Проходка горных выработок

ПРОХОДКА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И
ОТБОР ПРОБ
Необходимые документы для начала работ
I.
Получение
уведомление
в
КГА:
договор,
программа
работ,
правоустанавливающие документы на землю, схема участка масштабом
1:500.
II. Открытие ордера ГАТИ
А) Зона садовых насаждений: согласование стоимости восстановления
благоустройства территории зоны работ садово-парковой службой и
комитетом по природопользованию (оплата счета производится до начала
работ)
Б) Зона дорожного движения: проект изменения движения
п.п. А, Б проходят согласование в таких организациях как
ГУП
«Водоканал», ТЭК, газовые службы и т.д. (т.е. фактически у всех
собственников инженерных сетей, находящихся в зоне проведения работ, а
также собственников земельных участков)
Необходимо уточнить принадлежность зоны работ к КГИОПу.
Разделение скважин по значению:
• Зондировочные скважины - предназначены для предварительного
изучения геологического разреза, для установления границ между
нескальными и скальными грунтами
•Разведочные - служат для детального изучения геологического разреза методом
отбором в них образцов ненарушенной и нарушенной структуры.
•Технические скважины являются разновидностью разведочных. Основное их
назначение заключается в отборе образцов грунта с ненарушенным природным
сложением (отбор монолитов).
•Гидрогеологические - предназначены для изучения геологического и
гидрогеологического разреза, но, главным образом, для изучения
фильтрационных свойств грунтов.
•Скважины специального назначения используются для проведения
определенных видов работ в скважинах, а также для обеспечения возможности
спуска в них человека
В соответствии с глубиной бурения скважины условно
подразделяются:
• неглубокие - до 10 м;
• средней глубины - от 10 до 30 м;
• глубокие - от 30 до 100 м;
• весьма глубокие - свыше 100 м.
Выбор конструкции скважины:
• назначение буровых скважин;
• проектная глубина бурения;
• Крепость пород и их устойчивость против обрушения стенок;
• условия проведения буровых работ.
Типовые конструкции инженерно-геологических скважин:
Способы и разновидности бурения скважин при
инженерно-геологических изысканиях:
Способ бурения
Разновидность способа
бурения
С промывкой водой
Диаметр
бурения (по
Условия применения (виды и характеристика
диаметру
грунтов)
обсадных труб),
мм
Скальные невыветрелые (монолитные) и
34-146
слабовыветрелые (трещиноватые)
73-146
Скальные слабовыветрелые (трещиноватые),
выветрелые и сильновыветрелые (рухляки),
крупнообломочные; песчаные; глинистые
С продувкой воздухом
(охлажденным при проходке
мерзлых грунтов)
73-146
Скальные невыветрелые (монолитные) и
слабо выветрелые (трещиноватые),
необводненные, а также в мерзлом состоянии;
дисперсные, твердомерзлые и пластичномерзлые
С промывкой солевыми и
охлажденными растворами
73-146
Все виды грунтов в мерзлом
С призабойной циркуляцией
промывочной жидкости
89-146
Скальные выветрелые и сильновыветрелые
(рухляки), обводненные, глинистые
89-219
Скальные выветрелые и сильновыветрелые
(рухляки), песчаные и глинистые
необводненные и слабо обводненные,
твердомерзлые и пластичномерзлые
С промывкой глинистым
раствором
Колонковый
Всухую
состоянии
Забивной
108-325
Песчаные и глинистые необводненные и
слабо обводненные, пластичномерзлые
Клюющий
89-168
Глинистые слабо обводненные
Ударно-канатный
сплошным забоем
С применением
долот и желонок
127-325
Крупнообломочные; песчаные
обводненные и слабо обводненные
Вибрационный
С применением
вибратора или
вибромолота
89-168
Песчаные и глинистые обводненные и
слабо обводненные
Рейсовое
(кольцевым
забоем)
146-273
Крупнообломочные, песчаные, глинистые
слабо обводненные и обводненные
Поточное
108-273
Крупнообломочные, песчаные, глинистые
слабо обводненные и обводненные
Ударно-канатный
кольцевым забоем
Шнековый
Колонковое бурение
При колонковом бурении разрушение породы на забое производится
разбуриванием кольцевого канала (2) при помощи вращения
колонковой трубы (3) с размещенной на ее конце буровой коронкой (1)
При назначении глубины разведочных выработок на
различных этапах изысканий необходимо иметь в виду
решение трёх основных задач:
• детальность освещения разреза ;
•необходимость
опробования
для
производства
лабораторных исследований;
• производство полевых испытаний in-situ.
Колонковое бурение преимущественно ведется
с призабойной циркуляцией промывочной жидкости
Буровые растворы
Буровой раствор (англ. drilling fluid, drilling mud; нем. Spülung,
Bohrschlamm, Spülflüssigkeit) — сложная многокомпонентная дисперсная
система суспензионных, эмульсионных и аэрированных жидкостей,
применяемых для промывки скважин в процессе бурения.
Использование буровых растворов для бурения скважин предложено впервые
в 1833 году французским инженером Фловилем, который, наблюдая операцию
канатного бурения, при которой аппарат бурения наткнулся на воду, заметил, что
фонтанирующая вода очень эффективно удаляет буровой шлам из скважины.
Наиболее часто в практике инженерно-геологического бурения используются
полимер-глинистые растворы на основе бентонитовой глины.
В качестве полимера используют акриловый полимер и карбоксиметилцеллюлоза
(КМЦ).
Ударно-канатное бурение
При бурении ударно-канатным способом, когда разрушение породы на
забое производится повторными ударами наконечника, подвешенного на
тросе (канате), в качестве наконечника применяют: в связных породах –
буровой стакан, в несвязных – желонку, в полускальных – долото
Проходка скважин ударно-канатным способом с
использованием
различных буровых снарядов
1 – змеевик; долото; 3 – ложка; 4 – желонка;
грунтонос; 6 штанга; 7 - обсадная труба; 8 – хомут;
9 – лебедка; 10 – копер; 11 – устье скважины; 12
– забой скважины
Вибрационное бурение
Вибрационное бурение основано на принципе передачи буровому
инструменту направленных колебаний, создаваемых вибропогружателем.
Частота колебаний существующих вибропогружателей составляет от 1200
до 2000 в минуту, а амплитуда колебаний от 1,5 до 10 мм.
Вибропогружатели применяются в двух вариантах: с жестким креплением к
бурильным трубам и со свободной опорой на специальную плиту –
наковальню, в последнем случае вибропогружатель называют
вибромолотом.
Шнековый способ бурения
Шнековом способ бурения используют в мягких и рыхлых породах, при
этом разрушение породы на забое производят вращающимся долотом
различных конструкций.
Конструкция шнека и долота
а – шнек; 1 – труба; 2 – спираль; 3 – втулка;
4 – хвостовик;
б – трёхперовое долото: 1 – корпус; 2 –
спираль; 3 – лопасть; 4 – резец;
5 – соединительный палец; 6 – фиксатор
Отбор проб и монолитов
Описание выработок и отбор кернов из буровых скважин с их
последующими испытаниями в грунтовых лабораториях является
основным видом изучения грунтов и регламентируется нормативными
документами (РСН 74-88 «Инженерные изыскания. Технические
требования к производству буровых и горнопроходческих работ»)
Отбор монолитов в скважинах - это сложная технологическая операция, в
значительной степени влияющая на организационно-технические
параметры самого бурения. Отбор, упаковка, транспортирование и
хранение образцов регулируются специальным стандартом (ГОСТ 120712000)
Отбор, консервацию, хранение и транспортировку проб воды для
лабораторных исследований следует осуществлять в соответствии с ГОСТ Р
51592-2000.
Перед отбором проб керн тщательно документируется и
маркируется, при этом обязательно применяется цветная
фотосъёмка:
• В ряде случаев керны из буровых
скважин следует хранить до конца
изысканий
при
постоянной
температуре
в
специальных
кернохранилищах.
Классификация грунтоносов
Классификационный
признак
Виды грунтоносов
По способу погружения
Вращательные…Вдавливаемые…Забивные…Вибрационные…
Обуривающие…
По способу удержания
монолита в грунтоносе
Без затворных устройств
С затворными устройствами
Вакуумные
По конструкции затворных
С затворами проволочного, лепесткового, пружинного («паук»), ножевого,
(подрезающих) устройств в
диафрагменного, секторного и эластичного типа
башмаке
По типу приёмного
устройства
Без керноприёмной гильзы
С неподвижной керноприёмной гильзой (металлической или
пластмассовой)
С подвижной керноприёмной гильзой, перемещающейся вместе с
монолитом внутрь грунтоноса
По способу предохранения
монолита от продольных
деформаций
Без предохраняющих устройств
Поршневые
Некоторые виды грунтоносов:
• забивной с лепестковым клапаном
• вдавливаемый грунтонос с проволочным затвором
В неустойчивых породах иногда применяется непрерывная обсадка
скважин стальными или пластмассовыми трубами, и проходка скважин
специальными методами, позволяющими отбирать монолиты с любой
глубины (технология ODEX). Особенности операций по технологии ODEX
заключаются в следующем:
• Во время бурения, расширитель ODEX выдвигается и разбуривает
пилотную скважину диаметром, достаточным для непрерывного спуска
обсадной колонны вслед за буровым наконечником;
• При достижении заданной глубины, меняется
направление вращения, вследствие чего
расширитель утапливается, позволяя буровому
наконечнику убираться внутрь буровой колонны;
• Цементная пробка разбуривается, и проходка
скважины продолжается до заданной отметки.
В устойчивых песчано-глинистых породах неплохие результаты даёт отбор
образцов тонкостенными пробоотборниками с помощью их вдавливания
зондировочными установками, снабжёнными мощными гидравлическими
устройствами, позволяющими развивать усилия вдавливания до 20 тс и
более.
Некоторые виды применяемых при статическом зондировании
наконечников и пробоотборников:
Виды задавливаемых грунтоносов
1 - задавливаемый пробоотборник для глинистых пород (диаметры керноприёмной гильзы 50, 75, 100 мм); 2 –
задавливаемый пробоотборник для грубообломочных пород (диаметр 50 мм); 3 – вакуумный пробоотборник;
4 – сейсмозонд; 5 – термозонд; 6 – крыльчатый зонд; 7 – зонд для замера водопроницаемости; 8 –
дилатометр (лопаточный зонд);
9 – пробоотборник для подземных вод.
Число проб, необходимое для получения обобщённых показателей свойств
пород, может быть рекомендовано около 25-30 по каждому выделенному
слою в пределах площади изысканий (В.Д. Ломтадзе, 1978)
Число проб для лабораторных исследований должно составлять около 10%
от общего числа отобранных образцов из 30-50% пройденных разведочных
выработок.
Из слоёв мощностью до 1 м отбирают обычно одну пробу, в слоях большей
мощности опробование ведут через 1 м. Для таких характеристик как
влажность, плотность, консистенция пробы отбираются через 20…50 см.
Для ориентировочного определения количества проб и выбора количества
точек
производства
полевых
опытных
исследований
можно
воспользоваться рекомендациями, приведёнными в «Справочнике для
техников геологов» (М.А. Солодухин,
И.В. Архангельский, 1982).