Почему более длинная буровая штанга может замедлить продвижение туннеля
При прохождении туннеля более длинная дистанция не всегда означает более высокую скорость.
Легко понять, почему люди так думают. Более длинная буровая штанга позволяет пробурить более глубокую скважину за один проход. Меньшее количество замен штанги должно означать меньшее время простоя, верно? На просторном уступе или в большом туннеле это может быть правдой. Но если взять ту же длинную штангу в узкий подземный выработку, расчеты быстро изменятся.
Буровой стреле нужно больше места для поворота. Несущей конструкции нужно больше места для позиционирования. У оператора меньше пространства для выравнивания скважин. Штанга, которая казалась продуктивной на бумаге, может стать причиной задержки всего цикла бурения по сравнению с графиком.
Более уместный вопрос не в том, «Какова максимальная длина бурового стержня, который мы можем использовать?», а в том, «Какая длина стержня подходит для данного забоя, данной схемы бурения и данного цикла бурения?».
Именно так опытные бригады выбирают буровые штанги.
Длина стержня влияет не только на глубину отверстия.
При бурении и взрывных работах проходка тоннеля за один проход тесно связана с глубиной скважины. Более длинная штанга позволяет буровой установке бурить более глубокие скважины до необходимости замены штанги. Это сокращает время обработки, обеспечивает бесперебойность бурения и снижает физическую нагрузку на бригаду.
Это реальные преимущества. При большом поперечном сечении с хорошим доступом использование 3-метровой бурильной штанги вместо более короткой может сократить время соединения и разъединения по всей длине забоя. При бурении десятков скважин эта экономия времени суммируется.
Но глубина скважины — это лишь одна часть цикла.
Выбор оптимальной буровой установки также зависит от профиля туннеля, вылета стрелы, пространства для поворота машины, углов скважины, видимости оператора, системы промывки и времени, необходимого для перемещения между положениями бурильной колонны. Если штанга слишком длинная для имеющегося пространства, каждый из этих этапов становится сложнее.
Потерянное время редко бывает критично на одной скважине. Оно проявляется в виде десятков мелких задержек: регулировка стрелы здесь, медленное изменение положения там, неудобный угол, требующий второй попытки. К концу раунда бригада тратит больше времени на борьбу с установкой, чем на бурение породы.
Практичный выбор: буровые штанги длиной 2,5 м или 3 м.
Для многих работ по прокладке туннелей и разработке месторождений обычно используются буровые штанги длиной 2,5 м и 3 м. Ни один из этих вариантов не является универсально лучшим.
В ограниченных забоях обычно более удобным вариантом является буровая штанга длиной 2,5 м. Она обеспечивает бурильной стреле большую свободу движений и облегчает смену положения бурильной колонны. В узких штольнях, небольших галереях и забоях, где у оператора ограничено пространство для маневрирования, такая гибкость имеет значение. Оператор может работать в большем количестве положений скважины, не постоянно преодолевая кровлю, стены, оборудование и опорные конструкции.
3-метровая штанга лучше подходит для более крупных и открытых участков. При достаточном зазоре она позволяет проводить более глубокое бурение за один проход и минимизировать перерывы в работе со штангой. Это делает ее полезной, когда проект предполагает более длительный проход за один раз, и штанга может свободно перемещаться по забою.
Ошибка заключается в том, что эти две длины рассматриваются как простое решение «короткий или длинный». Они решают разные задачи на участке.
Используйте более короткий стержень, когда ограничивающими факторами являются мобильность и точное позиционирование. Используйте более длинный стержень, когда доступ уже хороший и меньшее количество соединений действительно улучшит цикл.
Небольшие забои создают проблемы для бурильной стали слишком большого диаметра.
В туннеле с поперечным сечением от 2,0 × 2,0 м до 4,0 × 4,0 м основным ограничением часто является не мощность бурения, а пространство.
Слишком длинная буровая штанга может ограничивать движение стрелы и затруднять перемещение несущего устройства или изменение угла бурения. Переходы между скважинами замедляются. Рабочая зона оператора становится тесной. Даже если штанга технически может достичь требуемой глубины, ее установка может быть настолько неудобной, что бригада теряет преимущество дополнительной длины.
Именно здесь решения о закупках могут быть ошибочными. Покупка более длинной бурильной штанги, обещающей более глубокие скважины, игнорирует реальные условия эксплуатации. Штанга является частью бурильной колонны, но она также является частью рабочей системы: буровая установка, стрела, оператор, профиль туннеля, конструкция забоя и производственный план — все это должно работать согласованно.
Слишком длинная буровая штанга не просто неудобна. Она может увеличить вероятность плохого закрепления, нежелательных изгибающих нагрузок, повреждений при транспортировке и неэффективных углов бурения. Эти проблемы могут сократить срок службы буровой штанги и привести к дополнительным затратам на техническое обслуживание.
Подберите длину штанги в соответствии со всем циклом бурения.
Надежный процесс отбора начинается с лица, а не с каталога.
Сначала подтвердите планируемую глубину скважины и необходимое продвижение для каждого прохода. Затем осмотрите фактический туннель или шахтный выработку: ширину, высоту, профиль кровли, систему крепления, доступ для оборудования и доступное пространство для поворота. Далее оцените, сможет ли стрела удобно совместиться со всеми необходимыми скважинами при выдвинутой штанге.
После этого проверьте схему сверления. Для прокладки отверстий под обжиг, клинового бурения, периметральных отверстий, отверстий для подъемных механизмов и отверстий в кровле может потребоваться разная гибкость позиционирования. В некоторых случаях комбинированный подход более целесообразен, чем использование одной и той же длины бурового стержня для каждой задачи.
Наконец, обратите внимание на реальное время цикла. Не учитывайте только минуты бурения. Включите в расчет замену штанг, перестановку стрелы, перемещение несущего устройства, выравнивание скважины, промывку, осмотры и задержки оператора. Наиболее производительная буровая штанга — это та, которая сокращает общее время на один завершенный цикл.
Этот момент легко упустить из виду. Более глубокая скважина имеет ценность только тогда, когда остальная часть операции может её выдержать.
Качество бурильных штанг по-прежнему имеет значение.
Правильная длина не компенсирует низкое качество бурильной стали. Шток все равно должен соответствовать типу буровой установки, адаптеру хвостовика, системе муфты, типу резьбы и условиям бурения. Плохая посадка резьбы, недостаточная смазка, неправильная энергия удара или деформированная сталь могут свести на нет преимущества даже самого оптимального выбора длины.
Прежде чем выбрать удилище с определенными характеристиками, проверьте следующее:
Габариты туннеля или забоя и доступный зазор для стрелы.
Требуемая глубина отверстия и продвижение цели за один выстрел
Модель буровой установки, длина подачи и диапазон перемещения стрелы.
Тип резьбы и совместимость с существующей бурильной колонной
Состояние горных пород и ожидаемые изгибающие или вибрационные нагрузки
Схема расположения отверстий и количество ходов по изменению позиции за раунд.
Фактическое время цикла, включая работы по обработке и настройке оборудования.
Практический урок прост: не выбирайте длину удилища, ориентируясь на максимальное значение. Покупайте его, исходя из требований конкретной задачи.
В открытом проходческом участке 3-метровая штанга может оказаться более быстрым решением. 2,5-метровая штанга может обеспечить более быстрое продвижение бурения в суженном проходческом участке, тогда как более длинная штанга замедлит весь процесс. Оптимальная буровая операция строится не на выборе самого длинного инструмента, а на выборе подходящего инструмента в подходящем месте для следующего этапа работ.
