= 1; q - масса 1 м бурильной колонны, q = 8,82 кг/м; δ - радиальный зазор, δ
= 0,00625 м; d - наружный диаметр бурильных труб, d = 0,0635 м; L - глубина скважины, L =400 м.
кВт.
Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка:
(2.8)
=30
кВт-мощность приводного двигателя станка
для
установки УКБ-5П
Вывод:
данные расчеты удовлетворяют техническим характеристикам установки УКБ-5П[2].
Определение
давления нагнетания насоса
Определим
потребное давление в насосе на максимальную глубину скважины 400 м при диаметре
76 мм; промывка мылонафтовой эмульсией с =920
кг/м3.
В соответствии с технической характеристикой насоса НБ4-320/63 количество
промывочной жидкости принимаем равным 125 л/мин(0,0021 м3/с). Давление
нагнетания 6,3 МПа.
Общее потребное давление, которое должен развивать насос,
(2.9)
где k - коэффициент, учитывающий
необходимость запаса давления на преодоление дополнительных сопротивлений при
зашламовании скважины, образовании сальников и т.п. (k = 1,3 -1,5); р1 - давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении
жидкости в нагнетательном шланге, сальнике, ведущей трубе, бурильных и
утяжеленных трубах, МПа; р2 - давление на преодоление гидравлических
сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны, МПа; р3 -
давление на преодоление сопротивлений при движении жидкости в кольцевом
пространстве скважины, МПа; р4 - давление на преодоление сопротивлений в
колонковом снаряде, коронке или долоте, МПа;
Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении
жидкости в бурильных трубах, нагнетательном шланге, сальнике рассчитывается по
формуле:
, (2.10)
где
- плотность промывочной жидкости, =920 кг/м3; d1 - внутренний диаметр бурильных
труб, d1= 0,0545 м; l - длина колонны бурильных труб,
l=400-6=394 м; V - скорость
нисходящего потока промывочной жидкости, м/с:
, (2.11)
м/с;
λ1 - безразмерный коэффициент
гидравлического сопротивления; Dэ -
эквивалентный диаметр канала потока, Dэ=d1=0,0545; Rе - параметр Рейнольдса,
, (2.12)
где
- коэффициент динамической вязкости, для СОЖ =
Па·с.
При
значениях Rе>50000 величина коэффициента λ1 = 0,02 =
соnst.
lэ -
эквивалентная длина бурильных труб, потери давления на которой приравниваются к
потерям давления в нагнетательном шланге, сальнике; м
, (2.13)
где lш - длина шланга, lш=10 м; lс - длина сальника, lс=0,4 м; dш - диаметр
шланга, dш=0,038 м; dс - диаметр сальника, dс=0,049 м.
м,
таким
образом:
0,062 МПа
Давление
на преодоление гидравлических сопротивлений при движении промывочной жидкости в
соединениях бурильной колонны рассчитывается по формуле:
,
(2.14)
где
n - количество соединений в бурильной колоне, n=длина
КБТ/длина 1 бурильной трубы=394/4,7=84; ξ - безразмерный коэффициент местного сопротивления,
, (2.15)
где
dо - наименьший диаметр проходного отверстия в БТ, dо=0,028
м; а - опытный коэффициент, зависящий от вида соединения бурильной колоны, при
муфто-замковом соединении а=2.
15,55
МПа
Давление
на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в кольцевом
пространстве скважины рассчитывается по формуле:
,
(2.16)
где:
- плотность промывочной жидкости, обогащенной шламом,
кг/м3, = 940 кг/м3 ; Dэ -
эквивалентный диаметр кольцевого канала скважины Dэ=Dc-d=0,076-0,0635=0,0125
м; 
кр - безразмерный коэффициент гидравлического
сопротивления в кольцевом пространстве скважины.
Скорость восходящего потока:
м/с ,
где F - площадь сечения кольцевого
пространства скважины,
;
, (2.17)
где
ν
- коэффициент кинематической вязкости,
для СОЖ 
м2/с.
Давление
на преодоление гидравлических сопротивлений в колонковом снаряде и коронке, как
правило, не рассчитывается, а принимается на основании практических данных в
зависимости от длины колонкового снаряда, наличия керна, расхода и свойств
промывочной жидкости. Для практических расчетов можно принимать р4 =0,05 МПа.
р5-номинальный
перепад давления в гидроударнике, р5=1,25 МПа[8]
Общее потребное давление, которое должен развивать насос.
МПа
Вывод:
общее потребное давление, которое должен развивать насос, будет 2,86 МПа, что
соответствует возможностям насоса НБ4-320/63 при подаче 125 л/мин 6,3 МПа[2].
Расчет колоны бурильных труб на прочность
Вес, растягивающий колонну бурильных труб:
, (2.18)
скважина ископаемое бурение
гидрогеологический
где
-
плотность промывочного агента, кг/м3; 
-
плотность материала труб, кг/м3 (для стали =7850
кг/м3); 
- средний зенитный угол скважины(=0); 
-
коэффициент трения бурильных труб о породу (=0,225).
=28515 Н
Напряжения
растяжения в верхнем сечении у устья по формуле:
, (2.19)
где
F - площадь сечения трубы, 
Па = 34,3
МПа.
Угловая скорость:
с-1
Крутящий
момент, создаваемый на забое:
, (2.20)
Н.м
Касательные
напряжения:
, (2.21)
где,
- полярный момент сопротивления кручению:
, (2.22)
м3
МПа.
Коэффициент
запаса прочности у устья скважины при действии статических нагрузок:
, (2.23)
где
=490 МПа - предел текучести при растяжении для труб
ТБСУ-63,5.
Вывод: данные расчета показывают, что при бурении
напряжения, возникающие в бурильных трубах, не выходят за пределы допустимых
значений. Следовательно, при работе колонны обрывы не произойдут[2].
Проверочный расчет колоны бурильных труб на условие подъема колонны с
вращением
Расчетный запас прочности:
(2.24)
Напряжения растяжения в верхнем сечении у устья по
формуле:
,
Напряжение
кручения в сечении КБТ:
(2.25)
Крутящий
момент, действующий в сечении КБТ:
(2.26)
где
- мощность, развиваемая КБТ при вращении в устье
скважины
Мощность
cтанка для n=120об/мин:
Тогда
=30-2,46=27,54 кВт.
В
расчет принимается первая частота вращения установки (120 об/мин) для которой
.
Момент
сопротивления кручению:
Вывод:
данные расчета показывают, что при бурении напряжения, возникающие в бурильных
трубах, не выходят за пределы допустимых значений, запас прочности обеспечен[2].
Расчет талевой системы
Для выбора оснастки талевой системы рассчитывают количество подвижных
ветвей каната в оснастке по формуле:
(2.27)
Qкр -
нагрузка на крюк при подъеме бурового снаряда, H;
Рл - грузоподъемность лебедки, Рл = 35000 Н;
- к.п.д.
талевой системы, 
Нагрузка
на крюк при подъеме бурового снаряда:
(2.28)
kкр-
коэффициент кривизны буровых труб, kкр = 1,2;
Количество
ветвей
В
данном случае используется оснастка 1×2.
До
глубины, с целью сокращения времени, следует производить СПО на прямом канате,
которую можно рассчитать по формуле:
(2.29)
Мощность двигателя на подъем бурового снаряда рассчитывается по формуле:
(2.30)
где
Vк - скорость подъема крюка, м/с; λ - коэффициент перегрузки двигателей, λ=1,5-2,0; 
- к.п.д. передач от двигателя до крюка,
рассчитывается по формуле: 
=0,9·0,97=0,873.
Скорость
подъема крюка рассчитывается по формуле:
≤2
м/с;
где
Vбi - скорость навивки каната на барабан лебедки на i
передаче, Vбi=0,8; 1,75; 2,7; 3,6; 4,71 м/с. Отсюда скорость
подъема крюка Vкi=0,75; 1,65; 2,55; 3,4; 4,44 м/с.
Для
определения рационального режима подъема бурового снаряда следует рассчитать
длину бурового снаряда, который может быть поднят при различных частотах
вращения барабана лебедки:
(2.31)
где N - мощность приводного двигателя, N=30000 Вт; нагрузка на крюке от 1
метра поднимаемого бурового снаряда:
Qkp/L=36077/400=90 Н/м;
L1=(30000∙0,873)/(90∙0,75)=388
м; L2=176 м; L3=114 м; L4=86 м; L5=66 м.
Далее рассчитывается длина бурового снаряда (количество свечей),
поднимаемого на каждой скорости работы лебедки при условии полного
использования возможностей буровой лебедки и мощности двигателя установки:
l1=L-L2=400-176=224 м; n1=224/9,5=24 шт;=L2-L3=176-114=62 м; n2=62/9,5=7 шт;=L3-L4=114-86=28 м;
n3=28/9,5=3 шт;
l4=L4- L5=86-66=20 м; n4=20/9,5=2
шт;
l5=66
м; n8=66/9,5=7 шт;+l2+l3+l4+ l5 =L;
224+62+28+20+66+=400 м[2].
Затраты времени на спускоподъемные операции
Из таблицы «Нормы времени на спуск и подъем бурового снаряда при бурении
скважины с поверхности земли на 1 рейс в часах» затраты времени на спуск
составят 1,808 часа, т. е. 109 мин.; на подъем 1,929 часа, т.е. 116 мин [15].
3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА «ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫМ СПОСОБОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВОЙНОЙ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ И
ПРОДУВКОЙ СУХИМ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОПРОБОВАНИЯ»
Ударно-вращательный способ применяется при бурении
скважин в породах VI-IX, частично X категории по буримости. Разрушение породы происходит главным
образом под действием ударных нагрузок. Скорость бурения можно рассматривать
как суммарный эффект ударных нагрузок, крутящего момента и осевой нагрузки. С
увеличением энергии скорость бурения увеличивается. Вращение инструмента носит
вспомогательный характер. В связи с этим используется специальный буровой
инструмент.
Пневмоударное бурение относится к ударно-вращательному
способу, характерной особенностью которого является использование меньшей
сопротивляемости твердых и весьма твердых абразивных пород воздействию
динамических нагрузок. В результате энергоемкость разрушения пород при этом
способе бурения значительно меньше, чем при других известных способах.
С целью повышения эффективности бурения и опробования,
предлагается при проходке всего интервала заменить вращательно-ударный
колонковый способ бурения с применением алмазных коронок на ударно-вращательный
способ проходки с продувкой сухим сжатым воздухом.
Предусматривается бурение скважин с использованием специальных двойных
бурильных труб и обратной продувки в целях обеспечения заданного выхода шлама
по всему интервалу.
Бурение с продувкой воздухом позволяет значительно увеличить скорость
бурения и уменьшить стоимость проведения ГРР[4].
3.1
Устройство и работа пневмоударников
Пневмоударники для разведочного бурения с отбором керна должны
удовлетворять по сравнению с пневмоударниками, применяемыми в горном деле,
рядом специфических требований. Должны быть обеспечены: герметичность
конструкции от жидкого шлама; высокая удельная энергия удара на 1 см длины
резца коронки; соизмеримость масс поршня-ударника и колонковой трубы;
соответствие диаметрам геологоразведочных скважин.
Пневмоударники серии ПН предназначены для бурения
скважин в породах VI-ХП категорий по
буримости с компрессорными станциями низкого (0,7 МПа) и высокого (2,5 МПа)
давления при использовании в качестве энергоносителя сжатого воздуха или
водо-воздушных смесей и пенообразующих веществ.
Комплексом обеспечивается бурение с одинарной
колонковой трубой - ТП, с двойной колонковой трубой - ТДП и долотами ДП для
сплошного забоя, также в комплекс пневмоударника входят шламовые трубы, ключи и
аварийный инструмент.
Погружные пневмоударники представляют собой
разновидность ударных машин двойного действия, в которых энергия сжатого
воздуха преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня-бойка,
наносящего в конце рабочего хода удар по наковальне.
Кольцевые пневмоударники ПКР СКБ «Геотехника» и ИГД СО
РАН применяются в сочетании с двойной бурильной колонной при проходке скважин с
пневмотранспортом выбуренной породы по центральному каналу пневмоударника и
бурильных труб.
Устройство пневмоударников показано на рис. 3.1
Предусмотрена комбинированная схема воздухораспределения клапаном и ударником с
центральным выхлопом в колонковую трубу.
Рис. 3.1. Погружные пневмоударники:
а - пневмоударник ПН; б - кольцевой пневмоударник
ПКР-190; 1- переходник; 2 - спираль; 3 - клапан; 4 - ударник; 5 - корпус; б -
шнур; 7 - хвостовик-наковальня; 8 - муфта: 9 - колонковая труба или долото; 10
- коронка.
Все пневмоударники разведочного назначения и некоторые конструкции горных
пневмоударников имеют автоматическую блокировку, позволяющую останавливать
работу ударного узла при отрыве пневмоударника от забоя и интенсивно продувать
скважину при необходимости.
В качестве энергоносителей для обеспечения работы пневмоударников можно
применять воздух, водовоздушные смеси и газожидкостные агенты, содержащие
поверхностно-активные вещества (пены). При использовании последних для
получения энергии ударов, эквивалентной энергии при работе на сжатом воздухе,
требуется повысить давление энергоносителя на входе в пневмоударник до 10-15%.
Кольцевые пневмоударники ПКР выпускаются трех типоразмеров ПКР-130,
ПКР-150, ПКР-190. Их техническая характеристика приведена в таблице 3.1[4].
Таблица 3.1
Техническая характеристика кольцевых пневмоударников типа ПКР
|
Параметры
|
Типоразмер пневмоударника
|
|
ПКР-130
|
ПКР-150
|
ПКР-190
|
|
Диаметр корпуса, мм
|
130
|
146
|
188
|
|
Диаметр коронки, мм:
Наружный/внутренний
|
135/44
|
152/60
|
192/60
|
|
Расход воздуха, м3/мин
|
8-10
|
10
|
16
|
|
Давление воздуха, МПа
|
0,6
|
0,6
|
0,6
|
|
Энергия единичного удара,
Дж
|
150
|
200
|
300
|
|
Частота ударов, мин-1
|
1000
|
1000
|
1000
|
|
Диаметр бурильной трубы, мм
|
108, 127, 146
|
127, 146
|
В работу возьмем пневмоударник ПКР-130. При проходке 1 м скважины и
выходе шлама 90-100 %, масса шламовой пробы составит:
-плотность
вмещающих пород,
-внутренний
диаметр коронки составляет 44 мм,
-пройденный
интервал.
Таким
образом, масса шламовой пробы составит 4,9-5,5 кг.
Схема
обработки проб определяется из расчета надежного веса пробы, исходя из
известной формулы Ричарда-Чечетта:
=kd2,
где
масса пробы, кгразмер
наиболее крупных частиц проб, мм
k-коэффициент неравномерности минеральных компонентов в
породе,
где k=0,7 (величина типичного
коэффициента для золоторудных месторождений). Расчетным и надежным размером
пробы принимается вес фракции 1мм, выходящей после проверочного грохочения из
валковой дробилки.=0,7
=0,7 кг, значит применение ПКР-130 обеспечит
необходимый вес минимальной технологической пробы.
3.2 Колонковые наборы и
вспомогательный инструмент
Пневмоударное бурение разведочных скважин с отбором
керна ведется с использованием комплексов технических средств, в которые,
помимо пневмоударных машин, входят одинарные (ТП) и двойные (ТДП) колонковые
трубы, коронки (КП, КДП), долота (ДП), шламовые трубы (ТШ, ТШР), отбойные ключи
(КО), измерительный и вспомогательный инструмент.
Коронки КП и КДП для одинарных и двойных колонковых труб представляют
собой ребристые кольца, армированные по торцу твердосплавными вставками,
имеющими коническую резьбу для соединения с колонковой трубой. Для захвата и
удержания керна имеются устройства, состоящие из свободно перемещающихся в
отверстиях корпуса коронки скоб. Коронки КДП имеют со стороны резьбы внутреннюю
расточку с уступом, на который опирается внутренняя керноприемная труба.
Конструкция коронок позволяет перезатачивать твердосплавные вставки в процессе
эксплуатации.
Колонковые трубы ТП отличаются от колонковых труб вращательного бурения
увеличенной толщиной стенки (6-7 мм) и конической присоединительной резьбой.
Длина колонковых труб 2-3,5 м.
Двойные колонковые трубы ТДП имеют внутреннюю вращающуюся трубу,
предохраняющую керн от эрозионного воздействия струи сжатого воздуха (сжатый
воздух поступает на забой через боковой канал в коронке). Их длина не превышает
2 м.
Шламовые трубы выполнены разъемными, что облегчает
извлечение шлама и его привязку к месту отбора в скважине[4]..
3.3 Бурение скважин с обратной циркуляцией очистного агента по
двойной колонне бурильных труб
В последние годы в мировой практике широкое распространение получил метод
бурения скважин с обратной циркуляцией очистного агента по двойной колонне
бурильных труб. Представляют интерес особенности бурового оборудования фирмы
«Дрилл Системс» для вращательного бурения с применением двойных труб
(Приложение 4) [3]..
Рис.3.2. Схема бурения скважин вращательным способом с использованием
двойных бурильных труб
На рис. 3.2 показаны наиболее характерные элементы этого оборудования. В
качестве несущей среды для транспортировки породы используем воздух. Давление в
системе создается компрессором 1 и насосом 2. При необходимости насос может
быть использован для инжектирования водного раствора ПАВ. В тех случаях, когда
используют погружные пневмоударники, в систему подключают линейный
маслонагнетатель 3, который впрыскивает в трубопровод 5 пары масла для смазки
трущихся частей пневмоударника. Очистной агент через трубопровод 5 нагнетается
в вертлюг и далее в кольцевое пространство 6 двойной колонны бурильных труб.
В нижней части колонны очистной агент поступает в специальный переходник,
который обеспечивает циркуляцию вокруг режущих элементов породоразрушающего
наконечника и поступление основного объема в центральный канал 4 двойных
бурильных труб. Шлам, керн и куски породы транспортируются через центральный
канал вертлюга-сальника 7, вращателя 8, верхней головки 9 и по трубопроводу 10
направляются в циклон 12. Скорость движения кусков породы поддерживается в
пределах 25-40 м/с и они поступают на поверхность в той последовательности, в
какой разрушены специальным ПРИ. В циклоне порода собирается в пластиковый
контейнер 14. Очистной агент удаляется через верхнее отверстие циклона.
В процессе бурения проба непрерывно разделяется благодаря наличию
дополнительного циклона 15 и заборной трубки 11. Сечения трубопровода 10 и
заборной трубки 11 подобраны так, что в пластиковый контейнер 14 поступает
85-90% всей породы, а в контейнер 15-10%. Диаметр контейнера 16 выбирают таким
образом, чтобы 1 м линейной длины пробы соответствовал 1 м углубления скважины.
В случае возникновения подклинивания керна или пробок в центральном
канале 4 двойных труб движение очистного агента может быть изменено на
обратное. Для этого перекрывают каналы в трубопроводах 5 и 10, а очистной агент
нагнетают в трубопровод 13 [3].
3.4 Давление и расход воздуха в напорной магистрали
Давление воздуха в процессе бурения зависит от
состояния скважины, бурового снаряда и является одним из основных показателей
процесса бурения в заданном режиме. В течение рейса давление должно изменяться
незначительно.
Расход воздуха определяет качество очистки скважины от
шлама выбуренной породы. Не допускается сбрасывание воздуха на поверхности в
процессе бурения. Поэтому расход воздуха должен соответствовать величине,
предусмотренной в паспортной характеристике пневмоударников. Пониженный расход
воздуха допускается кратковременно, лишь в некоторых случаях, при приработке
нового породоразрушающего инструмента и при его спуске в зауженную скважину.
Минимальная скорость восходящего потока,
обеспечивающая эффективную транспортировку частиц породы на поверхность,
составляет 15-25 м/с, вынос крупных тяжелых частиц размером до 8 мм требует
скорости восходящего потока более 30 м/с. Исключение составляют осложненные
условия бурения, например, бурение в карстовых зонах, в неустойчивых
слабосвязанных породах, в которых потоком выдуваются пустоты.
Давление воздуха в напорной магистрали также должно
быть максимальным с учетом возможностей существующих компрессоров общего
назначения. При использовании компрессоров высокого давления может быть
достигнут прямо пропорциональный рост скорости бурения. Простое использование
имеющихся серийных пневмоударников с подачей воздуха высокого давления не
позволяет в полной мере реализовать все преимущества этой технологии. С этой
целью создаются специальные пневмоударники.
Обязательным элементом технологии пневмоударного
бурения должен быть контроль параметров: давления в магистрали по показаниям
манометров, расхода воздуха, например с помощью дифференциального манометра.
Снижение расхода воздуха, подаваемого компрессором, можно оценить косвенным
путем - по уменьшению давления в магистрали и снижению частоты ударов
пневмоударника (частотомером ВР-1 или ВР-2) при работе пневмоударника на
поверхности[4].
Для нагнетания сжатого воздуха в скважину используется передвижная
станция с винтовым компрессором ПВ-10. Технические характеристики приведены в
таблице 3.2[3].
Таблица3.2
Технические характеристики компрессорной установки ПВ-10
|
Параметры
|
Характеристика двигателя
|
Габариты, мм
|
Масса, кг
|
|
Подача, м3/с
|
Рабочее давление, МПа
|
Тип
|
Мощность, кВт
|
|
|
|
0,17
|
0,8
|
ЯМЗ-236
|
88
|
4550х 1730х 1870
|
3200
|
3.5 Определение давления нагнетания компрессора
Все
проверочные расчеты выполняются для коронки 135 мм при
ее режимных параметрах, на предельную глубину 400 м.
В качестве очистного агента воспользуемся сухим сжатым воздухом.
Теплофизические параметры сухого сжатого воздуха:
Температура, t°C
………………………………10
Плотность r,
кг/м3 ……………………………1,308
Удельная теплоемкость с, Дж/(кг×°С)………..1,009
Динамическая вязкость m×10-6, Па×с…………..16,72
Кинематическая вязкость n×10-6, м2/с ………..12,82
Расчет давления воздуха при продувке скважины проводится по методике, предложенной
Б.Б. Кудряшовым. Поскольку потери давления зависят от скорости движения и
плотности, которая является функцией давления и меняется по длине потока, то
расчет производится в направлении обратном движению воздуха, начиная с выходной
линии от заранее известного атмосферного давления. При этом весь путь
разбивается на участки, отличающиеся своим расположением и сечением канала
потока.
-й расчетный участок - кольцевой канал
2-й
участок - коронка, перепад давления на этом участке равен 
=0,1 МПа.
-й
участок - пневмоударник, перепад давления на этом участке принимается равным 
=0,5 МПа.
-й
участок - внутренний канал КБТ.
-й
участок - горизонтальный участок нагнетательной линии.
Начальное
давление принимается равным 0,08 МПа за счет разряжения, который создает
вентилятор и атмосферного давления.
Для
горизонтального участка нагнетательной линии потери давления определяются по
формуле:
, (3.1)
где
и 
-
давления в начале и конце участка по ходу расчета; λ - безразмерный коэффициент аэродинамического
сопротивления для любого участка постоянного сечения, расчитывается по формуле
Веймаута
, (3.2)
где
- эквивалентный диаметр канала потока (для кольцевого
- разности диаметров скважины 
и
наружного диаметра бурильных труб 
,
), м; L - длина расчетного участка, м; а - сокращающее
обозначение
, (3.3)
где
Тср - средняя температура в циркуляционной системе скважины, К; F -
площадь поперечного сечения канала потока, м2; R - газовая
постоянная R=287,4 Дж/(кг·К); G - массовый
расход воздуха 
, кг/с; Q - объемный расход воздуха, приведенный к нормальным
условиям Q=0,08 м3/с.
Тогда
кг/с.
Для
восходящего потока в кольцевом пространстве
, (3.4)
где b - сокращающее обозначение
, (3.5)
где φ - угол наклона скважины к горизонту φ=90˚,
Для
нисходящего потока воздуха по внутреннему каналу бурового снаряда
, (3.6)
где
- эквивалентная длина канала бурильной колонны,
потери давления на которой равны потерям давления на преодоление местных
сопротивлений в бурильной колонне, м
(3.7)
где
- внутренний диаметр бурильных труб =0,017 м; п - число соединений п=99; ξ - коэффициент местного сопротивления, определяемый по
формуле Б.С. Филатова:
(3.8)
где
- наименьший диаметр суженной части соединения =0,028 м; k - опытный коэффициент для
муфтово-замковых соединений k=2
;
=0,02; 
67,32 м.
Расчетные значения для 1-го участка кольцевого канала диаметр скважины в
этом интервале 77 мм, наружный диаметр внутренних КБТ 60 мм.
0,077-0,060=0,017
м;
м2;
0,04; 
Расчетные значения для 4-го участка круглого канала диаметром 0,054 мм.
0,054 м; 
м2;
0,02; 
Давление в начале 1-го участка нисходящего потока:
0,45 МПа.
Давление
в начале 2-го участка (коронка):
=
=0,08+0,1=0,18 МПа.
Давление
в начале 3-го участка (пневмоударник):
0,18+0,5=0,68
МПа.
Давление
в начале 4-го участка восходящего потока:
МПа.
Давление в начале горизонтального участка поверхностной обвязки
МПа.
Давление нагнетания компрессора 0,083 МПа, что вполне может обеспечить
компрессор ПВ-10[2].
3.6 Расчет потребной мощности для бурения на предельную глубину с
помощью пневмоударника и двойной колонны бурильных труб
Мощность двигателя, расходуемая в процессе собственно бурения,
складывается из трех основных составляющих:
, кВт
где: Nб - мощность двигателя, расходуемая
на забое скважины, кВт;
Nз -
мощность, расходуемая на забое скважины, кВт;
Nт -
мощность, затрачиваемая на вращение КБТ в скважине, кВт;
Nст -
мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка, кВт.
Мощность, затрачиваемая на забое:
При бурении алмазными коронками:
где: Р - осевая нагрузка на ПРИ, даН;
nк -
частота вращения бурового снаряда, об/мин;
Dср -
средний диаметр коронки, м;
Dср= (Dн+Dвн)/2
Мощность
на вращение КБТ в скважине:
где:
Nхв - мощность, затрачиваемая на холостое вращение КБТ,
кВт;
Nдоп -
дополнительная мощность, затрачиваемая на вращение сжатой части КБТ, кВт.
, [кВт]
где: δ - радиальный зазор, м; δ=(D-d)/2=(0,135-0,108)/2=0,0135;
D -
диаметр скважины, м; dнт -
наружный диаметр бурильных труб, м.
кВт
Рассчитаем границу раздела зон частот вращения колонны бурильных труб:
где
dнт -наружный диаметр бурильных труб, м; d-радиальный зазор, d=0,0135.
Так как n<n0 следовательно:
, [кВт]
где:
где k - коэффициент, учитывающий влияние смазки и
промывочной жидкости, k= 1, L - глубина скважины, L =400 м. q -
масса 1 м бурильной колонны, q = 15,6 кг/м;
кВт.
Мощность, расходуемая в трансмиссии и других узлах бурового станка:
=30
кВт-мощность приводного двигателя станка
для
установки УКБ-5П[2].
3.7 Режим пневмоударного бурения
Осевая нагрузка Рос при пневмоударном бурении
выполняет следующие функции: обеспечивает контакт породоразрушающего
инструмента с породой в момент передачи ударного импульса, благодаря чему
повышается КПД передачи удара: повышает эффективность разрушения пород средней
твердости вследствие совместного действия ударных импульсов и статического
усилия, обеспечивающего эффект резания пород в промежутках между ударами.
Вместе с тем с увеличением Рос возрастают силы трения на контакте резца с
породой и повышается износ лезвий, особенно в абразивных породах. Кроме того,
при значительных осевых нагрузках затрудняется выход лезвий резцов из
соответствующих лунок разрушения от ударов, повышается неравномерность вращения
инструмента, возникают крутильные удары, приводящие к поломкам резцов, особенно
в трещиноватых породах и слабосцементированных конгломератах. С учетом этих
факторов при пневмоударном бурении, как правило не рекомендуются высокие
значения Рос.
Частота вращения п снаряда при пневмоударном бурении
определяется преимущественно физико-механическими свойствами пород, однако она
должна быть увязана с частотой ударов в 1 мин пневмоударника. По существующим
рекомендациям путь пробега резца между ударами в наиболее твердых абразивных
породах должен составлять d£2 мм: в породах средней твердости и абразивности d=7,5-8 мм. а в малоабразивных средней
твердости породах d=12-13
мм. С ростом степени трещиноватости пород частоту вращения надо увеличивать в
среднем в 1,5 раза для предохранения резцов от заклинивания в трещинах. Следует
снижать частоту вращения с увеличением диаметра ПРИ и уменьшением частоты
ударов.
Рекомендации по режиму бурения с использованием
геологоразведочных пневмоударников приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3
Рекомендации по режиму бурения с использованием
геологоразведочных пневмоударников
|
Свойства породы
|
Осевая нагрузка, кН
|
Частота вращения (мин-1) в
зависимости от частоты ударов пневмоударника, уд/мин
|
|
Твердость
|
Абразивность
|
Трещиноватость
|
|
1250
|
1500
|
1750
|
|
Твердые IX-XI
категории по буримости
|
Абразивные
|
Монолитные
|
1-1,5
|
10
|
10
|
12-15
|
|
|
Трещиноватые
|
1
|
10-12
|
15
|
15-20
|
|
Средней абразивности
|
Монолитные
|
1,5-2
|
20
|
25
|
30
|
|
|
Трещиноватые
|
2
|
10-12
|
15
|
20
|
|
Средней твердости (VI-
VIII категории по буримости)
|
Абразивные
|
Монолитные
|
4-5
|
15-20
|
20
|
25-30
|
|
|
Трещиноватые
|
3
|
25
|
30
|
35
|
|
Средней абразивности и
малоабразивные
|
Монолитные
|
8-10
|
35-40
|
40-50
|
45-70
|
|
|
Трещиноватые
|
6-8
|
60
|
70-75
|
80-90
|
Интервал
2-400 м, сложенный породами X категории по буримости будет пройден пневмоударником
ПКР-130 со специальной коронкой 135 мм.
Расход
воздуха определяется работой пневмоударника Q=10 м3/мин.
Осевая
нагрузка принимается 150 даН (см. табл. 3.3).
Частота вращения с учетом установки промежуточного редуктора принимается
равной 10 об/мин.
3.8 Осложнения при пневмоударном
бурении
Бурение разведочных скважин пневмоударникамн
осложняется противодавлением на выхлопе, обусловленным следующими факторами:
водопроявлениями в скважине, в том числе со значительными водопритоками; повышением
аэродинамических сопротивлений движению потока очистного агента в колонковой
трубе по мере заполнения ее керном особенно в интенсивно трещиноватых породах;
повышением сопротивлении движению потока очистного агента в результате
зашламования колонковой трубы, коронки и образования сальников на стенках
скважины.
Наиболее сложной технологической задачей при
пневмоударном бурении разведочных скважин является борьба с зашламованием
инструмента и образованием сальников. Эти осложнения обусловлены следующими
факторами: налипание глинистого материала на торцевую поверхность коронки и
колонковую трубу в обводненных скважинах, такому явлению способствует бурение с
высокой осевой нагрузкой и применением коронок с малой высотой промывочных
окон; снижение скорости восходяшего потока очистного агента в местах увеличения
площади сечения проходных отверстий затрубного пространства - на участке
соединения бурильной трубы с пневмоурником, в зонах размыва стенок скважины и
образования каверн.
Для предотвращения образования сальников: 1)
ограничивают в глинистых прослоях осевую нагрузку до минимальных значений; 2)
используют коронки с увеличенной площадью сечения проходных каналов, а также с
расположением лезвий, обеспечивающих эффект шнекового перемещения налипшего в
промывочных и шламовых окнах породного материала; 3) уменьшают до минимума
площадь сечения блокировочных отверстий в пневмоударниках с целью обеспечения
их работы на весу; при этом в условиях интенсивной вибрации инструмента с
минимальным (в пределах 5-10 см) расхаживанием снаряда в ряде случаев
достигается очистка снаряда от шлама.
Расхаживать снаряд с большой амплитудой не
рекомендуется, так как может произойти заклинивание дробленого породного
материала в колонковой трубе.
Радикальной мерой борьбы с образованием сальников и
зашламованием инструмента является применение в качестве очистного агента ГЖС с
ПАВ. Выбор типа ПАВ зависит от характера минерализации вод, а его концентрация
- от дебита водопритока.
В твердых абразивных породах при пневмоударном бурении
происходит интенсивный износ коронок по торцу и диаметру. Закономерности
ударного разрушения твердых пород и износа инструмента при пневмоударном
бурении:
) максимальная эффективность разрушения твердых пород
достигается при высоких значениях удельных ударных нагрузок и снижается по мере
снижения этою параметра;
) разработка скважины по диаметру является следствием
воздействия ударных импульсов на периферийные участки лезвий ПРИ; величина
разработки - это превышение зоны разрушения периферийных участков забоя над
диаметром коронки;
) наиболее энергоемкой зоной при разрушении породы на
забое скважины является периферийная, которая составляет единое целое с
окружающим скважину массивом породы, находящимся в условиях объемного сжатия
под действием горного давления; ослабление этой периферийной зоны
осуществляется лишь за счет трещинообразования от действия предыдущих ударных
импульсов;
) находящиеся в наиболее сложных условиях с точки
зрения ударного разрушения породы периферийные участки лезвий коронки подвергаются
помимо этого и максимальному износу под действием сил трения, так как проходят
наибольший путь трения;
) с повышением ударного импульса и объема разрушенной
с каждым ударом породы уменьшается износ лезвий, так как перемещение последних
между ударами осуществляется как бы по «подушке» из раздробленного породного
материала и уменьшаются силы зацепления резца с породой.
Перечисленные закономерности объясняют форму
затупления лезвий ПРИ при ударно-вращательном бурении: у коронок и долот для
бурения без отбора керна увеличивается торцовая площадка затупления лезвий от
центра к периферии, причем периферийная часть лезвия имеет закругление в
направлении к стенке скважины, в этом месте наблюдается максимальный износ
резца; у коронок для бурения с отбором керна лезвие имеет двусторонний
аналогичный износ, причем с внутренней стороны (со стороны столбика керна) он в
2-3 раза меньше, чем с внешней.
С образованием внешней площадки затупления резцов
уменьшается разработка скважины по диаметру, например, в твердых породах - до
десятых долей миллиметра, что требует ступенчатой отработки ПРИ. Практически
это означает, что весь подготовленный для бурения данной скважины
породоразрушающий инструмент измеряется по наружному диаметру с точностью до
0,1 мм, группируется и отрабатывается строго по порядку. Наиболее эффективным
средством борьбы с уменьшением диаметра инструмента является повышение забойной
мощности пневмоударника за счет применения сжатого воздуха высокого давления. С
этой же целью ПРИ армируется вставками твердого сплава, часть из которых
располагается по окружности наружного диаметра[4].
3.9 Контрольно- измерительные
приборы
Для контроля процесса бурения с применением воздуха
необходимы манометры, расходомеры для газа и жидкости, термометры и
вакуумметры. В непосредственной близости от пульта управления станком
рекомендуется устанавливать показывающие и самопишущие дистанционные манометры
с ценой деления 0,01 -0,05 МПа. Пределы измерения манометров должны составлять
не менее 3/2 от максимального рабочего давления на устье скважины. Для контроля
за расходом воздуха могут быть использованы самые различные приборы.
Расходомеры всех типов по принципу действия можно разделить на объемные,
постоянного и переменного перепадов давления и скоростные (индукционные, ультразвуковые,
радиоактивные, тепловые).
Основное распространение получили приборы постоянного
и переменного перепада. У приборов постоянного перепада воздух проходит
непосредственно через расходомер. При этом площадь проходного отверстия
изменяется в зависимости от расхода, а перепад давления при прохождении газа
через расходомер остается постоянным. Перепад давления определяется весом
поплавка, помещенного в коническую трубку, или весом поршня, движущегося в
цилиндре с отверстиями. В соответствии с этим расходомеры постоянного перепада
разделяются на поплавковые и поршневые. Расход определяется высотой подъема
поплавка или поршня, а поскольку их вес постоянный, то и перепад давления также
постоянен. Расходомеры постоянного перепада с конической трубкой называют также
ротаметрами. Для замера расхода жидкостных добавок можно рекомендовать к
применению ротаметры РЭ-0, 6ЖУЗ; РЭ-1ЖУЗ; РЭ-1,6ЖУЗ; РЭ-2,5ЖУЗ.
Основное преимущество приборов постоянного перепада
заключается в простоте устройства и надежности эксплуатации в любых
климатических условиях. Недостатками являются малые пределы измерения по
расходу (до 40 м3/ч) и давлению, а также необходимость корректировки расхода
воздуха на паспортное давление.
Метод измерения по переменному перепаду давления
наиболее универсален, так как позволяет измерять расход газов, протекающих в
трубопроводах, при любых давлениях и температурах. Для измерения расхода в
трубопроводе создают сужение посредством установки дросселя (диафрагмы, сопла
или трубки Вентури). Изменение давления при протекании потока через сужение -
следствие изменения потенциальной энергии потока, поэтому перепад является
мерой скорости потока, а следовательно и мерой расхода. Дифманометры для
измерения перепада давления по принципу действия разделяются на жидкостные,
кольцевые, поплавковые, мембранные, колокольные и сильфонные Наибольшее
распространение при измерении расхода (газа) получили поплавковые и мембранные
приборы.
Приборы поплавкового типа просты по конструкции,
однако они громоздки и, кроме того, их необходимо устанавлйвать в
непосредственной близости от диафрагмы или сопла.
Помимо этого, при резком увеличении объемного расхода
воздуха (при открытии задвижки на сброс в атмосферу, разрыве нагнетательного
шланга и т. п.) возможен выброс ртути, которой заполнена поплавковая система, в
напорный воздухопровод.
Мембранные приборы лишены этого недостатка, но не
могут работать при отрицательных температурах атмосферного воздуха, так как
мембранная камера заполнена дистиллированной водой.
Приборы переменного перепада очень чувствительны к
вибрациям и тряскам и требуют установки на твердом основании. Введение поправок
на истинное давление и температуру воздуха так же обязательно, как и в приборах
постоянного перепада.
Скоростные расходомеры имеют в качестве измерительного
инструмента вертушку или крыльчатку. Они предназначены только для измерения
расходов агентов, имеющих постоянную плотность.
Индукционные расходомеры основаны на том, что при
движении в магнитном поле сплошной проводящей среды индуцируется ЭДС, которая
прямо пропорциональна расходу. Эти приборы не могут быть использованы для
измерения расхода воздуха.
Ультразвуковые расходомеры основаны на изменении
фазового сдвига ультразвукового колебания, обусловленного движением жидкости, и
предназначены только для измерения расхода жидкости.
Приборы для измерения расхода газа, основанные на
использовании радиоактивных изотопов, можно разделить на частотные и
амплитудные. Недостаток частотного метода - загрязнение измеряемого газа
радиоактивными веществами, что недопустимо в разомкнутом цикле циркуляции. В
приборах, основанных на амплитудном методе, расход отсчитывается по амплитуде
сигнала, зависящего от измеряемого расхода. К недостаткам метода следует
отнести также влияние изменения питающего напряжения, распада радиоактивного
изотопа, влажности и других факторов на точность показания.
Рассмотрение серийно выпускаемых расходомеров и
счетчиков количества газа (воздуха) приводит к выводу, что для целей
геологоразведочного бурения необходима разработка расходомера постоянного
перепада. Все остальные приборы могут быть применены только при проведении
научно-исследовательских работ, их нельзя рекомендовать как средство
оперативного контроля за процессом бурения [4].
3.10 Предполагаемый эффект от применения ударно-вращательного
способа проходки с двойной колонной бурильных труб с продувкой сжатым воздухом
Применение ударно-вращательного способа предполагает:
. Увеличение коммерческой скорости бурения в 1,2-1,4 раза за счет
применения рациональной частоты вращения и оптимального способа регулирования
осевой нагрузки.
. Увеличение производительности на 30-40 % в результате увеличения
механической скорости.
. Малое потребление электроэнергии.
. Проходка на коронку повысилась, поскольку частота вращения и
осевая нагрузка снизились.
. Уменьшение денежных затрат на закупку породоразрушающего
инструмента.
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
4.1 Характеристика условий и анализ потенциальных опасностей
Работы будут проходить на территории действующего карьера Михайловского
железорудного месторождения. В связи с этим потенциальную опасность для
работников представляют в основном вредные производственные факторы: бурение
скважин, горнопроходческие работы, буровзрывные.
Работы проводятся в осенне-летний период, температура воздуха максимальная
+ 26 0С, в связи с этим возникает опасность солнечного удара, усталости,
подавленного состояния. Осадки выпадают большей частью с апреля по сентябрь,
летом случаются ливни, в связи с этим возникает опасность переохлаждения
организма, что может привести к простудным заболеваниям.
Основным видом работ являются буровые работы. Бурение скважин будет
вестись установками типа УКБ-5П. Потенциальными опасностями при буровых работах
являются:
- открытая часть ведущей трубы;
- при опускании
труб в скважину также возникает опасная зона, которая будет равняться длине
опускаемой на данный момент колонны;
- при заправке
бурового снаряда в трубы возможны повреждения рук буровым инструментом.
При проектируемых буровых работах проявляется ряд
вредных факторов, влияющих на здоровье людей: вибрация от работы двигателя, шум
от работы буровой установки, насоса, загрязнение воздуха продуктами отработки
двигателя, в связи с чем все рабочие обеспечиваются средствами индивидуальной
защиты.
Проектом предусматривается использование забойной гидроударной машины,
что влечет за собой усиление воздействия вибрации на организм человека.
Следствием этого может стать преждевременное утомление, снижение
производительности труда, возникновение профессиональной патологии -
вибрационной болезни.
Неаккуратная работа с горюче-смазочными материалами также может привести
к воспламенению и возникновению пожаров на буровой.
При отборе проб опасность представляют плохо закрепленные колонковые
трубы, которые могут травмировать людей, а также разлетающиеся осколки твердых
пород.
Доставка людей к месту работы осуществляется на вахтовой машине УАЗ, что
так же представляет потенциальную опасность для рабочих в виде несчастных
случаев и аварийных ситуаций [1,6,7].
4.2 Обеспечение безопасности при проектируемых работах
На выполнение проектируемых работ принимаются лица, достигшие 18 лет и
годные по состоянию здоровья. При приеме на работу проводится инструктаж,
работники информируются о наличии опасностей, имеющихся на площади работ,
повторный инструктаж проводится каждый месяц.
До начала буровых работ проектом определяется и уточняется радиус опасной
зоны, который составляет 25 м. Опасная зона локализуется флажками. Все
вращающиеся узлы установки ограждаются и защищаются кожухами. Отбор проб керна
буровых скважин осуществляется с использованием керноколов.
При буровых работах буровой персонал, а также работники, связанные с
буровыми работами, обеспечиваются средствами индивидуальной защиты -
спецодеждой, спецобувью, защитными касками. Спецодежда изготавливается из
брезента (ткань льняная или полульняная с водоотталкивающей пропиткой). Для
защиты рук используются рукавицы.
При работе буровой установки проектом предусматривается обеспечение
членов буровой бригады индивидуальными средствами защиты от шума шумогасящими
наушниками или берушами.
Для снижения вредного воздействия общей вибрации при 8 часовой рабочей
смене, проектом предусмотрено применение прокладок из виброизолирующих упругих
материалов, отделение фундаментов вибрирующих машин от рабочей площадки
акустическими разрывами, а от местной - применение мягких рукавиц, установление
рационального режима труда и отдыха.
Для снижения уровня шума и вибрации в ходе работ предусмотрены следующие
меры:
ежедневный контроль качества крепления оборудования;
использование антивибрационных мастик;
Проведение монтажно-демонтажных работ прекращается при силе ветра 5
баллов и более, во время грозы и сильного снегопада, при гололедице и тумане с
видимостью менее 10 м.
Буровое здание оборудовано основным и запасным выходами с траппами. Вышки
оборудуются сигнальными огнями. Подъем и спуск собранной буровой вышки
производится с помощью трактора. При подъеме вышка оснащается строповой
оттяжкой, гарантирующей невозможность опрокидывания вышки.
Перемещение буровой установки производится только в светлое время суток
трактором.
Лебедка устанавливается на прочном основании. Её крепление исключает
возможное опрокидывание. Угол отклонения капота лебедки не более 1º30`. При работе с гидравлическими
трубодержателями давление в гидросистеме составляет не более 5 МПа.
Предусматривается засыпка всех ям и зумпфов, оставшихся после демонтажа
буровой установки, ликвидация загрязненной почвы ГСМ.
Медицинское обслуживание производится медицинским пунктом. Он обеспечен
необходимыми медицинскими препаратами (ацетилсалициловая кислота, бинт
марлевый, бинт эластичный, 1% раствор бриллиантового зеленого, валидол в
таблетках, вата гигроскопическая, жгут кровоостанавливающий, корвалол,
лейкопластырь бактерицидный, 3% раствор перекиси водорода, стаканчик мерный для
приёма лекарств, уголь активированный, цитрамон в таблетках и т.д.) и другими
средствами гигиены.
Хранение смазочных и обтирочных материалов предусматривается в закрытых
металлических бочках.
После окончания бурения и проведения необходимых исследований скважины
ликвидируются. Ликвидационный тампонаж проводится глинистым раствором [1,6,7].
4.3 Обеспечение безопасности при чрезвычайных ситуациях
карьере создана профилактическая противопожарная служба, которая
разрабатывает планы ликвидации пожаров, следит за выполнением противопожарных
мер, контролирует соблюдение правил ведения огневых и сварочных работ,
проверяет наличие и состояние первичных средств пожаротушения и т.п. Карьер
оснащен пожарными автомобилями, укомплектованными пожарным насосом, лафетным и
ручными пожарными стволами, выкидными рукавами, баграми, лопатами, ломами и
топорами. Производственные здания, материальные склады, электроподстанции
оснащаются средствами пожаротушения в соответствии c установленными нормами.
На участке работ назначается ответственный за пожарную безопасность,
составляется план эвакуации людей на случай возникновения пожара, с которым
знакомят весь персонал
К пожарному инвентарю обеспечивается круглосуточный свободный подъезд
Буровая
установка обеспечивается огнетушителями, ящиком с песком вместимостью 0,2 м3,
войлоком, кошмой или асбестовым полотном размером 22 метра, двумя комплектами пожарного инструмента (лом,
топор, багор), бочкой с водой, емкостью 250 литров. Топливо и смазочные
материалы хранятся в закрывающейся таре.
На видных местах вывешиваются плакаты-предупреждения «Огнеопасно, не
курить!» Для размещения первичных средств пожаротушения устанавливаются
специальные пожарные щиты, которые окрашиваются в белый цвет с красной
окантовкой, шириной 20 - 50 мм. На видных местах производственных объектов
размещаются стандартные указатели местонахождения пожарного инвентаря и средств
пожаротушения.
Сжигание мусора производится на специально оборудованных площадках в
пасмурный, безветренный день под контролем ответственного лица. Территория
вокруг производственных объектов в пожароопасный период систематически раз в
месяц очищается от сухой травы, кустарника и валежника.
Наиболее опасной в пожарном отношении является буровая установка. Перед
проведением буровых работ территория вокруг буровой установки очищается от
мусора в радиусе 15 м. При внезапном возгорании на буровой: останавливается
двигатель; ставятся в известность должностные лица; работниками немедленно
принимаются меры к ликвидации пожара своими силами и средствами; вызывается
пожарная охрана, медицинская часть; прекращаются все работы на буровой. Рабочие
удаляются на безопасное расстояние, закрывается движение на прилегающих
дорогах.
Для курения предусматриваются специально отведенные места, оборудованные
урнами для окурков и емкостями с водой [1,6,7].
5. ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
5.1 Характеристика района
Курская магнитная аномалия (КМА) прослеживается по территории 9 областей
РФ, имея длину 850 км при ширине до 200 км. Здесь разведано 18 месторождений
железа с запасами 850 млрд. т железистых кварцитов и 80 млрд. т богатых
железных руд. Указанные объемы составляют 60% запасов железных руд России или
20% мировых. КМА в своих недрах помимо железных руд содержит высококачественные
бокситы, флюсовое и формовочное сырье, огнеупоры, стекольное сырье,
строительные материалы, цементное, агрохимическое, химическое сырье и т.д. Так
же известно, что в зонах локализации железных руд присутствуют промышленные
содержания золота, платины и платиноидов, меди, никеля, кобальта, хрома, редких
и радиоактивных элементов. Таким образом, зону КМА можно рассматривать как
фундамент минерально-сырьевой безопасности нашей страны. Вместе с тем,
Центральный черноземный район, на территории которого прослеживается рудоносная
зона КМА, имеет развитую промышленность и сельское хозяйство. Характеризуется
высокой плотностью населения и обладает основными запасами уникальных по
мощности и содержанию гумуса черноземными пахотными землями. Последние являются
базой продовольственной безопасности РФ. Учитывая тот факт, что для всего
человечества основой социального прогресса пока является горная промышленность,
а материальные потребности населения любых стран даже на отдаленную перспективу
на 80% будут зависеть от обеспеченности промышленности минеральным сырьем -
можно с уверенностью утверждать, что объемы добычи и переработки минерального
сырья будут увеличиваться. На КМА данный фактор будет реализован скорее всего в
ближайшее время.
5.2 Влияние горно-металлургического комплекса КМА на экологическую
обстановку региона
Открытая разработка полезных ископаемых с использованием взрывного
способа отбойки руды в районе горно-металлургического комплекса КМА наносит
существенный урон природной среде. Технологические процессы при добыче и
переработке железорудного сырья сопровождаются выбросом в атмосферу пыли,
тяжелых металлов, продуктов взрывных работ и т.д. Загрязнение атмосферы,
природных вод и верхней части почвенного покрова экологически вредными
веществами нарушает естественный процесс геоэкологической саморегуляции
природной среды и может привести к быстрой и необратимой ее деградации, а также
к негативному воздействию на здоровье населения региона. В
Староосколько-Губкинском районе сформировалась зона аномального запыления почв
эллипсовидной формы размером до 40 км по длинной оси. В центральной части зоны
выпадает более 4000 кг/га в год пыли. Содержание тяжелых металлов (кобальт,
никель, хром, ванадий и др.) превышает природный фон в некоторых местах в 100
раз. Под влиянием системы гидрозащиты карьеров нарушен режим подземных вод в
радиусе до 40 км по верхнему водоносному горизонту и до 80 км по
кристаллическому. Имеется также еще множество фактов свидетельствующих о крайне
негативном геоэкологическом воздействии предприятий горно-металлургического
комплекса КМА на окружающую среду. Предварительное радиогеохимическое изучение
вскрышных и рудовмещающих пород, железных руд и продуктов их переработки
показали, что они содержат высокие концентрации естественных радионуклидов и
являются источниками аномально высоких ионизирующих излучений, т.е.
железорудные месторождения КМА являются радиационноопасными. Дополнительно
радиоэкологическая ситуация осложняется еще и тем обстоятельством, что территория
КМА располагается в зоне влияния «чернобыльского радиоактивного следа» и
включает обширные площадные аномалии Cs-137. В связи с этим, отдельные попытки, которые предпринимаются в
регионе для оздоровления экологической обстановки явно недостаточны. Необходим
комплексный подход к данной проблеме, включающий организацию мониторинга
содержания вредных веществ в различных элементах природной среды, разработку
новых технологических процессов добычи и переработки руды, которые исключали бы
попадание вредных веществ в атмосферу, подземные воды и почву, назрела
необходимость в принятии системы законодательных и финансовых мероприятий,
направленных на обеспечение геоэкологической безопасности окружающей среды и
населения.
5.3 Состояние атмосферного
воздуха
Одной из наиболее острых проблем остается загрязнение атмосферного
воздуха, которое наносит серьезный ущерб как природе, так и здоровью человека.
Негативное воздействие происходит в результате прямого контакта с загрязненным
воздухом, а также вторичного загрязнения почвы и водных объектов в результате
выпадения загрязняющих веществ из атмосферы.
Структурные подразделения ОАО «Михайловский ГОК», оказывающие наибольшее
влияние на состояние атмосферного воздуха:
карьер по добыче железной руды и кварцитов;
дробильно-обогатительный комплекс по переработке железистых кварцитов и
дробильно-сортировочная фабрика по переработке богатых руд;
цех хвостового хозяйства;
отвалы вскрышных пород, склады готовой продукции.
Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2009 году
составил 21700 тонн. Объем выбросов от стационарных источников ОАО МГОК - 6916
тонн, в том числе твердых - 1635 тонн, газообразных и жидких - 5281 тонна.
В 2009 году выполнены следующие мероприятия, направленные на уменьшение
негативного воздействия на атмосферный воздух и улучшение его качества:
комплекс работ по снижению пыления хвостохранилища (раскладка хвостов,
обработка и закрепление пылящих пляжей спецрастворами, подъем уровня воды с
целью подтопления пылящих пляжей и их орошение, и т.д.);
разработаны проекты организации санитарно - защитных зон для 8 крупных
предприятий;
организован мониторинг атмосферного воздуха на границе санитарно -
защитной зоны ОАО «Михайловский ГОК».
На всех предприятиях производственной сферы организован и проводится
лабораторный контроль выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников.
На основании государственного отчета «О состоянии окружающей среды» город
Железногорск не входит в перечень городов России с наибольшим уровнем
загрязнения атмосферного воздуха.
5.4 Состояние водных объектов
Подземные воды района укрупненно представлены надъюрским (мело-мергельный
и сеноман-альбский) и подъюрским (девонский и рудно-кристаллический)
водоносными горизонтами. Нижний водоносный горизонт через песчаные «окна»
водоупорных глинистых пород юры имеет прямую гидравлическую связь с верхним
надъюрским водоносным горизонтом, а через него с водами третичных, четвертичных
отложений и поверхностными. Данный фактор создает условия для проникновения
грязных поверхностных вод практически во все водоносные горизонты при нарушении
режима поверхностных вод. В проектах строительства ГОКов он не учитывался.
Начался процесс непрерывного загрязнения подземных вод техногенными вредностями
и тяжелыми металлами на обширных территориях с нарушенным режимом. До начала
промышленного освоения района речные воды по качеству были близки к питьевым и
широко использовались населением в хозяйственно-бытовых целях. В водах колодцев
и родников отсутствовали даже такие (широко распространенные в настоящий
период) индикаторы техногенного загрязнения, как нитраты и нитриты. Подземные
воды района до нарушения их режима полностью отвечали требованиям ГОСТ 2874-82
и СанПиН 2.1.4.559-96 «питьевые воды». В настоящий период в них присутствуют
азот аммонийный, нитраты, нитриты, тяжелые металлы, техногенная органика и
нефтепродукты. Общая минерализация подземных вод увеличилась в 3 раза,
содержание в них сульфатов в 5-6 раз. Требованиям саннорм не отвечает 26%
колодцев в сельской местности. В сточных водах карьеров и ОЭМК присутствуют
взвешенные вещества в количестве до 800 мг/л, аммоний солевой - 2 ПДК, нитраты
- 0,5 ПДК, нефтепродукты - 3 ПДК, медь и цинк - 8 ПДК, железо - 5-8 ПДК. Высоки
показатели микробного загрязнения.
Водоснабжение области обеспечивает МУП «Горводоканал» исключительно из
подземных горизонтов водозаборов «Березовский» и «Погарщина». Вода по своим
качествам после обработки на станции обезжелезивания и ультрафиолетовых
установках полностью соответствует санитарным нормам. Новые технологии
обеззараживания воды также внедрены на предприятии ОАО МГОК. Очистные
сооружения МУП «Горводоканал» и ОАО МГОК являются одними из лучших в Курской
области, как по технической оснащенности, так и по качеству сбрасываемых
сточных вод.
Мероприятия, связанные с охраной и рациональным использованием водных
ресурсов, реализованные в 2009 году:
выполнение программы мониторинга подземных вод в Михайловском
горнопромышленном районе, с целью изучения гидродинамического режима подземных
вод;
организация мониторинга водных объектов в зоне воздействия Михайловского
ГОКа;
проведена реконструкция на станции обезжелезивания водозабора
«Березовский» в целях повышения степени очистки питьевой воды;
выполнен комплекс работ на водозаборах «Березовский» и «Погарщина»
направленных на улучшение водоснабжения населения питьевой водой (бурение новых
и восстановление дебета эксплуатируемых скважин).
5.5 Состояние зеленых насаждений и почвенного покрова
Природоохранная работа на Михайловском горнообогатительном комбинате
осуществляется в соответствии с требованиями нормативных документов и
законодательства РФ в области охраны окружающей среды.
Охрана воздушного бассейна. Нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ)
загрязняющих веществ в атмосферный воздух утверждены до 2011 г. Общее
количество источников выбросов комбината 332 единицы, в атмосферный воздух
поступает 6214 051,872 тонн/год.
Охрана водного бассейна. Нормативы допустимых сбросов (НДС) веществ в
сточных водах, поступающих в водные объекты, утверждены до 2012 г. Сброс производится
по 9 организованным выпускам в р.Рясник, р.Речица, р.Чернь, р.Песочная,
р.Свапа. Водные объекты предоставлены в пользование для сброса сточных вод на
основании решений Департамента экологической безопасности и природопользования
Курской области до 2012 г. Разрешенный объем сброса составляет 9 024,0 тыс. м3
/год, 11 901,09 тонн/год.
Рациональное использование земель, обращение с отходами производства.
Нормативы образования отходов и лимитов на их размещение (НООЛР) утверждены на
период до 2013 г. На комбинате образуется 121 вид отходов. Нормативный объем
образования отходов 60 618,0 тыс. тонн/год. Из них 60 020,7 тыс. тонн подлежит
размещению на отвалах №7, №8 и хвостохранилище ЦХХ; 34,7 тыс. тонн -
захоронению, обезвреживанию и передаче для использования на спецпредприятиях;
562,2 тыс. тонн - использованию на собственном предприятии.
Итоги работы в 2009 году. Запланированные мероприятия по охране
окружающей среды выполнены. Общая сумма затрат составила 527,2 млн. руб.
В текущем году группа руководителей и специалистов комбината (16 чел.)
прошла курс предаттестационной подготовки в области обеспечения экологической
безопасности в специализированном учебном центре. По результатам обучения
выданы удостоверения об аттестации.
Проверки структурных подразделений комбината по соблюдению требований
природоохранного законодательства осуществляются отделом ООС в соответствии с
утвержденной программой, в составе комплексных обследований структурных
подразделений по вопросам ОТ и ПБ. По итогам контроля выявлено и устранено 31
замечание. Лица, допустившие нарушения привлечены к ответственности.
Мероприятия по устранению нарушений включены в план природоохранных работ на
2010 год.
План производственного экологического лабораторного контроля комбината
включает в себя: контроль атмосферного воздуха на границе СЗЗ; контроль
выбросов загрязняющих веществ в атмосферу; контроль сброса сточных вод в водные
объекты; контроль в местах размещения отходов и на территории промплощадок.
Работы по контролю выполняются силами центральной технологической лаборатории
(ЦТЛ), имеющей аттестат об аккредитации № РОСС RU.0001.513916 и независимой
специализированной лабораторией, привлекаемой по договору.
5.6 Проблемы радиоэкологии в
регионе КМА
В последнее время проблемы радиоэкологии в регионе КМА приобретают все
большее значение и требуют действенных мер. Так, в горных породах (ГП)
Стойленской свиты фоновое содержание урана (U) достигает 60 г/т, тория (Тh) - 320 г/т. В горных породах коробковской свиты наиболее
высокие концентрации U (до60
г/т) зафиксированы в среднем сланцевом горизонте, как правило, в связи с
повышенным содержанием кобальта (Со) (до 1,3 %). Содержание урана в
лейкократовых и аляскитовых гранитах атаманского комплекса составляет в среднем
17 г/т. Среди ГП платформенного чехла повышенными содержаниями урана обладают
бат-келловейские глины и горизонты галечно-желваковых фосфоритов в
кварцево-глауконитовых песках мелового возраста. Фосфориты КМА обычно содержат
повышенные количества U,
колеблющиеся в интервале 18-50 г/т. Радиационное загрязнение атмосферы ЕРН
способствует наиболее опасному внутреннему радиоактивному облучению за счет
вдыхания воздуха, обогащенного 2Rn (радоном), Rn (тороном) и их короткоживущими
дочерними продуктами распада, а также за счет ингаляционного поступления
долгоживущих ЕРН, содержащихся в витающей минеральной пыли (радиоактивных
аэрозолях). Радиоактивные аэрозоли поступают в воздушную среду при буровзрывных
работах в горных выработках, при дроблении руды на обогатительных фабриках, а
также при пылении отвалов, хвостохранилищ и складов готовой продукции.
Уникальную техногенную аномалию до 3000 мкР/ч в эпицентре зафиксировало ГП
«Невскгеология» в 1990 г. на территории свалки промышленных отходов ОЭМК,
связанную, с продуктами очистки фильтров плавильных печей. Наличие подобных
неординарных участков радиоактивного загрязнения свидетельствует в пользу того,
что ЕРН обогащают железорудный концентрат и следуют далее по технологической
цепочке вплоть до металлургического передела. Вероятно, только в процессе
плавки происходит окончательное отделение ЕРН от железа. Значительную
радиоэкологическую проблему создает в регионе Rn (родон) и продукты его
распада, которые создают до 70 % дозовой нагрузки на человека от общего
радиационного воздействия ЕРН. Являясь по преимуществу альфа-излучателями, Rn и
его продукты за счет высокой плотности ионизации создают наиболее значимый
негативный биологический эффект в связи с внутренним характером облучения.
Естественно, что подземные горные выработки значительно более радоноопасны, чем
открытые карьеры, однако в жаркое время года при высокой температуре и низком
атмосферном давлении из раздробленных и трещиноватых пород происходит усиленное
истечение радона, который в 7,5 раза тяжелее воздуха и потому накапливается в
карьерах, при том, что с увеличением их глубины (до 350 м) условия
проветривания осложняются.
Заключение
Работами НИИКМА доказано, что сегодня опасно для здоровья человека
использовать в рационе питания продукты животноводства, полученные на фураже,
заготовленном в радиусе до 5-7 км от карьеров. Не рекомендуется также
употреблять в пищу зерновые культуры, выращенные на землях в радиусе до 15-17
км от источника пылевыбросов ГДК. Помимо факторов техногенных нарушений и
загрязнений воздушной, водной среды и природных ландшафтов имеет место
прогрессирующее развитие процессов аномального изменения геохимических,
гидродинамических, аэродинамических, звуковых, магнитных, электрических,
гравитационных, радиационных, вибрационных и других факторов. Указанные факторы
относятся к антропогенным и подпадают под категорию явлений создания условий
опасных для существования растительного, животного мира и человека. Все они
относятся к категории экологической опасности и во всем мире изучение данных
явлений и разработка мероприятии по их нейтрализации рассматривается в рамках
«3акона об экологической безопасности». Данный закон прежде всего рассматривает
концепцию «защищенности личности, общества и государства от последствий
антропогенного воздействия на окружающую природную среду». Необходимость в
обеспечении такой защиты давно назрела. Об этом свидетельствует прежде всего
состояние здоровья населения: по данным государственного комитета по охране ОС
за последние 10 лет (1991-1999 г.г.) хронические формы патологии увеличились в
2 раза; болезни крови и кроветворных органов - в З,9 раза; новообразования - в
1,4 раза; болезни органов пищеварения - в 1,3 раза; болезни мочевой системы - в
1,7 раза; число врожденных аномалий увеличилось в 2,4 раза. Ухудшение
медико-демографических показателей населения области отмечается с 1986 г. С
1990 г, данное явление перешло в депопуляционный процесс и в 1999 г. убыль
населения достигла рекордной за последние 20 лет цифры в 11,2 тыс. человек в
год. Руководство области и промышленных предприятий ежегодно выделяют средства
на защиту ОС. Однако природоохранные мероприятия не улучшают кардинально
экологическое состояние природной среды, т.к. до сих пор отсутствуют
комплексные исследования причин прогрессирующего развития процессов деградации
ОС. Нет также в области единого независимого экологического центра, который мог
бы координировать работы специалистов различного профиля и в конечном итоге
объективно оценить природу и масштабы проявления негативных процессов,
разработать программу оздоровления ОС и определить условия сбалансированного
подхода к решению задач по расширению объемов добычи и переработки минерального
сырья при смягчении противоречий между факторами сырьевой и продовольственной
безопасности области. Работы центра позволяли бы заложить фундамент более
экологичных, чем существующие, технологий разработки полезных ископаемых КМА и
тем самым сохранить от уничтожения уникальные черноземные почвы, а также
улучшить здоровье и медико-демографическое состояние населения.
6.
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
6.1 Проектирование
Таблица 6.1
Сводный перечень проектируемых работ
|
№ п/п
|
Виды работ
|
Единица измерения
|
Объем работ
|
|
1
|
Проектирование
|
чел.-мес
|
7
|
|
2
|
Бурение
|
 
|
|
|
3
|
Геофизика
|
|
|
|
4
|
Отбор и опробование
керновых проб
|
проба
|
1060
|
|
5
|
Лабораторные работы
|
|
|
|
5.1.
|
пробирно-атомно-абсорбционный
анализ на золото
|
|
250
|
|
5.2.
|
экстрационно-атомно-абсорбционный
анализ на золото
|
|
630
|
|
5.3
|
масс-спектрометрический
анализ на золото
|
|
60
|
|
5.4
|
химико-спектральный анализ
на золото
|
|
120
|
|
6
|
Камеральные работы
|
чел. -мес
|
12,9
|
6.2 Производственно-техническая часть
.2.1 Проектирование
В состав работ по составлению проектно-сметной документации входят:
· получение геологического задания;
· предварительное изучение фондовых
материалов и литературы;
· разработка методики ведения работ;
· составление проектных планов и
разрезов;
· определение физических объемов работ;
· составление геологической и
производственно-технической частей проекта;
· составление сметы.
Таблица 6. 2
Затраты труда на проектно-сметные работы
|
№ п/п
|
Наименование работ
|
Профессия, разряд
|
Затраты труда, чел./мес
|
|
1. 2. 3.
|
Сбор фондовых и
опубликованных материалов Систематизация сведений Составление
проектно-сметной документации
|
Начальник партии Геолог 1-й
категории Начальник партии Техник-геолог Начальник партии Геолог 1-й
категории Геофизик 1-й категории Геолог 2-й категории Техник-геолог Экономист
|
0,1 1,0 0,1 0,2 0,3 1,0
0,5 2,0 0,3 1,5
|
|
|
Итого по всем видам работ
|
Начальник партии Геолог 1-й
категории Геофизик 1-й категории Геолог 2-й категории Техник-геолог Экономист
|
0,5 2,0 0,5 2,0 0,5 1,5
|
|
Итого:
|
7
|
6.2.2 Буровые работы
Колонковое бурение-основное техническое средство разведки. Извлекаемый
керн служит материалом для всех видов опробования.
Бурение осуществляется импрегнированными алмазными и твердосплавными
коронками диаметром 76 и 93 мм соответственно передвижными буровыми установками
УКБ-5П со станками СКБ-5100. В качестве промывочной жидкости применяется
мылонафтовая эмульсия. Бурение ведется с отбором керна по всей скважине.
Работы по доразведке проводятся на площади 60000 м2 по сети 50x50 м (25
скважин по 200 м) и 100х100 м (14 скважин по 400 м) Всего 39 вертикальных
разведочных скважин. Объем буровых работ составляет 10600 м.
Таблица 6.3
Геолого-технические условия бурения скважин
|
Группа скважин по глубине
|
Средняя глубина, м
|
Диаметр скважины, мм
|
Количество скважин, шт.
|
Категория пород по
буримости
|
Общий объем бурения, м
|
|
III
|
200
|
93(89)
|
25
|
VII
|
50
|
|
|
76
|
|
X
|
4950
|
|
IV
|
400
|
93(89)
|
14
|
VII
|
28
|
|
|
76
|
|
X
|
5572
|
Таблица 6. 4
Расчет затрат времени на вращательное механическое бурение скважин
буровой установкой шпиндельного типа
|
Обосно-вание нормы
|
Способ бурения
|
Диаметр бурения, мм
|
Категория пород по
буримости
|
Обьем работ, пог. м
|
Норма времени, ст-смена
|
Поправ. коэффиц.
|
Затраты времени на весь
обьем работ, ст.- см.
|
|
Скважины 3-ей группы
|
|
ССН, вып. 5, табл 5
|
Твердосплавный
|
93
|
VII
|
50
|
0,15
|
1,0
|
7,5
|
|
Алмазный
|
76
|
Х
|
4950
|
0,24
|
1,0
|
1188
|
|
|
|
Итого:
|
5000
|
|
|
1195,5
|
|
Скважины 4-ой группы
|
|
ССН, вып. 5, табл 5
|
Твердосплавный
|
93
|
VII
|
28
|
0,15
|
1,0
|
4,2
|
|
Алмазный
|
76
|
Х
|
5572
|
0,26
|
1,0
|
1448,7
|
|
|
|
Итого:
|
5600
|
|
|
1452,9
|
|
|
|
Всего:
|
10600
|
|
|
2648,4
|
Таблица 6. 5
Объем вспомогательных работ
|
Единица
|
Объем работ
|
|
1.Крепление скважин
обсадными трубами
|
1 м
|
на 1 скважину
|
всего (39 скв.)
|
|
|
2
|
78
|
|
2.Промывка
|
1 промывка
|
1
|
25
|
|
|
|
14
|
Таблица 6.6
Расчет затрат времени на вспомогательные работы, сопутствующие бурению
|
Вид работ
|
Единица измерения
|
Объем работ
|
Номер таблицы ССН
|
Норма времени в ст.- см./ед
|
Попр. коэф.
|
Затраты времени, на весь
объем, ст-см
|
|
Крепление скважин обсадными
трубами - спуск труб - извлечение
|
100 м
|
0,78 0,78
|
в.5 т. 72
|
0,8 1,35
|
1,0 1,0
|
0,6 1,1
|
|
Промывка
|
1 пр.
|
25
|
т.64
|
0,12
|
1,0
|
3
|
|
|
14
|
|
0,22
|
|
3,08
|
|
Итого:
|
7,78
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.7
Расчет затрат времени на монтаж-демонтаж и перемещение буровой установки
|
Количество перемещений
|
Номер таблицы ССН
|
Норма времени на одно перемещение,
ст.- смена
|
Затраты времени на весь
объем работ, ст.-см.
|
|
25
|
Вып.5 т. 81
|
2,2
|
55
|
|
14
|
|
3,88
|
54,3
|
|
Итого:
|
109,3
|
Таблица 6.8
Расчет затрат труда на бурение, вспомогательные работы, МДП
|
Вид работ
|
Расчетная единица
|
Количество расчетных единиц
|
Нормативный документ ССН,
в.5
|
Нормы затрат труда на
расчетную единицу, чел.-дни
|
Затраты труда на весь
объем, чел.- дни
|
|
|
|
|
ИТР
|
рабочие
|
Всего на ед.
|
|
|
Бурение скважин 3-ей группы
|
станко - см.
|
1195,5
|
т.14, т.16
|
0,51
|
2,5
|
3,01
|
3598,5
|
|
Бурение скважин 4-ой группы
|
станко - см.
|
1452,9
|
т.14, т.16
|
0,51
|
2,66
|
3,17
|
4605,7
|
|
Вспомогательные работы
|
станко - см.
|
7,78
|
т.69
|
0,51
|
2,58
|
3,09
|
24,0
|
|
МДП
|
1перем.
|
25
|
т. 82
|
1,12
|
5,03
|
6,15
|
153,8
|
|
|
14
|
|
1,98
|
10,32
|
12,3
|
172,2
|
|
Итого:
|
8554,2
|
Таблица 6.9
Расчет затрат транспорта при перевозке грузов в пределах участка работ
|
Вид работ
|
Расчетная единица
|
Количество расчетных единиц
|
Нормативный документ ССН,
в.5
|
Нормы затрат транспорта на
расчетную един., маш.-см
|
Затраты транспорта на весь
объем, маш.-см.
|
|
1.Транспортировка грузов
при бурении и всп. работах 2.Транспортировка буровой установки
|
ст.-см. 1перевозка
|
2656,2 25 14
|
т.18 т. 83
|
0,29 0,729 1,057
|
250,9 18,2 14,8
|
|
Итого:
|
283,9
|
6.2.3 Геофизические работы
Таблица 6.10
Расчет затрат времени на ГИС
|
Вид работ
|
Ед. изм., м
|
Номер таблицы ССН
|
Число расчетных единиц
|
Норма на единицу, отр.-см
|
Затраты времени на весь
объем работ, отр.- смена
|
|
Инклинометрия
|
1000
|
3.5, т.13
|
5,0
|
1,36
|
6,8
|
|
|
|
5,6
|
0,79
|
4,4
|
|
ГК
|
1000
|
|
5,0
|
1,19
|
6,0
|
|
|
|
5,6
|
0,77
|
4,3
|
|
КС
|
1000
|
|
5,0
|
1,87
|
9,4
|
|
|
|
5,6
|
1,21
|
6,8
|
|
Итого:
|
37,7
|
Затраты времени на ГИС в отр.-мес.: 37,7/20,75=1,8 отр.-мес.
Таблица 6.11
Расчет затрат труда на ГИС
|
Вид работ
|
Расчетная единица
|
Колич. расчетных единиц
|
Номер таблицы ССН
|
Норма затрат труда на
расчетную единицу, отр. смена
|
Всего
|
Затраты труда на весь объем
работ
|
|
|
|
|
ИТР
|
рабочие
|
|
|
|
Инклинометрия
|
отр. смена
|
11,2
|
ССН 3.5 т. 20,21
|
2,0
|
3
|
5,0
|
56,0
|
|
ГК
|
|
10,3
|
|
2,85
|
3
|
5,85
|
60,3
|
|
КС
|
|
16,2
|
|
2,85
|
3
|
5,85
|
94,8
|
|
Итого:
|
211,1
|
6.2.4 Опробование
Керн буровых скважин используется для изучения вещественного состава
железистых кварцитов. С этой целью производится детальное описание и отбор проб
на анализы.
Керновые пробы отбирались с учетом литологических границ секциями.
Средняя длина пробы составила около 1,0 м. Общее количество отобранных керновых
проб 1060 штук, общая длина опробованных интервалов по ним 1060 м. Длина
опробованного интервала по VII
категории составляет 7,4 м, по X -
1052,6 м. Материал для каждой пробы отбирается путем деления керна пополам
вдоль длинной оси в пределах обозначенного интервала. Из железистых кварцитов
отбор осуществляется с помощью кернокола. Одна половинка керна поступает в
пробу, вторая - сохраняется в качестве дубликата.
Таблица 6.12
Расчет затрат времени на отбор керновых проб
|
Способ работы
|
Категория пород
|
Обьем опробования,м
|
Номер таблицы ССН
|
Норма времени, бр.-см. на
100 м керна
|
Затраты времени на весь
объем, бр.-см
|
|
Машинно-ручной
|
VII X
|
0,074 10,526
|
ССН-1.5 т. 29
|
1,5 2,26
|
0,1 23,7
|
|
Итого:
|
23,8
|
,8/25,4=0,9 бр.-мес.
Таблица 6.13
Расчет затрат труда на отбор керновых проб
|
Вид работ
|
Объем работ, бр.-см.
|
Номер таблицы ССН
|
Норма затрат труда на
расчетную единицу, чел.-дни
|
Всего
|
Затраты труда на весь объем
работ, чел.-дни
|
|
|
|
ИТР
|
рабочие
|
|
|
|
Отбор проб из керна
|
23,8
|
ССН -1.5. т. 30
|
1,1
|
2
|
2,1
|
50
|
.2.5 Лабораторные работы
Керновые пробы подвергаются пробирно-атомно-абсорбционному,
экстракционно-атомно-абсорбционному, химико-спектральному,
масс-спектрометрическому видам анализа на золото, т.к. эти виды обеспечивают
достаточную чувствительность анализов с целью оценки их попутных количеств в
телах с убогой благороднометалльной минерализацией.
Распределение керновых проб по видам анализов следующее:
- пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 250 проб;
экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото - 630 проб;
масс-спектрометрический анализ на золото - 60 проб;
химико-спектральный анализ на золото -120 проб.
Таблица 6.14
Расчет затрат времени на выполнение анализов
|
Вид анализа
|
Ед. изм..
|
Номер таблицы ССН
|
Число расчетных единиц
|
Норма на единицу, бр.-час
|
Затраты времени на весь
объем работ, бр.-час
|
|
пробирно-атомно-абсорбционный
|
бр.-час
|
в.7,табл.1.1
|
250
|
0,29
|
72,5
|
|
экстракционно-атомно-абсорбционный(с
окислительным обжигом)
|
|
в.7,табл.1.1
|
630
|
0,44
|
277,2
|
|
в.7,табл.5.1
|
60
|
0,21
|
12,6
|
|
химико-спектральный
|
|
в.7,табл.3.2
|
120
|
0,74
|
88,8
|
|
Итого:
|
451,1
|
,5/168,9=0,4 бр.-мес.
,2/168,9=1,6 бр.-мес.
,6/168,9=0,07 бр.-мес.
,9/168,9=0,5 бр.-мес.
6.2.6 Камеральные работы
Здесь приводится характеристика, объем и состав камеральных работ,
необходимых для обработки полевых материалов, составления окончательного отчета
и графических материалов. Затраты труда на этот вид работ определяют прямым
расчетом по временным нормам организации-исполнителя.
Таблица 6.15
Затраты труда на камеральные работы
|
Профессия, разряд
|
Затраты труда, чел. -мес.
|
|
-начальник партии -геолог
1-й категории -геолог 2-й категории -геофизик 1-й категории -техник-геолог
1-й категории Итого:
|
2,4 4,5 4,5 1,5 4,5 17,4
|
Таблица 6. 16
Основные технико-экономические показатели
|
№ пп
|
Вид работ
|
Единица изм.
|
Объем работ
|
Затраты
|
|
|
|
|
времени, ст-см, бр.-сменах
|
труда,чел.-дни
|
транспорта, маш.-см
|
|
1
|
Проектирование
|
проект
|
1
|
|
177,8
|
|
|
2
|
Полевые работы
|
|
|
|
|
|
|
2.1
|
Бурение
|
пог. м
|
10600
|
2648,4
|
8204,2
|
|
|
Вспомогательные работы
|
|
|
7,78
|
24,0
|
|
|
МДП
|
перемещение
|
39
|
109,3
|
326,0
|
33,0
|
|
2.2
|
Опробование
|
проба
|
1060
|
23,8
|
50
|
|
|
3
|
Лабораторные
|
проба
|
1060
|
451,1
|
|
|
|
4
|
Камеральные
|
|
|
|
442
|
|
|
|
|
|
Итого:
|
9224
|
33,0
|
6.3 Организация работ
.3.1 Расчет производительности труда, количества бригад и сроков
выполнения буровых работ
1. Производительность буровых работ:
Qпл - планируемый объем работ в физических единицах, м.
Фр.в. - месячный фонд рабочего времени, смен.
Звр - затраты времени на бурение, вспомогательные
работы, МДП, станко-смены.
К1 - коэффициент повышения производительности труда,
К1 =1,5.
К2-коэффициент корректировки, учитывающий, что
фактическая продолжительность времени отличается от принятой в ССН, К2 =1,224.
2. Необходимое количество буровых станков для волнения всего объема
работ:
Тбур-
планируемый срок выполнения буровых работ в соответствии с геологическим
заданием, мес.
.
Уточненное время на буровые работы:
Общее
число буровых установок с учетом коэффициента использования по рабочему времени
(Кр=0,7-0,8):
, т.е.
необходимо 2 резервных станка[5]..
Таблица 6. 17
План-график
выполнения этапов геологического задания
|
Наименование этапа
|
Продолжительность работ,
мес.
|
Календарный месяц
|
Перекрываемое время, мес.
|
Продолжительнпо календ.
врем
|
|
|
|
январь
|
февраль
|
март
|
апрель
|
май
|
июнь
|
июль
|
август
|
сентябрь
|
октябрь
|
ноябрь
|
декабрь
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.проектирование
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
2. организация полевых
работ
|
0,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5
|
|
|
3.полевые работы, в т.ч.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1. бурение скважин
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
3.2. геофизика
|
3
|
периодически
|
3
|
|
|
|
3.3. опробование
|
2
|
периодически
|
2
|
|
|
|
ликвидация полевых работ
|
0,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5
|
|
|
5. лабораторные работы
|
1
|
периодически
|
1
|
|
|
|
6. камеральные работы
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
3
|
|
Всего:
|
18
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
12
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6. 18
Штатное
расписание и фонд оплаты труда
|
Должность (разряд)
|
Колич. сотрудников
|
Продолжительность работы,
мес.
|
Затраты труда чел-мес.
|
Основной месячный оклад,
руб.
|
Оклад с учетом коэф. К=1
|
Всего осн.з/п, руб.
|
|
ИТР
|
9
|
|
|
Начальник партии
|
1
|
8
|
8
|
19000
|
19000
|
152000
|
|
Инженер по буровым работам
|
1
|
7
|
7
|
15000
|
15000
|
105000
|
|
Геолог 1 кат.
|
1
|
5
|
5
|
13000
|
13000
|
65000
|
|
Геолог 2 кат.
|
1
|
5
|
5
|
10000
|
10000
|
50000
|
|
Техник-геолог 1 кат.
|
1
|
6
|
6
|
12000
|
12000
|
72000
|
|
Геофизик 1 категории
|
2
|
3
|
6
|
14000
|
14000
|
84000
|
|
Буровой мастер
|
2
|
7
|
14
|
14000
|
14000
|
196000
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочие
|
25
|
|
|
|
|
|
|
Машинист буровой установки
4 раз.
|
10
|
7
|
70
|
9000
|
9000
|
630000
|
|
Помощник машиниста бур.
установки 3 разряд
|
10
|
7
|
70
|
7500
|
7500
|
525000
|
|
Тракторист
|
5
|
7
|
35
|
8000
|
8000
|
280000
|
|
ИТОГО по факту:
|
34
|
62
|
226
|
|
|
2759000
|
|
Итого по нормативу:
|
|
|
381
|
|
|
|
6.4 Смета на
производство геологоразведочных работ
.4.1 Расчет
основных расходов по видам работ
РАСЧЕТ №1
на составление проекта (районный коэффициент к зарплате-1,0, ТЗР к
материалам-1,12, ТЗР к амортизации-1,08)
Таблица 6. 19
|
№ п/п
|
Статья расхода
|
Затраты труда, чел.-мес.
|
Месячный оклад с учетом
район. коэф., руб.
|
Итого основных расходов,
руб
|
Всего основных расходов с
попр.коэф.
|
|
1
|
Основная зарплата
|
|
|
|
|
|
Начальник партии
|
0,5
|
19000
|
9500
|
|
|
Геолог 1-й категории
|
2,0
|
13000
|
26000
|
|
|
Геофизик 1-й категории
|
0,5
|
14000
|
7000
|
|
|
Геолог 2-й категории
|
2,0
|
10000
|
20000
|
|
|
Техник-геолог
|
0,5
|
12000
|
6000
|
|
|
Экономист
|
1,5
|
14000
|
21000
|
|
|
Итого основная зарплата
(руб.)
|
|
|
89500
|
89500
|
|
2
|
Дополнительная зарплата
(руб.) 7,9%
|
|
|
7071
|
7071
|
|
ИТОГО основная и
дополнительная зарплата (руб.)
|
|
|
96571
|
96571
|
|
3
|
Отчисления на социальные
нужды, 27,2% (руб.)
|
|
|
26267
|
26267
|
|
4
|
Материалы (5%)
|
|
|
4829
|
4829
|
|
5
|
Услуги (15%) в т.ч.
|
|
|
14486
|
14486
|
|
40% - зар. плата
|
|
|
5794
|
5794
|
|
60% - материалы
|
|
|
8692
|
8692
|
|
ИТОГО основных расходов
(руб.)
|
|
|
|
156639
|
РАСЧЕТ №2
основных расходов на бурение скважин (по СНОР5, табл.1)
Поправочные коэффициенты: к заработной плате и отчислениям на социальные
нужды: районный-1,0; ТЗР к материалам-1,12; ТЗР к амортизации-1,08, коэффициент
индексации: 0,960.
Скважины III группы.
Таблица 6.20
|
Статьи расхода
|
Норма основных расходов в
руб./ст.-см. (по СНОР)
|
Норма с учётом поправочного
коэффициента, руб./ст.-см.
|
|
1.Затраты на оплату труда
|
1550
|
1550
|
|
2.Отчисления на соц.нужды
|
612
|
612
|
|
3.Материальные затраты
|
6723
|
7530
|
|
4.Амортизация
|
867
|
936
|
|
Итого (на 1 ст.-см.)
|
|
10628
|
|
Всего на весь объём работ
(1195,5 ст. - см.)
|
|
12705774
|
|
Всего с коэф. индексации
|
|
12197543
|
|
Общ. стоимость 1 м. бурения
|
|
2440
|
Скважины IV группы.
Таблица 6.21
|
Статьи расхода Норма
основных расходов в руб./ст.-см. (по СНОР)Норма с учётом поправочного
коэффициента, руб./ст.-см.
|
|
|
|
1.Затраты на оплату труда
|
1652
|
1652
|
|
2.Отчисления на соц.нужды
|
658
|
658
|
|
3.Материальные затраты
|
6970
|
7806
|
|
4.Амортизация
|
1298
|
1402
|
|
Итого (на 1 ст.-см.)
|
|
11518
|
|
Всего на весь объём работ
(1452,9 ст. - см.)
|
|
16734502
|
|
Всего с коэф. индексации
|
|
16065122
|
|
Общ. стоимость 1 м. бурения
|
|
2869
|
РАСЧЕТ №3
основных расходов на монтаж, демонтаж и перевозку буровых установок
(СНОР5, табл. 17)
Скважины III группы.
Таблица 6.22
|
Статьи расхода
|
Норма основных расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом поправочного
коэффициента, руб./ст.-см.
|
3446
|
3446
|
|
2.Отчисления на социальные
нужды
|
1351
|
1351
|
|
3.Материальные затраты
|
11999
|
13439
|
|
4.Амортизация
|
2847
|
3075
|
|
Итого (на 1 ст.-см.)
|
|
21311
|
|
Всего на весь объём (25)
|
|
532775
|
|
Всего с коэф. индек.
|
|
511464
|
|
Стоимость 1 МДП
|
|
20459
|
Скважины IV группы.
Таблица 6.23
|
Статьи расхода
|
Норма основных расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом поправочного
коэффициента, руб./ст.-см.
|
|
1.Затраты на оплату труда
|
6162
|
6162
|
|
2.Отчисления на социальные
нужды
|
2418
|
2418
|
|
3.Материальные затраты
|
16492
|
18471
|
|
4.Амортизация
|
6335
|
6842
|
|
Итого (на 1 ст.-см.)
|
|
33893
|
|
Всего на весь объём (14)
|
|
474502
|
|
Всего с коэф. индек.
|
|
455522
|
|
Стоимость 1 МДП
|
|
32537
|
РАСЧЕТ №4
основных расходов на вспомогательные работы
Таблица 6. 24
|
Статьи расхода
|
Норма основных расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом поправочного
коэффициента, руб./ст.-см.
|
|
1.Затраты на оплату труда
|
1550
|
1550
|
|
2.Отчисления на соц. нужды
|
612
|
612
|
|
3.Материальные затраты
|
6723
|
7530
|
|
4.Амортизация
|
867
|
936
|
|
Итого (на 1 ст.-см.)
|
|
10628
|
|
Всего на весь объём (7,78
ст.-см)
|
|
82686
|
|
Всего с коэф. индек.
|
|
79379
|
РАСЧЕТ №5
основных расходов на геофизические исследования (СНОР3.5, табл. 6)
Таблица 6.25
|
Статьи расхода Норма
основных расходов отр.-мес.Норма с учётом поправочного коэффициента,
отр.-мес.
|
|
|
|
1.Затраты на оплату труда
|
64137
|
64137
|
|
2.Отчисления на соц. нужды
|
24967
|
24967
|
|
3.Материальные затраты
|
120256
|
134687
|
|
4.Амортизация
|
199500
|
215460
|
|
Итого (на 1 отр.-мес.)
|
|
439251
|
|
Всего на весь объём (1,8
отр.-мес.)
|
|
790652
|
|
Всего с коэф. индек.(0,92)
|
|
727400
|
РАСЧЕТ №6
основных расходов на керновое опробование
(CHOP1.5,
табл. 1)
Таблица 6.26
|
Статьи затрат
|
Нормы затрат, руб/бр.-мес.
|
Затраты с поправочным
коэффициентом, бр.-мес
|
|
1. Затраты на оплату труда
|
26501
|
26501
|
|
2. Отчисления на социальные
нужды
|
10336
|
10336
|
|
3. Материальные затрады
|
41642
|
46639
|
|
4. Амортизация
|
3375
|
3645
|
|
Всего на 1 бр.- мес
|
|
87121
|
|
Итого основных расходов на
весь объем работ (0,9 бр.-мес)
|
|
78409
|
|
Всего с коэф. индексации
(0,780)
|
|
61159
|
РАСЧЕТ №7
основных расходов на лабораторные работы
Таблица 6.27
|
пробирно-атомно-абсорбционный
|
экстракционно-атомно-абсорбционный
|
масс-спектрометрический;
|
химико-спектральный
|
|
Норма осн. расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом попр. коэф.,
руб./бр - мес
|
Норма осн. расходов в
руб./ст-см.
|
Норма с учётом попр. коэф.,
руб./бр. - мес
|
Норма осн. расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом попр. коэф.,
руб./бр. - мес
|
Норма осн. расходов в
руб./ст.-см.
|
Норма с учётом попр. коэф.,
руб./бр. - мес
|
|
1.Затраты на оплату труда:
|
16046
|
16046
|
13140
|
13140
|
31712
|
31712
|
13396
|
13396
|
|
2.Отчисления на соц. нужды:
|
6258
|
6258
|
5124
|
5124
|
12367
|
12367
|
5224
|
5224
|
|
3.Материальные затраты:
|
127883
|
143229
|
83456
|
93471
|
29704
|
33268
|
20627
|
23102
|
|
4.Амортизация:
|
9376
|
10126
|
2170
|
2344
|
112423
|
121417
|
8631
|
9321
|
|
Итого по каждому виду:
|
|
175659
|
|
114079
|
|
198764
|
|
51043
|
|
Общий итог на 1 бр.-мес.:
539545
|
|
Общий итог на 2,57
бр.-мес.: 1386631
|
РАСЧЕТ №8
основных расходов на камеральные работы
Таблица 6. 28
|
Наименование затрат
|
Затраты труда, чел.мес
|
Месячная тарифная ставка,
руб
|
Итого основных расходов,
руб.
|
Основные расходы с учетом
поправочного коэффициента
|
|
Основная зарплата
|
|
|
|
|
|
Начальник партии
|
2,4
|
19000
|
45600
|
|
|
Геолог 1-й категории
|
4,5
|
13000
|
58500
|
|
|
Геолог 2-й категории
|
4,5
|
10000
|
45000
|
|
|
Геофизик 1-й категории
|
1,5
|
14000
|
21000
|
|
|
Техник-геолог 1-й категории
|
4,5
|
12000
|
54000
|
|
|
Итого основная зарплата
|
|
|
224100
|
224100
|
|
Дополнительная заработная
плата (7,9%)
|
|
|
17704
|
17704
|
|
Итого:
|
|
|
241804
|
241804
|
|
Отчисления на социальные
нужды (27,2%)
|
|
|
65771
|
65771
|
|
Материалы, 5% от осн. и
доп. зарплаты
|
|
|
12090
|
13541
|
|
Услуги 15%, в т.ч.
|
|
|
36271
|
|
|
40%- зарплата
|
|
|
14508
|
14508
|
|
60 %-материалы
|
|
|
21763
|
24375
|
|
Итого
|
|
|
|
359999
|
6.5 Сводная смета
Составим общую сметную стоимость геологоразведочных работ.
Таблица 6.29
|
№
|
Наименование работ и затрат
|
Еди-ница
|
Объем работ в натур. измер.
|
Расценка на един. работ
|
Сметная стоимость
|
|
I
|
Основные расходы
|
|
|
|
|
|
А. Собственно ГРР, всего
|
|
|
|
31155984
|
|
1
|
Проектирование
|
проект
|
1
|
156639
|
156639
|
|
2
|
Полевые работы, в т.ч.
|
|
|
|
30097589
|
|
2.1
|
Бурение скважин
|
1 м
|
5000
|
2440
|
28262665
|
|
|
|
5600
|
2869
|
|
|
2.2
|
Вспомогательные работы
|
ст.-см.
|
7,78
|
|
79379
|
|
2.3
|
МДП
|
1 перем
|
25
|
20459
|
966986
|
|
|
|
14
|
32537
|
|
|
2.4
|
Опробование
|
бр.-мес
|
0,9
|
|
61159
|
|
2.5
|
Геофизика
|
|
1,8
|
|
727400
|
|
3
|
Организация полевых работ
|
% от п.2
|
1
|
|
300976
|
|
4
|
Ликвидация полевых работ
|
% от п.2
|
0,8
|
|
240781
|
|
5
|
Камеральные работы
|
руб
|
|
|
359999
|
|
Б. Сопутствующие работы:
|
|
|
|
|
|
6
|
Транспортировка груза и
персонала
|
% от п.2
|
20
|
|
6019518
|
|
Итого основных расходов:
|
|
|
|
37175502
|
|
II
|
Накладные расходы
|
% от п.А+Б
|
20
|
|
7435100
|
|
Итого накладных и основных
|
|
|
|
48477008
|
|
III
|
Плановые накопления
|
руб
|
20
|
|
8922120
|
|
Итого I+II+III
|
|
|
|
53532722
|
|
IV
|
Компенсируемые затраты
|
|
|
|
|
|
Доплаты и компенсации
|
-«-
|
7,2
|
|
3854356
|
|
Охрана окружающей среды
|
-«-
|
1,3
|
|
695925
|
|
Итого:
|
|
|
|
4550281
|
|
V
|
Подрядные работы
|
|
|
|
|
|
Лабораторные работы
|
руб
|
|
|
1386631
|
|
Итого по расчету: I+II+III+
IV+ V
|
|
|
|
59469634
|
|
VI
|
Резерв
|
%
|
3
|
|
1784089
|
|
Итого: I+II+III+
IV+ V+ VI
|
|
|
|
61250723
|
|
VI
|
НДС
|
%
|
18
|
|
11025130
|
|
ВСЕГО ПО ОБЪЕКТУ:
|
|
|
|
72275853
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненного комплекса полевых и камеральных работ по оценке
запасов рудного золота в пределах Центрально-восточного участка,
сопровождающихся обязательными лабораторными исследованиями, детально изучен
характер распределения золотого оруденения в докембрийских толщах Михайловского
железорудного месторождения.
Итогом ГРР является оконтуривание в пределах площади карьера
Михайловского ГОКа участка, который может представлять собой собственно
золоторудный объект с промышленными концентрациями металла. Прогнозные ресурсы
перспективного участка оценены по категориям С1 и С2.
По
проекту в карьере Михайловского ГОКа пробурено 25 скважин глубиной 200 м и 14
скважин глубиной 400 м колонковым способом общим метражом 10600 п.м (выход
керна не менее 90 %). Скважины пробурены сетками 5050 м и 100100 м
соответственно. Все имеют вертикальное заложение.
Выполнение полевых работ сопровождалось опробованием. Основным видом
опробования интервалов с благороднометалльным оруденением являлось керновое
секционное опробование. Общее количество керновых проб - 1060 штук.
Распределение керновых проб по видам анализов следующее:
пробирно-атомно-абсорбционный анализ на золото- 250 проб;
экстрационно-атомно-абсорбционный анализ на золото- 630 проб;
масс-спектрометрический анализ на золото- 60 проб; химико-спектральный анализ
на золото- 120 проб.
Результаты выполненных в рамках проекта исследований позволяют
сформулировать несколько рекомендаций для постановки дальнейших работ на
изученной площади в условиях развивающейся инфраструктуры Михайловского
горно-обогатительного комбината.
. При получении положительных результатов по промышленно-технологическим
испытаниям в пределах перспективного участка, рекомендуется постановка
детальных поисково-оценочных работ с составлением технико-экономических
соображений (ТЭС) об их возможном промышленном значении.
. Рекомендуется разработать проект методического руководства по
проведению подобного типа работ на других отрабатываемых железорудных
месторождениях КМА и в других регионах России.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК
А. Изданная
литература:
1. Безопасность
жизнедеятельности: Методические указания к дипломному проектированию /Сост.
А.Н. Веденин/ - СПб: СПГГИ, 2005.
2. Ганджумян
Р.А. Практические расчеты в разведочном бурении. М.:Недра, 1986. 253 с.
3. Кудряшов
Б.Б. Кирсанов А.И. Бурение разведочных скважин с применением воздуха. М.:Недра,
1990. 264 с.
. Морозов
Ю.Т., Бухарев Н.И., Иванов О.В., Егоров Н.Г., Егоров Э.К. Справочник по бурению
(ВИТР).
5. Организация,
планирование и управление производством геологоразведочных работ: методические
указания по курсовому проектированию /А.А.Федченко, Л.С.Синьков/ - СПБ, 2005.
6. Правила
безопасности при геологоразведочных работах. - СПб, ФГУНПП «Геологоразведка»,
2005.
7. Русак
О.Н. и др. “Безопасность жизнедеятельности”- СПб: Лань, 2000 г.
8. Справочник
инженера по бурению геологоразведочных скважин: В 2-х томах/Под общей редакцией
проф. Е.А. Козловского. - Том 2.-М.:Недра, 1984.437 с.
. Технология
и техника разведки МПИ: Методические указания к дипломному проектированию
/Сост. В.К. Чистяков и др./ - СПб: СПГГИ, 2002.
10. Чернышов
Н.М., Петров С.В., Молотков С.П. Особенности распределения и формы нахождения
благородных металлов в железистых кварцитах Михайловского месторождения КМА и
их техногенных продуктах // Вестн. Воронеж. унта. Сер. геол.
-2003.-№1.-С.93-104.
. Булатов
А.И. Справочник по промывке скважин. М.: Недра, 1987. 317 с.
Б. Фондовая
литература:
12. Попкова
Н.В. Е.А.Адамов. Информационный отчет о результатах незавершенных работ по
объекту "Глубинное геологическое картирование докембрия масштаба 1: 50 000
(ГГК-50) на площади листов N -
36-143-Б-б, - 131-Г-г". Железногорск, Т. 1, Кн. 2, 2006. 221 с.
В.
Нормативные документы:
. «Сборник
сметных норм» М.: Недра, 1993.
. «Сборник
норм основных расходов» М.: Недра, 1995.
. «Единые
нормы времени на бурение разведочных, структурно-поисковых и картировочных
скважин» М.:1978.