Файл: Комаров, М. А. Буримость горных пород и ее учет в техническом нормировании обзор.pdf

Для выявления характера изменения скорости бурения по мере износа коронки были проанализированы показатели бурения коронка­ ми различных типов, В связи с тем, что некоторые коронки отраба­ тывались на разных скоростях вращения снаряда, для определения степени снижения скорости бурения строились графики, показываю­ щие изменение проходки за оборот по мере отработки коронки. Это не снизило точности определения изменения скорости бурения, так как для рассматриваемых условий зависимость механической скоро­ сти бурения от числа оборотов была линейной. Для построения графиков принимались значения проходки за оборот при различных

На рис,5 показаны зависимости изменения проходки за оборот при бурении по мере отработки коронок различных типов* Наиболь­ шее изменение механической скорости бурения наблюдается при ис­ пользовании однослойных коронок в породах невысокой крепости УШIX .категорий по буримости.

Из анализа рис.5 можно.сделать вывод, что при бурении импрегнированными коронками объем наблюдений можно рассчитывать в рейсах; при бурении однослойными коронками объем наблюдений не­ обходимо устанавливать по количеству отработанных коронок или же точно фиксировать рейсы. Среднюю скорость бурения необходимо определять с помощью поправочного коэффициента для конкретных геолого-технических условий.

«

Рис.5. Изменение проходки за оборот при бурении по мере отработки алмазных коронок

I - фактическая' кривая; 2 - усредненная кривая

- 39 -

Из. трех параметров режима бурения два параметра: осевая нагрузка-и количество промывочной жидкости - не могут быть не­ посредственно отражены в норме времени. Учет этих параметров при установлении нормы времени и анализе ее выполнения сводится к проверке соответствия их величин рациональным значениям. Важ­ ным параметром, определяющим механическую скорость алмазного бурения, является скорость вращения снаряда. В зависимости от геолого-технических условий используется широкий диапазон ско­

можно учитывать непосредственно при расчете нормативов времени на бурение, учитывая для этого затраты времени на бурение I м при различных скоростях вращения снаряда.

Тот факт, что скорость вращения при неизменной мощности привода станка зависит в первую очередь от глубины скважины, позволит в таблице нормативов для кзждого станка иметь несколько их значений для различных интервалов глубин, В настоящее время нормативы в ЕНВ устанавливаются усредненными для всего интерва­ ла, и при высоком уровне выполнения норм времени отсутствует заинтересованность в применении высоких скоростей вращения сна­

торые можно получить при бурении данным станком. Однако возмож­ ность применения высоких скоростей вращения и глубина бурения при определенной скорости вращения зависят от конкретных геоло­ го-технических условий. Если нет никаких ограничений для приме­ нения высоких скоростей вращения снаряда, то бригады, работающие

- 40 -

на станках СБА-500, могут оказаться в более "выгодном" положении, по сравнению с бригадами, работающими на станках ЗИФ-300, если устанавливать нормативы по ЕНВ. При бурении на станке СБА-500 механическая скорость может в 1,5-2 раза превышать скорость бу­ рения на станке ЗИФ-300, но различие в нормативах времени (ЕНВ, вып.1971 г . ) , установленных для этих станков, составляет всего 11$. И, наоборот, при невозможности применения высоких скоростей вращения снаряда, скорости бурения на станках СБА-500 и ЗИФ-650 будут одинаковы, но нормы времени предусмотрены разные. В ЕНВ целесообразно нормативы времени устанавливать в зависимости от скоростей вращения снаряда и указывать примерную глубину бурения на различных скоростях вращения. Величина скоростей вращения и число их зависят от технической характеристики применяемых станков. В партиях и экспедициях следовало бы устанавливать местные нормативы с учетом технической характеристики применяе­ мых станков и конкретных условий. Расчетная формула для опреде­ ления норматива времени на бурение при различных скоростях вра­

из конкретных геолого-технических условий. Удобно принимать дли­ ну интервала в 100 м, так как для таких интервалов рассчитывают­ ся комплексные нормы выработки. При этом необходимо учитывать экономически целесообразные границы применения высоких скоростей вращения снаряда.

Нормативы времени на буренйе должны устанавливаться для рациональных алмазных коронок, которые выбираются в соответст­ вии с физико-механическими свойствами пород. Если показатели бурения коронками различных типов отличаются друг от друга в

- 41

пределах точности определения норматива времени, то устанавлива­ ется усредненный норматив для коронок всех типов, которые должны указываться в нормативных документах. При усреднении большого фактического материала по буримости пород оказалось, что скоро­ сти бурения однослойными и импрегнировэнными коронками отличаются несущественно. Поскольку точность установления норматива по ЕНВ не может быть выше +25%, то устанавливать нормативы для коронок конкретных типов нецелесообразно. Однако,при разработке местных норм, когда можно увеличить • точность нормирования, следует учитывать различия в производительности бурения коронками различ­ ных типов и нормативы времени устанавливать по результатам буре­ ния наиболее эффективной коронкой.

При проведении исследований по разработке рациональной тех­ нологии бурения на месторождениях КМА и Березовской экспедиции было установлено, что при сравнении и выборе рационального типа алмазной коронки необходимо учитывать не только физико-механи­ ческие свойства пород, но и применяемые режимы бурения [20].

При рациональных величинах параметров осевой нагрузки и расхода промывочной жидкости различие в механической скорости бурения коронками различных типов зависит от скорости вращения снаряда. В табл.9 показаны отношения максимальной скорости бу­ рения к минимальной при разных числах оборотов снаряда. Сравни­ вались однослойные, многослойные и импрегнированные коронки. Данные таблицы показывают, что с переходом на высокие скорости вращения снаряда эффективность бурения в большей степени, чем при малых скоростях вращения, определяется правильным выбором типа алмазной коронки.

Для выбора эффективного типа алмазной коронки производилось бурение железистого кварцита в стендовых условиях коронками диа­ метром 59 мм трех типов: 02ИЗД150К40, 01АЗД60К30 и АТИ4С08.

На рис.6 приведены графики зависимости механической скоро­ сти .бурения этими коронками от параметров режима бурения. Срав­ нение средних значений V мех. по t -критерию Стьюдента пока­ зало, что с увеличением скорости вращения коронки существенно увеличивается различие между средними значениями механической скорости бурения. ____________________

'/

- 42 -

При скорости вращения коронки 277 об/мин механическая ско­ рость бурения коронками различных типов незначительно отличает­ ся друг от друга (см .рис.6а). При скорости вращения 4-70 об/мин j различив в значениях механической скорости бурения увеличивает­ ся (см .ри с.66), Лучшие показатели имеют место у коронки 02ИЗД150К40 при форсированном режиме бурения: скорость вращения!

ее работой и улучшением качества очистки забоя, так как образую­ щийся при этом шлам более мелкий и легче удаляется от забоя. Коронка АТИ4С08 имеет такую же зернистость алмазов, но большую насыщенность алмазами (вес алмазов в коронке составляет 30 ка­ рат), однако при 625 об/мин скорость бурения меньше, чем корон­ кой 02ИЗД150К40; это можно объяснить более износостойкой матри­ цей коронки АТИ4С08 (более 30///?£)• Снижение прироста механиче­ ской скорости бурения коронками АТИ4С08 и 01АЗД60К30, показан­ ное на графике 3 рис.бв, объясняется недостаточным количеством промывочной жидкости (20 л/мин).

Проведенные экспериментальные работы в стендовых и произ­ водственных условиях позволили выявить рациональные типы алмаз­ ных коронок в зависимости от глубины скважины. Бурение желези­ стых кварцитов до глубины 250-300 м, где возможно применение высоких скоростей вращения снаряда, целесообразно производить импрегнированными коронками,которые за счет более высокой и постоянной, за время отработки коронки, механической скорости бурения, обеспечивают меньшую себестоимость бурения, несмотря на несколько повышенный расход алмазов.

- 43 -

в) при скорости вращения 625 об/мин

Рис.6. Зависимость механической скорости бурения коронками различных типов от нагрузки

- 44 -

На глубине более 300 м экономически выгодней применять од­ нослойные коронки, механическая скорость бурения которыми при малых скоростях вращения незначительно отличается от скорости бурения импрегнировэнными коронками, но расход алмазов ниже.

с учетом типа алмазной коронки.

Определение объема наблюдений для разработки нормативов времени

Объем опытного бурения в три-пять рейсов, предусмотренный действующей методикой, нельзя считать обоснованным, так как не учитывается изменение скорости бурения в массиве пород из-за непостоянства их физико-механических свойств, различия парамет­ ров режима бурения и других трудно учитываемых факторов. Механи­ ческая скорость бурения будет определена правильно, если ее сред нее значение, вычисленное по результатам бурения пород в одной скважине, будет соответствовать средней скорости бурения для всего массива. Характеристикой изменения показателя Умех в массиве пород может быть коэффициент вариации значений Умех для одной скважины от среднего значения для всего массива. В табл.Ю приведены коэффициенты вариации значений механической скорости бурения для двух разновидностей пород [19]. Коэффици­ енты вариации для массива определялись двумя способами [23] , первый из которых заключался в определении коэффициента вариа­ ции по данным бурения пяти и десяти рейсов,-и последующего рас­ чета коэффициента вариации для массива пород по формуле

\ГгГ

где п - число рейсов.

По второму способу коэффициенты вариации для массива опре­ делялись непосредственно по среднеарифметическим значениям ме­ ханической скорости бурения в нескольких скважинах по формуле

- 45 -