Общие сведения о бурении горных выработок

В горнопроходческих работах особое место по сложности их сооружения занимают вертикальные и наклонные горные выработки (технические скважины большого диаметра, шурфы, шахтные стволы и восстающие выработки).
Техническая скважина большого диаметра (в дальнейшем техническая скважина) — вертикальная, наклонная или горизонтальная горная выработка диаметром 0,35—1,7 м, пройденная бурением и предназначенная для решения разведочных и технических задач.
Спуск и подъем людей в технических скважинах, шурфах и восстающих выработках возможен только при площади поперечного сечения в свету не менее 0,8 м2 (ОСТ 41-02-206—81).
Сложность сооружения таких выработок при использовании БВР обусловлена стесненностью места работ (призабойная зона) и малой площадью поперечного сечения выработок (шурфы, технические скважины и восстающие выработки). Такие условия работы снижают производительность и увеличивают опасность ведения самих работ.
Использование бурового способа проходки позволяет осуществлять комплексную механизацию работ по разрушению и удалению породы, исключить присутствие людей в призабойной (наиболее опасной) зоне, повысить производительность и безопасность труда.
Вертикальные и наклонные выработки на горноразведочных работах сооружаются для разведки месторождений полезных ископаемых, вентиляции, спуска и подъема материалов и оборудования, прокладки коммуникаций (кабелей электроснабжения и связи, трубопроводов водоотлива и сжатого воздуха), перепуска руды или породы.
Проходка подземных горных выработок бурением осуществляется в основном в породах с коэффициентом крепости f по М. М. Протодьяконову от 0,3 до 16.
Шурфы чаще всего бурятся в мягких породах (f=0,3÷1,5, с прослойками пород с f≤4), технические скважины в мягких, средней крепости и крепких породах (f=0,3÷20), шахтные стволы в мягких и средней крепости породах (f=0,3÷12), восстающие и горизонтальные выработки в мягких, средней крепости и крепких породах (f=2÷20).
Как правило, названные выработки проходятся вращательным бурением с применением резцового (f=0,3÷4) и шарошечного (f=4÷20) инструмента.
Основные свойства горных пород представлены в табл. 23.1.

Бурение горных выработок осуществляется по следующим технологическим схемам.
I. Бурение на полный диаметр сверху вниз. Технические скважины и шурфы в породах с f=1÷4. Вращательное и ударное бурение: диаметр выработки D=0,5÷2,0 м; глубина (длина) Н=5÷30 м. Шахтные стволы в породах с f=1÷14. Роторно-турбинное бурение: D=0,5÷5 м; Н=50÷1000 м.
II. Бурение на полный диаметр снизу вверх. Вращательное бурение. Восстающие выработки и технические скважины в породах с f=4÷20; D=0,5÷1,5 м; H=10÷150 м.
III. Бурение пилот-скважины сверху вниз с последующим ее расширением снизу вверх на полный диаметр. Вращательное бурение. Восстающие выработки в породах с f=4÷20; D=1÷2,5 м; H=60÷200 м.
IV. Бурение пилот-скважины снизу вверх с последующим расширением ее в несколько стадий. Например, расширение сверху вниз и снизу вверх. Вращательное бурение. Восстающие выработки и технические скважины при небольших объемах бурения, при малых сечениях выработки (S10 м2.
При проектировании бурения этих выработок решаются следующие основные вопросы: выбор конструкции бура, расчет мощности на бурение, выбор типа буровой установки, выбор оптимальных режимов бурения и выбор крепи выработки.

---