Бурение применяется для решения многих инженерно-технических задач. Одними из наиболее масштабных являются поиск и разведка полезных ископаемых, полезных ископаемых через эксплуатационные скважины (жидких, газообразных, а также – твердых при выщелачивании или выплавлении), выемка твердых полезных ископаемых, искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементация), осушение обводненных территорий. Бурение также является необходимым этапом производства взрывных работ, сооружения фундаментов на сваях, прокладки подземных коммуникаций. Вследствие все возрастающей потребности в эффективных и мощных механизмах для бурения широкое распространение такое горно-шахтное оборудование, как буровой станок.
Ввиду разнообразия задач, а также – субстратов, на которых необходимо осуществлять буровые работы, существует несколько способов бурения. Горное оборудование, применяемое для каждого из способов, различно. В Украине комплектующие к горно-шахтному оборудованию поставляются несколькими крупными промышленными предприятиями. Большинство из этих предприятий осуществляет также ремонт горного оборудования.
По сути, бурение производят в том случае, когда необходимо сооружение цилиндрической выработки – будь то скважина, шпур или шахтный ствол. Процесс осуществляется, как правило, в земной коре, однако возможно и бурение в массиве искусственных материалов – бетоне, асфальте и прочих. В некоторых случаях (как правило, при большой глубине выработки) бурение предусматривает крепление стенок скважины. Крепление осуществляется с помощью обсадных труб, при этом в зазор между трубами и стенкой выработки закачивается цементный раствор.
По характеру воздействия на субстрат выделяют механическое и немеханическое бурение.
В первом случае буровые установки непосредственно воздействуют на горную породу или искусственный материал, разрушая их. Во втором – буровые станки разрушают субстрат без непосредственного контакта инструмента с субстратом. Примерами немеханического бурения являются термический и взрывной способы.
Механическое бурение субстратов осуществляется вращательным или ударным способом, а также их комбинацией. Вращательный способ подразумевает использование режущего (долота и коронки), дробового или алмазного бурового инструмента.
Ударное бурение делится на ударно-поворотное (бурение перфораторами, ударно-канатное и штанговое бурение), ударно-вращательное (применяются перфораторы с независимым вращением, а также погружные гидро- и пневмоударники) и вращательно-ударное.
Разрушение субстрата производится либо по всей рабочей площади (бурение сплошным забоем), либо разрушается кольцевое пространство забоя с последующим извлечением керна. Такой способ называют колонковым бурением.
Технические средства, используемые для бурения – это, в первую очередь, такое горно-шахтное оборудование, как буровые машины и породоразрушающий инструмент.
Наиболее активно бурение применяется в трех инженерно-технических областях. Для добычи нефти и газа бурятся максимально глубокие (до нескольких километров) скважины. Поиск и разведка твердых полезных ископаемых предполагает необходимость бурения глубиной до нескольких сотен метров. При производстве взрывных работ в горном деле и строительстве бурятся скважины и шпуры глубиной от нескольких метров до нескольких десятков метров.
|
