Опробование при колонковом бурении

Пробой при колонковом бурении являются: керн при его достаточном выходе; керн и шлам при недостаточном выходе первого и только шлам при отсутствии керна.

Неполный выход керна или его отсутствие обусловливается различной твердостью минералов, слагающих рудное тело; раздробленностью и трещиноватостью последнего; разрушением керна под действием гидравлических ударов промывочной воды; заклиниванием керна в колонковой трубе и последующим истиранием его секций при продолжающемся вращении; истиранием керна буровой дробью.

Для повышения процента линейного выхода керна, который является более надежным материалом для опробования, чем шлам, рекомендуется ряд мероприятий: проходка рудных зон скважинами возможно большего диаметра; частый подъем бурового снаряда; применение двойных колонковых труб; бурение там, где это возможно, твердыми сплавами, а не дробью.

Шлам, отобранный с пробуренного участка, должен удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к пробе. Для этого необходимо, чтобы он не терялся по трещинам и не «загрязнялся» рудой или вмещающими породами вышележащих горизонтов, а также, чтобы промывка скважины обеспечивала вынос всех частиц разбуриваемой руды, независимо от их удельного веса.

Соблюдение этих условий достигается тщательным наблюдением за режимом подаваемой в скважину воды и выходящей из нее буровой мути; креплением скважины (не считаясь при этом часто с затратой времени и средств даже на ее разбурку — расширение); цементацией и заиливанием трещин.

Порядок опробования при колонковом бурении следующий.

При пересечении рудных тел средней мощности, в частности жильных, когда число скважин обычно бывает невелико, необходимо вести секционное опробование.

При однородном строении рудных тел длина секций определяется необходимостью раздельной характеристики их центральной части, висячего и лежачего боков. В случае же неоднородного строения выбор длины секций зависит также от количества макроскопически выделяемых разновидностей (типов) руд.

Опробование пород висячего и лежачего боков залежи также является обязательным. При этом первыми анализируются участки, непосредственно примыкающие к рудной залежи на 0,25—0,30 м с каждой стороны.

Необходимость дальнейшего опробования вмещающих пород определяется результатами анализов нескольких первых проб, отобранных в приведенном выше порядке.

При разбуривании мощных месторождений производится систематическое опробование керна непрерывно по всей мощности. Длина участка, характеризуемая одной пробой, принимается в этих условиях равной приблизительно 1—1,5 м. Она может быть увеличена до 2—3 ж, а иногда даже до 5 ж, в случаях разбуривания особо мощных залежей однородного состава, когда скважины являются преобладающим типом разведочных выработок и разбуривание ведется по достаточно густой сетке.

Принимая такую относительно большую длину проб, как 2—3 м (еще реже 5 м), следует иметь в виду, что подъемы, особенно при неблагоприятных условиях в отношении процента линейного выхода керна, должны быть значительно более короткими, не превышающими 1 м или даже 0,5 м. Увеличенная длина проб принимается на основе результатов заранее произведенного детального (со значительно меньшей длиной проб) опробования некоторой части первых скважин и тщательного просмотра керна каждого подъема перед составлением проб.

Если детальное опробование и предварительное макроскопическое изучение керна укажут на возможность и необходимость выделения соответствующих типов (сортов) руд, производится секционное опробование, причем длина секций зависит от мощности участков различных типов руд. Минимальная длина определяется условиями ведения селективной выемки и при систематическом опробовании обычно принимается равной 0,3—0,5 м. В отдельных редких случаях, связанных с детальным изучением состава рудных тел, длина секций может уменьшаться (выборочное опробование).

При разбуривании мощных рудных залежей принципы опробования вмещающих пород остаются теми же, что и при опробовании залежей средней мощности.

Для пробы отбирают одну половину керна, вторую оставляют для минералогического изучения. Керн делят на керноколе пополам, по длинной оси (рис. 140).

Если диаметр бурения большой и предполагается накопление рудного материала для технологических испытаний (при значительном объеме буровых работ), то керн раскалывают по длинной оси на две части, и одну из половинок еще на две. В этом случае половину керна предназначают для химического анализа, четверть — для технологической пробы и четверть — для минералогического изучения.

Существует несколько конструкций керноколов; наиболее распространенная изображена на рис. 140. Описываемый кернокол состоит из прочной подковообразной станины, в верхнюю часть которой ввинчивается (вертикально) широкая толстостенная трубка, снабженная в верхней части маховичком для вращения. Через нее проходит стальной ударный шток, выходящий в рабочее пространство кернокола нижним концом, к которому прикрепляется прочное горизонтальное лезвие.

Концы лезвия попадают в вертикальные выемки станины, благодаря чему исключается возможность вращательного движения лезвия. При помощи пружины, заключенной внутри толстостенной трубки или под ней, ударный шток с прикрепленным к нему лезвием удерживается в приподнятом положении. Внизу рабочего пространства лежит прочная пластинка с рифленым желобком, в которой укладывается раскалываемый керн. Вращением маховичка толстостенная трубка вместе с лезвием опускается вниз и последнее плотно прижимается к керну. Резким ударом молотка по верхнему концу ударного штока керн раскалывается в продольном направлении пополам.

При выборе конструкции скважин и подборе инструментов, а также в процессе проходки скважин следует обращать большое внимание на мероприятия по увеличению линейного выхода керна, а там, где это необходимо, и на получение надежных проб шлама.

Опробование шлама при разбуривании многих рудных месторождений обычно производится при выходе керна менее 60—85%. Ho опробование шлама может быть необходимо и при нормальном выходе керна, когда есть основание подозревать, что имеет место его систематическое обогащение или разубоживание (выборочное истирание керна), или в случаях необходимости отбора проб для особо ответственных анализов.

Решению вопроса об анализе шлама должен предшествовать внимательный просмотр керна. Если в результате просмотра выяснится, что происходило избирательное истирание секций керна, например, по ориентированным вкрест простирания рудного тела богатым, или наоборот, бедным некрепким участкам (полосчатая текстура), то даже 85-процентный его выход не исключает необходимости анализов шлама. Наоборот, массивная текстура, тем более с тонкой вкрапленностью минералов, содержащих промышленно-ценные компоненты, может указать на целесообразность использования только одного керна при выходе его даже меньше 75—85%.

Шлам отбирается в пробу с тех же участков рудной залежи, что и керн. Таким образом, количество проб шлама должно соответствовать количеству проб керна.

Если выход керна невелик или керн вовсе не получается даже при бурении с двойными колонковыми трубами, а опробование шлама становится ненадежным из-за потери буровой мути (рыхлые рудные толщи), рекомендуется бурить зубчатками или твердосплавными коронками без промывки («затирка всухую»), с замедленным числом оборотов, короткими интервалами. Опыт показывает, что разбуривание рудных залежей «затиркой всухую» является вполне эффективным.

В целях полного улавливания шлама у устья скважины обычно устанавливается желоб с перегородками и приемный чан. Предварительная отсадка шлама производится за перегородками желоба, а затем уже в чане (баке), причем струя направляется с таким расчетом, чтобы путь ее был максимальным (рис. 141).

Наиболее полную отсадку шлама за перегородками, можно получить встречной струей чистой воды, направляемой по шлангу от насоса навстречу движению буровой мути по желобу. При этом скорость струи должна быть отрегулирована таким образом, чтобы буровая муть не достигала краев желоба. В целях наиболее полного улавливания шлама часто устанавливается дополнительный ящик (рис. 142), а к концу сточного желоба подвешивается мешок из плотной ткани. В этом случае отбора проб шлама из бака не производится.

Перед заклиниванием керна скважина должна тщательно промываться с таким расчетом, чтобы из забоя был вынесен весь шлам. Часть его попадает в шламовую трубу, часть же выносится на поверхность и улавливается желобками и мешком.

Момент прекращения промывки определяется по наблюдению за восходящей струей воды у устья скважины. Появление чистой воды указывает на то, что шлам из забоя вынесен полностью.

Спустя некоторое время можно приступать к сбору шлама из приспособлений, расположенных у устья скважины. После того, как будет собран шлам, приспособления промываются чистой водой и фильтрующий мешок сменяется. Тщательный сбор шлама и промывка приспособлений для его улавливания производятся для достижения максимальной точности опробования, в частности во избежание «загрязнения» пробы шламом предыдущего подъема.

Шлам, собранный у устья скважины и извлеченный из шламовой трубы, помещается в невысокие железные коробки (противни) для сушки, после чего смешивается и поступает в обработку. Таким образом, проба шлама является объединенной; она составляется из материала, собранного как у устья скважины, так и из шламовой трубы. Истертая дробь, находящаяся в шламе, извлекается магнитом, если в материале нет магнитных минералов. Если оказывается необходимым выборочное минералогическое изучение шлама, собранного у устья, отдельно от шлама, взятого из шламовой трубы, то каждый из них обрабатывается (сокращается) отдельно в соответствии с излагаемыми дальше правилами. Для минералогического изучения используются «отбросы» проб, получающиеся в результате их сокращения.

После подъема снаряда нужно прежде всего заметить, в каком месте колонковой трубы или коронки находится нижний конец извлеченного керна, и тем самым установить длину керна, оставшегося на забое.

Извлеченный из колонковой трубы керн слегка ополаскивается от приставшей к нему заклинки и помещается в ящик с продольными отделениями (рис. 143).

Необходимо фиксировать вес полученного шлама (после просушивания) и керна, поднятого с соответствующего участка залежи. Это обеспечивает правильное понимание результатов опробования.