Improvement of hole drilling technology for ore drawing intensification

Abstract

Purpose. The improvement of hole drilling for increasing the mineral recovery ratio by ore drawing improvement through blasting. Methods. The drilling parameters were examined for rock dumps. The means of experimental drilling are drilling rig SKB-4; drill rods with a diameter of 42 mm and a length of 1.2 m; polyethylene pipes PND 63×8 and PND 70×8 with a length of 1.2 m; steel couplings for polyethylene pipes connecting; cone bits and RKS cutters. The criterion of drilling efficiency was the mechanical drilling speed. The drilling speed at different depths was measured with an axial force of 800 – 2000 kg and rotational speeds of 120, 200 and 280 rpm. Experimental drilling was carried out using the charges of two modifications. 18 experimental boreholes with a length of 300 m were drilled. Findings. The article confirms possibility and practicability of simultaneous hole drilling and pipe casing without transmitting torque loads on the pipes and offers a design of a drill string with hoses inside drill rods and their further pulling up, and piping with simultaneous drilling. The scheme of interaction of blastholes and pipe casing when hole boring in broken ores is made. The nature of the relationship between the speed of penetration of vertical and horizontal holes with the change in the axial force and their length for different modifications of the drilling tool is studied. Originality. The new laws of change in the hole drilling penetration speed depending on the complex of technological parameters of drilling are obtained. The authors offer a model describing the possibility of hole drilling in the broken massif as well as an optimized design of the string necessary for that. Practical implications. The obtained regularities determine mechanical and energy drilling indexes and which are necessary at the stage of designing when deciding upon practicability of extraction of in-situ left ores while enhancing mining technologies of ore drawing.

Мета. Вдосконалення технології буріння свердловин для підвищення повноти використання надр шляхом інтенсифікації випуску руд підриванням зарядів вибухових речовин (ВР). Методика. Параметри буріння досліджені на породному відвалі. Засоби експериментального буріння: буровий верстат СКБ-4; бурові штанги діаметром 42 мм довжиною 1.2 м; поліетиленові труби ПНД 63×8 та ПНД 70×8 довжиною 1.2 м; сталеві муфти для з’єднання поліетиленових труб; шарошечні долота та різці РКС. Критерієм ефективності буріння була механічна швидкість буріння. Швидкість буріння на різних глибинах вимірювали при осьовому зусиллі 800 – 2000 кг і швидкостях обертання 120, 200 і 280 об/хв. Експериментальне буріння здійснювалося із застосуванням снарядів двох модифікацій. Пробурено 18 експериментальних свердловин довжиною 300 м. Результати. Підтверджена можливість та доцільність буріння свердловин одночасно з установкою обсадних труб без передачі на останні навантажень від крутного моменту. Запропоновано конструкції бурового снаряду для установки обсадних труб із розміщенням шлангів всередині бурових штанг і подальшим їх вилученням та з установкою обсадних труб одночасно з бурінням. Складено схему взаємодії сил при бурінні у зруйнованому масиві свердловин з обсадкою. Досліджено характер взаємозв’язку швидкості проходки вертикальних і горизонтальних свердловин зі зміною осьового зусилля та їх довжини при різних модифікаціях бурового снаряду. Наукова новизна. Отримано нові закономірності зміни швидкості проходки свердловин залежно від комплексу технологічних параметрів буріння. Запропоновано модель опису можливості буріння свердловин по зруйнованому масиву й оптимізована конструкція снаряду для її реалізації. Практична значимість. Отримані закономірності визначають механічні та енергетичні показники буріння, які необхідні на стадії проектування при вирішенні питання щодо доцільності вилучення втрачених руд при вдосконаленні технології розробки родовищ із випуском втрачених руд.

Цель. Совершенствование технологии бурения скважин для повышения полноты использования недр путем интенсификации выпуска руд взрыванием зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Методика. Параметры бурения исследованы на породном отвале. Средства экспериментального бурения: буровой станок СКБ-4; буровые штанги диаметром 42 мм длиной 1.2 м; полиэтиленовые трубы ПНД 63×8 и ПНД 70×8 длиной 1.2 м; стальные муфты для соединения полиэтиленовых труб; шарошечные долота и резцы РКС. Критерием эффективности бурения являлась механическая скорость бурения. Скорость бурения на разных глубинах измеряли при осевом усилии 800 – 2000 кг и скоростях вращения 120, 200 и 280 об/мин. Экспериментальное бурение осуществлялось с применением снарядов двух модификаций. Пробурено 18 экспериментальных скважин длиной 300 м. Результаты. Подтверждена возможность и целесообразность бурения скважин одновременно с установкой обсадных труб без передачи на последние нагрузок от крутящего момента. Предложены конструкции бурового снаряда для установки обсадных труб с размещением шлангов внутри буровых штанг и последующим их извлечением и с установкой обсадных труб одновременно с бурением. Составлена схема взаимодействия сил при бурении в разрушенном массиве скважин с обсадкой. Исследован характер взаимосвязи скорости проходки вертикальных и горизонтальных скважин с изменением осевого усилия и их длины при разных модификациях бурового снаряда. Научная новизна. Получены новые закономерности изменения скорости проходки скважин в зависимости от комплекса технологических параметров бурения. Предложена модель описания возможности бурения скважин по разрушенному массиву и оптимизированная конструкция снаряда для ее реализации. Практическая значимость. Полученные закономерности определяют механические и энергетические показатели бурения, которые необходимы на стадии проектирования при решении вопроса о целесообразности извлечения потерянных руд при совершенствовании технологии разработки месторождений с выпуском потерянных руд.