14.5. Пенетрационное бурение

При бурении мягких рыхлых горных пород без гальки и валунов взятие пробы можно производить при помощи различного рода стаканов, грунтоносов, желонок. Внедрение этих инструментов в гор­ную породу производят забиванием забойного снаряда в результате сбрасывания его на канате с некоторой высоты («клюющий» способ), забиванием снаряда с помощью специального забойного ударника (ударно-забивной способ) или путем задавливания снаряда под действи­ем большой осевой нагрузки (способ задавливания).

Ударно-колонковое бурение позволяет получать керн с ненару­шенной структурой, не требует сложного оборудования и может быть использован не только при поисках и разведке россыпных месторожде­ний, но и при инженерно-геологических исследованиях. Около 35 % всего объема буровых работ при инженерно-геологических изысканиях про­изводят ударно-канатным колонковым способом. Это наиболее распро­страненный способ для бурения мягких горных пород, т.к. обладает ря­дом преимуществ по сравнению с вращательным колонковым бурением:

1) не требуются сложные буровые станки;

2) не требуется оборудование для промывки или продувки скважин;

3) не требуются затраты времени на спускоподъемные операции из-за отсутствия бурильной колонны;

4) не размываются стенки скважин и керн, вследствие чего устраняются различного рода осложнения, связанные с неустойчивостью стенок скважин, повышается выход керна;

5) снижаются затраты энергии и опасность возникновения аварий в результате прихвата снаряда или нарушения его целостности (по срав­нению с вращательным - способом «всухую»);

6) наблюдается более высокая производительность.

Для бурения методом задавливания созданы самоходные буровые установки: СУШ-10 (самоходная установка глубинного поис­ка), СПК-1 и СПК-Т (станции пенетрационно-каротажные).

Установка СУГП-10 смонтирована на шасси самоходной артиллерийской установки СУ-76 с двигателем ГАЗ-51 мощностью 40 кВт. Для задавливания бурового снаряда служит гидроцилиндр двойного действия с полым штоком и двумя захватывающими патронами. В гор­ную породу с помощью гидравлических домкратов залавливают гильзу со специальной геофизической аппаратурой. К концу гильзы подсое­динен пробоотборник (стакан) для взятия образцов породы. С помощью такого комплекса осуществляют каротаж скважин и отбор проб при скоростном методе поисков. На кузове установки монтируют мачту, имеющую кассету с комплексом буровых труб (три свечи по две четырехметровых трубы). Внутри труб пропускают каротажный кабель. Уси­лие подачи гидроцилиндров достигает 100 кН, ход подачи составляет 500 мм, масса установки - 10 т, максимальная глубина бурения - 24 м, произво­дительность установки при глубине 24 м доходит до 20 скважин в смену.

Для получения комплексной информации о физико-механических параметрах и литологии разреза рыхлых грунтов на глубину 25 м при­меняют установки СПК-1 и СПК-Т (табл. 14.3). Станция СПК-1 состоит из буровой установки СПКУ, базируемой на шасси автомобиля ЗИЛ-157 и лаборатории СПКЛ на шасси автомобиля ГАЗ-66.

Производительность установки СПКУ доходит до 150 м/см.

При задавливании бурового снаряда машину закрепляют винто­выми якорями.

Наращивание и укладку бурильных труб производят специаль­ными манипуляторами. Привод буровой установки гидромеханический.

Талица 14.2

Предназначена установка для проведения инженерно-геологических и гидрогеологических исследований.

В качестве забойного снаряда так же, как и в установке СУГП-10, используют зонд с пробоотборником (стаканом). В зонде установлены датчики геофизической аппаратуры. Методом тензометрии и радиометрии станция позволяет непрерывно в процессе задавливания буров-зондов расчленять литологичекий разрез, проводить гамма-каротаж и нейтронный-гамма-каротаж, а также определять объемную массу грун­тов, уровень грунтовых вод, влагосодержание, прочностные характери­стики пород.

Ударно-канатный колонковый способ бурения имеет более высо­кие технико-экономические показатели бурения по сравнению с враща­тельным способом с более высокими их качественными характеристи­ками. Данный способ не требует сложного оборудования и инструмента. Технология бурения чрезвычайно проста, что позволяет широко исполь­зовать ударно-канатный колонковый способ при съемке, картировании, поисках и разведке нерудных полезных ископаемых, россыпных место­рождений, инженерно-геологических исследованиях, то есть там, где требу­ется высокое качество опробования и керн с ненарушенной структурой.