Исследование процесса бурения технологических скважин на карьерах АО «ЕВРАЗ КГОК» станками пневмоударного бурения

Рассмотрена проблема изменения скорости бурения и стойкости буровых коронок на различных участках карьерного поля и при освоении новых залежей в сходных горно-геологических условиях. Приведены результаты хронометражных исследований процесса бурения технологических скважин на карьерах АО «ЕВРАЗ КГОК» станками пневмо-ударного бурения. Показано уменьшение скорости бурения и увеличение износа буровых коронок на карьере Собственно-Качканарского месторождения по сравнению с Главным карьером. Для обоснования условий производства буровых работ проведен сравнительный анализ горно-геологических характеристик, строения массива, минералогического состава и механических свойств горных пород Собственно-Качканарского и Гусевогорского месторождений. Установлены основные факторы, влияющие на уменьшение скорости бурения технологических скважин станками пневмоударного бурения и снижение износостойкости буровых коронок на карьере Собственно-Качканарского месторождения (СКМ). Главным фактором, вызывающим уменьшение скорости бурения на карьере СКМ по сравнению со скоростью бурения на Главном карьере, является меньшая степень трещиноватости массива, далее по степени значимости следуют такие факторы, как неоднородность (разнообразие) минералогического состава на Главном карьере и преобладание мелкозернистых пироксенитов на карьере СКМ с более высоким коэффициентом истираемости и повышенным содержанием Fe, V2O5 и TiO2 по сравнению с Главным карьером. Результаты проведенных исследований позволяют обосновать производительность станков пневмоударного бурения и нормировать потребность в буровых коронках.

Яковлев А. В., Шимкив Е. С., Переход Т. М. Исследование процесса бурения технологических скважин на карьерах АО «ЕВРАЗ КГОК» станками пневмоударного бурения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 5. – С. 121–130. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_5_0_121.

Статья подготовлена при выполнении Госзадания № 075-00412-22 ПР. Тема 1 (2022-2024). Методологические основы стратегии комплексного освоения запасов месторождений твердых полезных ископаемых в динамике развития горнотехнических систем (FUWE-2022-0005), рег. № 1021062010531-8-1.5.1.

Яковлев Алексей Викторович¹ — канд. техн. наук, зав. сектором, e-mail: lubk_igd@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-0009-9894,
Шимкив Екатерина Сергеевна¹ — научный сотрудник, e-mail: ekaterina-busargina@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-8040-1354,
Переход Татьяна Максимовна¹ — ведущий инженер, e-mail: ztm1953@mail.ru,
¹ Институт горного дела Уральского отделения РАН.

Яковлев А.В., e-mail: lubk_igd@mail.ru.

1. Опарин В. Н., Тимонин В. В., Карпов В. Н. Количественная оценка эффективности процесса разрушения горных пород при ударно-вращательном бурении скважин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2016. — № 6. — С. 60—74.

2. Денисова Е. В., Конурин А. И. Геомеханическая модель взаимодействия рабочего органа пневмоударной машины с грунтовым массивом // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2013. — № 5. — С. 61—70.

3. Yang M., Meng Y., Li G., Han L., Li Y. Effect of grain size and grain content on the hardness and drillability of rocks // Sains Malaysiana. 2014, vol. 43, no. 1, рр. 81—87.

4. Yu B., Zhang K., Niu G. Rock strength determination based on rock drillability index and drilling specific energy: numerical simulation using discrete element method // IEEE Access. 2021, vol. 9, pp. 43923—43937.

5. Moayedi H., Moatamediyan A., Nguyen H., Bui X.-N., Bui D. T., Rashid A. S. A. Prediction of ultimate bearing capacity through various novel evolutionary and neural network models // Engineering with Computers. 2020, vol. 36, no. 2, pp. 671—687.

6. Тимонин В. В., Карпов В. Н. Оценка процесса разрушения горных пород при ударно-вращательном бурении скважин // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2016. — Т. 2. — № 3. — С. 172—176.

7. Реготунов А. С., Антонов В. А. Регрессионное моделирование экспериментального разрушения кристаллических горных пород // Проблемы недропользования. — 2015. — № 5. — С. 37—45.

8. Song С., Chung J., Cho J., Nam Y. Optimal design parameters of a percussive drilling system for efficiency improvement // Advances in Materials Science and Engineering. 2018, vol. 2018, pp. 1—13.

9. Kang H., Park J., Cho J., Jang J., Kim K., Lee J. Optimal button arrangement of a percussion drill bit and its operating condition for improving drilling efficiency // Journal of Mechanical Engineering Science. 2018, vol. 232, no. 16, pp. 2887—2898.

10. Zhang X., Zhang S., Luo Y., Wua D. Experimental study and analysis on a fluidic hammer — an innovative rotary-percussion drilling tool // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019, vol. 173, pp. 362—370.

11. Карпов В. Н., Тимонин В. В., Конурин А. И., Ткачук А. К. Анализ проблем нормирования буровых работ при пневмоударной проходке взрывных скважин на горных предприятиях России // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2018. — Т. 6. — С. 43—57. DOI: 10.18303/2618-981X-2018-6-43-57.

12. Селиванов Д. А., Быховский Л. З., Емельянов С. А. Оценка группы сложности геологического строения месторождений Качканарской группы по количественным показателям // Разведка и охрана недр. — 2014. — № 1. — С. 59—64.

13. Бузмаков В. Н. Определение физико-механических свойств руды при пробоподготовке / Геомеханика в горном деле: доклады Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. — Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2014. — С. 424— 427.