Особенности эксплуатации бурового оборудования производства ЗАО «Машиностроительный холдинг» в условиях ОАО «Приаргунское производственное горно химическое объёдинение»

В.В. Люханов, С.Б.Алфёров

Добыча урана в ОАО «ППГХО» ведется подземным горным способом. На базе четырех действующих подземных рудников: рудник №1, рудник №2, рудник «Глубокий» и шахта 6-Р. Для поддержания плановых объемов добычи в ОАО «ППГХО» ведется работа по строительству, расконсервации и подготовке к выемке запасов рудников №6 и №8, что позволит сохранить планируемые объемы добычи на перспективу до 2050 г. На предприятии проводится постоянное техническое перевооружение производственных мощностей, в том числе, и горно-шахтного оборудования. Необходимо отметить, что организация буровых и геологоразведочных работ, а также связанные с этим проектно-изыскательские мероприятия осуществляются в условиях ОАО «ППГХО» с 2008 г. дочерней организацией ОАО «Атомредметзолото» – ЗАО «РУСБУРМАШ».

Приоритетные направления деятельности ЗАО «РУСБУРМАШ»:

- создание собственных буровых подразделений на урановых месторождениях России;

- создание мощной геологической службы для обеспечения полного комплекса геологических услуг на месторождениях и подготовки отчетов для Государственного Комитета по Запасам;

- продвижение в лидеры на рынке буровых услуг России; - проведение перспективной социально-экономической политики в Обществе;

- полное удовлетворение потребностей урановой отрасли России в буровых и геологоразведочных работах.

Буровые станки БП-100 производства ЗАО "МХ" в условиях ОАО "ППГХО"Буровой станок БПY100Н

Буровой станок БП-100Н

Сотрудничество ЗАО «МХ» с ОАО «ППГХО» началось в 2007 г., когда технические специалисты горнодобывающего предприятия обратились в ЗАО «МХ» для согласования технических параметров и комплектации бурового станка БП100 для условий ОАО «ППГХО». Дело в том, что в условиях ОАО «ППГХО» для бурения геологоразведочных, технологических, технических и вспомогательных скважин применялись буровые станки НКР-100. При эксплуатации станков НКР-100 специалистов ОАО «ППГХО» не устраивала производительность бурения, глубина скважин, безопасность работ, прямолинейность скважин, а также большие расходы на обслуживание и ремонты этих станков.

По проектно-сметной документации, при добыче урановой руды в условиях ОАО «ППГХО», значительную часть буровых работ необходимо производить бурением веерных скважин геологоразведочного назначения, глубиной 80–150 м. Эти скважины необходимо бурить с одной точки в разных направлениях, для последующего гамма-каротажа, который определяет качественное содержание урана в руде.

А при ведении буровых работ с помощью станков НКР-100, специалисты ОАО «ППГХО» не могли достичь проектной глубины, точности и прямолинейности скважин. При бурении глубоких скважин станками НКР-100 часто возникают непредвиденные аварийные ситуации: поломка станка, заклинивание бурового става, обрыв бурового става, проброс става через кулачки вращателя станка НКР-100 и т.д. При бурении восходящих скважин, обрыв бурового става или проброс бурового става через кулачки вращателя станка НКР-100, всегда несет угрозу нанесения серьезных травм машинисту, находящемуся у устья скважины. В условиях многих горнодобывающих предприятий машинисты буровых установок получили серьезные травмы и увечия, работая на этих станках. Также трудности возникали и с интерпретацией гамма-каротажа сильно искривленных скважин, т.к. при бурении станками НКР-100 трудно добиться прямолинейности скважин.Рис. 1 Результаты инклинометрии скважин, пробуренных станком НКРY100М (рудник «Глубокий», месторождение «Антей»)

Рис. 1 Результаты инклинометрии скважин, пробуренных станком
НКР-100М (рудник «Глубокий», месторождение «Антей»)

В 2007 г. с ОАО «ППГХО» была согласована комплектация бурового станка БП-100, обеспечивающая бурение веерных, глубоких и прямолинейных скважин. Первые два буровых станка БП-100 производства ЗАО «МХ» были поставлены в ОАО «ППГХО» в октябре 2007 г., один на рудник «Глубокий», второй на рудник №2. При эксплуатации буровых станков БП-100 технические специалисты ОАО «ППГХО» в первую очередь отметили безопасность работ на этих станках т.к. выносной пульт управления можно расположить на расстоянии до 5 м от зоны бурения. Телескопическая распорная колонка, снабжена гидравлическим домкратом для распорки в кровлю, это позволяет быстро, точно и главное надежно раскрепить буровой станок на точку бурения.

По сравнению со станком НКР-100, облегчен монтаж станка БП-100 на рабочем месте, телескопическая распорная колонка вместе со станком закреплена на салазках, что позволяет уменьшить время монтажа, демонтажа при перестановках. На станке БП-100 установлен механизм наращивания и свинчивания бурового става, что позволяет уменьшить долю ручного труда, и обеспечивает безопасность работ. Люнет-патрон, предназначенный для центрирования штанг, позволяет проводить более точное забуривание и бурение скважин.

Для условий ОАО «ППГХО» применена буровая штанга диаметром 76 мм с трапецеидальной резьбой, при применении которой повышается:

- подача воздуха в пневмоударник, что влияет на эффективность его работы;

- вынос буровой мелочи благодаря увеличению скорости восходящей струи в затрубном пространстве;

- жесткость бурового става и точность направления бурового става;

- уплотнение стыков в соединениях буровых штанг, герметичность става;

- срок службы, долговечность буровых штанг.Рис. 2 Результаты инклинометрии скважин, пробуренных станком БПY100 (рудник №2, месторождение «Лучистое»)

Рис. 2 Результаты инклинометрии скважин, пробуренных станком
БП-100 (рудник №2, месторождение «Лучистое»)

После проведения промышленных испытаний 2007 г. в течение трех лет в адрес ОАО «ППГХО» поставлены 17 единиц буровых станков различной комплектации БП-100, БП-100М, БП-100Н производства ЗАО «МХ». В процессе эксплуатации, буровые станки БП-100, в условиях ОАО «ППГХО» зарекомендовали себя, как надежные высокопроизводительные и безопасные буровые установки. Буровые станки БП-100 успешно применяются при очистном веерном бурении, при бурении вспомогательных и технологических скважин, а также при бурении глубоких скважин глубиной до 150 м (!) под различными углами бурения. Особое достижение машинистов буровых установок БП-100, в условиях ОАО «ППГХО» – это бурение сложнейших горизонтальных скважин под углом 0°, глубиной 150 м.

Бурение глубоких скважин позволило специалистам ОАО «ППГХО» значительно сократить расходы на дополнительные проходческие работы, исключить затраты на подведение коммуникаций (воды, воздуха) и очистных работ для подготовки выработок под геологоразведочное бурение. Использование станков БП-100 позволило с одной точки перекрывать расстояние в 1.5–2 раза больше, чем при ранее используемом буровом оборудовании. Также после бурения глубоких скважин станками БП-100, специалисты ОАО «ППГХО» отметили, что гамма-каротаж геологоразведочных скважин осуществляется легче, скважины прямолинейные с минимальными отклонениями, т.е. каротажный снаряд легко заходит в скважину без дополнительных усилий и проблем.

В условиях ОАО «ППГХО» проведены инклинометрические исследования искривлений веерных скважин, пробуренных буровыми станками БП-100 и НКР-100. Инклинометрические исследования показали, что отклонения забоев скважин глубиной 70–80 м при бурении станками НКР-100 (рис. 1) достигали 3.5–10 м от заданного тренда. Аналогичные скважины, пробуренные станками БП-100 (рис. 2), имели отклонения до 1 м, при глубине скважин 100–150 м, в некоторых случаях отклонения достигали от 1 м до 3 м, но не более.

При геологоразведочных работах в условиях ОАО «ППГХО» выполнение каротажа скважин, является одним из сложных и трудоемких процессов. Вся сложность процесса заключается в том, что каротажный снаряд, хоть и выполнен из алюминиевого сплава диаметром 16–22 мм, но подается в скважину ручным способом с помощью значительных физических усилий двух-трех рабочих. По заказу технических специалистов ОАО «ППГХО» специалисты ЗАО «МХ» разработали механизированную схему каротажа скважин с помощью бурового станка БП-100. Данная схема позволяет с одной установки пробурить скважину, разобрать став, оснастить станок специальными приспособлениями и наращивать каротажный снаряд механизированным способом без тяжелого физического труда.

Внедрение данного метода каротажа, значительно облегчает условия труда машинистов буровых установок, повышает производительность и эффективность проведения геологоразведочных работ. Данная технология актуальна не только для ОАО «ППГХО», а также для многих железорудных горнодобывающих предприятий, которые ведут геологоразведочные работы с помощью каротажа скважин.

В условиях ОАО «ППГХО» технические специалисты и машинисты буровых установок, неоднократно отмечали, что при эксплуатации буровые станки БП-100 показывают повышенные результаты по производительности бурения, имеют значительный запас прочности узлов и агрегатов, а также значительно ремонтнопригодней, чем буровые станки НКР-100. Специалисты ОАО «ППГХО» задались вопросом экономической эффективности применения буровых станков БП-100. Для этого был проведен анализ расходов по материальным затратам за год эксплуатации и производительности бурения станков БП-100 в сравнении с НКР-100.

Результат анализа показал, что прямые затраты на запасные части и расходные материалы станков БП-100 на 52% меньше, чем на буровые станки НКР-100, а фактическая среднесменная производительность буровых станков БП-100 на 20% выше, чем при работе на буровых станках НКР-100. В процессе проведенного анализа не сводились данные по вторичным и косвенным затратам на обслуживание, ремонты и непредвиденные простои из-за поломок оборудования, но по отзывам машинистов буровых установок и инженернотехнических работников, связанных с буровыми работами, применение буровых станков БП-100 значительно эффективней и более оправдано для подземных условий ОАО «ППГХО».

Пневмоударный буровой инструмент производства ЗАО "МХ" в условиях ОАО "ППГХО"

В производственном процессе горнодобывающего дивизиона ОАО «ППГХО» используется значительное количество наименований бурового инструмента производства ЗАО «МХ». Для применения в условиях ОАО «ППГХО», все наименования используемого инструмента прошли опытные, а затем и промышленные испытания, в сравнении с используемыми ранее видами инструмента других производителей. Без ложной скромности отмечаем, что в большинстве случаев по критерию «цена-качество» буровой инструмент производства ЗАО «МХ» в условиях ОАО «ППГХО» показал значительные результаты в сравнении с изделиями других производителей.

Основной объем буровых работ станками НКР-100 и БП-100 в условиях ОАО «ППГХО» осуществляется номинальным диаметром 110 мм. Для этого используются пневмоударники П-110-2,8МР (байонетное соединение с коронкой, энергия удара 2.8 кВт) с буровыми коронками К-110М, КНШ-110БМS40, КНШ-110БМSр40 производства ЗАО «МХ».

Каждая модель буровых коронок соответствует определенным горно-геологическим условиям ОАО «ППГХО». До применения инструмента ЗАО «МХ», в условиях ОАО «ППГХО» в основном применялись лезвийные буровые коронки К-110 другого производителя. При бурении лезвийными коронками К-110 по крепким и трещиноватым породам возникают проблемы преждевременного выхода из строя инструмента: происходит подклинивание лезвий твердого сплава, которое ведет к сколам, выпадениям лезвий или обрывам секторов коронок. Все, кто связан с буровзрывными работами, прекрасно понимают, что применение качественного и правильно подобранного под горно-геологические особенности бурового инструмента, трудно переоценить.

Поломка инструмента в скважине всегда является аварийной ситуацией, которая значительно снижает производительность бурения, ведет к ненужной трудоемкости и трудозатратам при ликвидации аварии, а иногда и к потере скважин. В итоге из-за эксплуатации некачественного бурового инструмента страдают все, кто причастен к буровым работам. Начиная с машинистов буровых установок, у которых потерянные метры и время отражаются на заработной плате, заканчивая самим горнодобывающим предприятием, у которого дополнительная трудоемкость напрямую влияет на производительность и эффективность буровых работ.

Для бурения в сложных горно-геологических условиях, специалисты ЗАО «МХ» предложили модели буровых коронок штыревого типа КНШ-110БМS40 и КНШ-110БМSр40, при использовании которых прекратился преждевременный выход из строя инструмента и, соответственно, прекратились аварийные ситуации, связанные с этим. В несколько раз увеличилась проходка коронок, что значительно сократило время на вспомогательные операции, такие как сборка-разборка бурового снаряда при замене буровых коронок на заточку.Машинисты буровых установок В.Л. Викулов и А.А. Воробьев ведут работы на буровых станках БПY100Н и БПY100, соответственноМашинисты буровых установок В.Л. Викулов и А.А. Воробьев ведут работы на буровых станках БПY100Н и БПY100, соответственно

Машинисты буровых установок В.Л. Викулов и А.А. Воробьев ведут работы на буровых станках БП-100Н и БП-100, соответственно

Особенно ощутимое влияние применения бурового инструмента производства ЗАО «МХ» оказало на бурение глубоких скважин, в крепких, абразивных и дополнительно трещиноватых категориях пород. В таких условиях некачественный инструмент быстро изнашивается, необходимо часто менять его, а чтобы поменять буровую коронку необходимо разобрать буровой став, чем длинней скважина, тем больше буровых штанг нужно разобрать, сложить, поменять коронку и обратно нарастить став. С помощью правильно подобранного под горные условия и качественно изготовленного инструмента, бурение ведется без отвлечений на дополнительные операции и ликвидации аварий, это уменьшает трудоемкость бурения, облегчает труд машинистов буровых установок и значительно экономит вспомогательное время. В итоге применение данного вида бурового инструмента производства ЗАО «МХ» положительно повлияло на общую производительность и эффективность буровых работ в условиях ОАО «ППГХО».

В крепких и абразивных категориях пород в условиях ОАО «ППГХО», при бурении глубоких веерных скважин геологоразведочного назначения, происходит повышенный износ и притупление твердосплавного вооружения коронок. Закономерность процесса износа инструмента в сложных горно-геологических условиях, очень непросто определить и отследить.

Дополнительно ситуацию могут усугублять перебои подачи сжатого воздуха шахтной сети. Ведь при пониженном давлении воздуха возникает недостаточная скорость выноса бурового шлама из скважины, это ведет к повторному измельчению буровой мелочи, что негативно сказывается на стойкости инструмента, особенно в крепких, абразивных рудах. Часто возникает ситуация, когда машинисту трудно определить момент замены притупленной и севшей по диаметру буровой коронки, на заточенную. По этой причине некоторые глубокие скважины в условиях ОАО «ППГХО» не могли добурить до проектной глубины, даже с помощью буровых установок БП-100. Диаметр коронок садился настолько неконтролируемо и непредсказуемо, что бурение прекращалось по причине нехватки затрубного пространства для удаления буровой мелочи из скважины.

Решение проблемы пришло в процессе совместных технических совещаний специалистов ОАО «ППГХО» и ЗАО «МХ». Был предложен и согласован поэтапный метод бурения геологоразведочных скважин. Этот метод позволяет в сложных горно-геологических условиях сократить время буровых и геологоразведочных работ, снизить трудоемкость и расход бурового инструмента, а главное достичь бурения геологоразведочных скважин до проектной глубины. Наружный диаметр каротажного снаряда составляет 16–22 мм, при соблюдении прямолинейности это позволяет занижать диаметр глубоких каротажных скважин до 80 мм, а в ряде случаев и до 65 мм. Для поэтапного бурения глубоких скважин в условиях ОАО «ППГХО» был подобран, необходимый буровой инструмент номинальным диаметром 110 мм; 105 мм и 85 мм производства ЗАО «МХ».

Поэтапное бурение в условиях ОАО «ППГХО» начинается с бурения коронкой и пневмоударником номинальным диаметром 110 мм, после того, как буровая коронка садится по диаметру, производят замену на буровую коронку диаметром 105 мм, а т.к. наружный диаметр пневмоударника П-110-2,8МР составляет 98 мм, это позволяет продолжить бурение. Для бурения номинальным диаметром 105 мм в условиях ОАО «ППГХО» лучше всего подошли буровые коронки КНШ-105БМS производства ЗАО «МХ». При значительном снижении диаметра буровых коронок номинальным диаметром 105 мм, используют пневмоударники и буровые коронки номинальным диаметром 85 мм. Для условий ОАО «ППГХО» оптимально подошли пневмоударники П-85-2,0М с буровыми коронками КНШ-85БМS производства ЗАО «МХ». В результате применения поэтапного бурения каротажных скважин с помощью бурового оборудования и бурового инструмента производства ЗАО «МХ», значительно повысилась производительность и эффективность геологоразведочных работ в условиях ОАО «ППГХО».

Для приема и передачи песчано-бетонной смеси в отработанное очистное пространство камер в условиях ОАО «ППГХО» необходимо бурить технические скважины номинальным диаметром 130 мм. Для этих целей зарекомендовали себя пневмоударники П-130-4,0МР с буровыми коронками К-130М и КНШ-130АМК производства ЗАО «МХ».

Перед техническими специалистами ОАО «ППГХО» стояли вопросы, связанные с бурением технических скважин номинальным диаметром 220 мм. Для изучения данного вопроса была направлена группа специалистов ОАО ППГХО» в ОАО «Гайский ГОК» (Оренбургская обл.), где широко используются расширители скважин номинальным диаметром 220 мм и 300 мм производства ЗАО «МХ» (подробнее в журнале «Горная Промышленность» №6 (94)/2010).

Специалисты ОАО «ППГХО» и ОАО «Гайского ГОКа» обменялись опытом эксплуатации данного оборудования. После чего для бурения скважин номинальным диаметром 220 мм, в условиях ОАО «ППГХО» были применены расширители скважин Р-220/160М-110 с пневмоударниками П-1605,5М производства ЗАО «МХ», с помощью которых решены вопросы, связанные с бурением скважин большого диаметра технического назначения (водоперепускные, вентиляционные, компенсационные, закладочные и т.д.).

Перспективы сотрудничества ЗАО "МХ" с ОАО "ППГХО"

За короткий промежуток времени специалистам ОАО «ППГХО» и ЗАО «МХ» удалось оперативно и качественно решить множество разных вопросов, связанных с повышением производительности и эффективности проведения буровых работ. Между подразделениями предприятий выстроились прочные деловые отношения, направленные на дальнейшее повышение эффективности буровых работ в условиях ОАО «ППГХО»: достигнуты договоренности об открытии в 2011 г. склада-представительства компании ЗАО «МХ» в Краснокаменске. В дальнейшем планируется организовать сервисную службу по обслуживанию горного оборудования производства ЗАО «МХ» в условиях ОАО «ППГХО».

Со стороны ОАО «ППГХО» и ЗАО «Русбурмаш» перед специалистами ЗАО «МХ» обозначены следующие задачи:

- создание малогабаритного бурового станка с повышенной производительностью бурения до 30–50 м в смену, глубиной бурения до 30–40 м с диаметром скважин 51–65 мм;

- дальнейшее совершенствование точности (прямолинейности) бурения скважин;

- разработка бурового станка глубокого (до 300 м) разведочного бурения сплошным забоем;

- дальнейшее совершенствование механизации каротажа скважин.

Безусловно, реализация перспектив сотрудничества ОАО «ППГХО» и ЗАО «МХ» будет способствовать дальнейшему развитию обоих предприятий на благо экономики нашей страны..

Журнал "Горная Промышленность" №5 (99) 2011, стр.42