Расчет параметров и составление паспорта буровзрывных работ

Буровое оборудование выбирают в зависимости от типа проходимой выработки и свойств горных пород.

При проходке шурфов целесообразно использовать переносные перфораторы с частотой до 2000 ударов в минуту и массой 30-35 кг, поскольку они более продуктивны в условиях, где трудно обеспечить необходимое осевое усилие подачи (невозможно применение пневмоподдержек).

Число перфораторов в забое зависит от принятой организации работ и площади поперечного сечения выработки. На каждого бурильщика в вертикальной выработке должно приходиться 2-2.5 м 2. Для бурения шпуров перфораторами в трещиноватых породах средней и высокой крепости целесообразно использовать буры со съемными коронками типа ККП. Диаметр коронки забурника в породах небольшой крепости должен превышать диаметр патрона ВВ на 4-6 мм, в крепких породах – на 8-10 мм, т.е. для патронов ВВ диаметром 32 мм требуется использовать коронку диаметром 40 мм.

Выбираем перфоратор ПП36В

Масса 24 кг; ударная мощность = 1.4 кВт; частота ударов в минуту = 2300; глубина бурения ? 2 м.

Коронка ККП-40-25, армированная твердым сплавом ВК-11, штанга шестигранного сечения, размером 22 мм.

Многообразие свойств горных пород, по которым проходится выработка, требует дифференцируемого подхода к выбору ВВ и средств инициирования.

При выборе ВВ необходимо учитывать не только его взрывные свойства (бризантность и работоспособность) и водоустойчивость, но и стоимость ВВ, существенно влияющую на технико-экономические показатели буровзрывного комплекса проходческих работ.

В современной практике наиболее эффективным способом взрывания является электрическое взрывание ВВ. Электрическое взрывание является универсальным способом, оно разрешено в любых выработках. При электрическом взрывании для врубовых шпуров применяют электродетонаторы мгновенного действия, для вспомогательных и оконтуривающих шпуров – короткозамедленного и замедленного действия. При короткозамедленном взрывании оконтуривающие (отбойные) шпуры взрывают вслед за врубовыми с интервалом замедления 30-50 мс. Следующие серии шпуров взрываются с интервалами замедления 15-25 мс. В крепких породах используются меньшие интервалы замедления (30 и 15 мс). Тип применяемого ВВ зависит от крепости и обводнения пород, по которым проходится выработка. Наиболее широко применяются аммониты.

Для данной выработки целесообразно применить электрический способ взрывания. Для врубовых шпуров электродетонатор мгновенного действия ЭД-8-Ж, для отбойных шпуров - электродетонатор короткозамедленного действия ЭД-КЗ.

Для данного типа взрывания можно выбрать ВВ аммонит № 6ЖВ. Данное ВВ применяется в породах средней крепости при средних водопритоках. Его работоспособность 360 см 3 ; бризантность 14 мм; водоустойчивость – средняя; плотность 1.1 г/см 3. Характеристики патронов: диаметр патрона 32 мм, длина патрона 250 мм, масса патрона 200г.

При проведении подзе6мных горных выработок основным является метод шпуровых зарядов. Шпуры в забоях с одной открытой поверхностью делят на врубовые, отбойные и оконтуривающие.

Врубовые шпуры, предназначенные для образования дополнительной поверхности обнажения в забое, взрывают первыми. Образуемое в результате взрыва зарядов врубовых шпуров углубление в забое горной выработки называют взрывным врубом или врубом.

Отбойные и оконтуривающие шпуры, заряды в которых взрывают после врубовых, предназначены для расширения врубовой полости и придания выработке проектного сечения.

Все существующие типы врубов можно разделить на две группы: наклонные и прямые врубы. Тип вруба выбирается после расчета глубины отбойных, оконтуривающих и врубовых шпуров. Для горно-разведочных выработок рекомендуется отдавать предпочтение наклонным врубам.

Возможность применения наклонного вруба проверяется по формуле:

В_л – линейный размер выработки в плоскости наклона врубовых шпуров;

b - угол наклона врубовых шпуров к поверхности забоя, зависящий от крепости пород и равный 65-75 0.

Из формулы видно, что использование наклонных врубов целесообразно при пощади поперечного сечения > 4 м 2

Оконтуривающие шпуры располагаются по периметру сечения под наклоном 80°-85° с выходом на контур. Располагаются на расстоянии от контура 0.1-0.2 м

Глубину шпура устанавливают в зависимости от крепости пород, размеров и формы площади забоя, мощности применяемых ВВ, принятой организации работ и применяемых средств механизации.

При деревянном креплении вертикальной выработки глубина отбойных шпуров определяется по формуле:

Т_Ц ' – общая продолжительность рабочих процессов проходческого цикла, выполняемых в течении рабочих смен. Т_Ц ' = 12 ч.

К_П – число рабочих процессов, выполняемых последовательно в течении рабочих смен. К_П = 3, т.к. крепление выработки происходит с отставанием от забоя.

Т_ПЗ – затраты времени на подготовительно-заключительные операции при каждом процессе. Т_ПЗ ? 0,5 часа.

Но лучше принять количество шпуров равное 9 для упрощения взрывного цикла.

f - коэффициент крепости породы по М. М. Протодьяконову, f = 5.2; S_ВЧ = 1.5 м 2

N_Б - норма времени на бурение 1 м шпура, принимается по ЕНВ (с учетом коэффициентов на водоприток К₁ =1.33 ): N_Б =0.1 чел-ч.

? – коэффициент использования шпура; ? = 0.9

S_ВЧ – площадь поперечного сечения выработки вчерне; S_ВЧ = 1.5 м 2

N_УБ –норма времени на уборку 1 м 3 породы в плотном теле; принимается по ЕНВ (с учетом коэффициента на водоприток К₁ = 1.33): N_УБ = 2.2 чел-ч.

Nкр- норма времени на установку в выработке одной крепежной рамы; принимается по ЕНВ (с учетом коэффициента на водоприток К₁ = 1.33): Nкр = 2.07 чел-ч.

Глубина врубовых шпуров должна превышать глубину отбойных шпуров на 10-20%.

Удельный расход ВВ является одним из основных параметров, правильный выбор которого обеспечивает заданное качество взрыва при минимальных трудовых затратах и расходе материалов. Удельный расход ВВ зависит от физико-механических свойств пород, площади поперечного сечения выработки, свойств применяемого ВВ, способа взрывания, глубины и диаметра шпуров.

Снижение величины удельного расхода ВВ приводит к уменьшению коэффициента использования шпура, ухудшению дробления породы и неудовлетворительному оконтуриванию проектного сечения горной выработки, увеличение удельного расхода ВВ по сравнению с оптимальным усиливает разброс породы, нарушает устойчивость пород, окружающих выработку, ухудшает оконтуривание выработки.

Удельный расход ВВ определяется по формуле:

Где ? – коэффициент, учитывающий работоспособность применяемого ВВ, ?=525/X; 525 – работоспособность эталонного ВВ, см 3 ; X – работоспособность применяемого ВВ, см 3 ; X=360 см 3 ; f - коэффициент крепости по Протодьяконову; f =5.2; S_ВЧ – площадь поперечного сечения выработки вчерне; S_ВЧ =1.25 м 2 .

Величина заряда на забой (на один цикл) определяется по формуле:

где q = 2.96 кг/м 3 ; S_ВЧ = 1.25 м 2 ; ? = 0.9; ?_ОТБ = 1.68м.

Средняя величина заряда одного шпура определяется по формуле:

Смета на строительство скважин

Смета (сводный сметный расчет) определяет сумму затрат, необходимых для строительства скважины, и является основой для расчетов с заказчиком, заключения договоров между буровым и нефтегазодобывающим предприятиями.

Для составления сметы используются:

Строительные нормы и правила;

Сметные нормы и расценки, включающие в себя единые районные (местные) расценки;

районные нормы накладных расходов и нормы плановых накоплений:

Инструкция по составлению проектно-сметной документации на строительство нефтяных и газовых скважин.

Сводный сметный расчет содержит одиннадцать глав (разделов ), основная часть которых соответствует отдельным последовательным этапам строительства скважин:

1. Подготовительные работы к строительству скважины (глава 1) - связаны с подготовкой площадки для монтажа буровой установки, разборкой и сборкой трубопроводов и т.д.

2. Строительно-монтажные работы (глава 2) - Затраты на строительство и разбор вышки, привышечных сооружений, монтаж - демонтаж оборудования.

3. Бурение и крепление скважины (глава 3);

Так, в бурении к затратам, зависящим от времени, относят расходы на содержание и амортизацию бурового оборудования и инструмента; запасные части и материалы, расходуемые в процессе эксплуатации оборудования, содержание комплекта забойных двигателей, бурильных труб, энергию (электрическую двигателей внутреннего сгорания); воду техническую, буровые растворы и химические реагенты; специальный транспорт, а также транспорт, используемый для перевозки материалов, расходуемых в процессе эксплуатации бурового оборудования (глина, топливо, турбобуры, запасные части и т.д.).

Общая величина затрат, зависящих от времени, деленная на плановую продолжительность бурения скважины (без крепления), дает величину, называемую стоимостью суток (часа) бурения.

К затратам, зависящим от объема бурения (1м проходки), относится расход долот, износ бурильных труб. Их определяют умножением количества расходуемого материала, например, долот на соответствующие расценки (стоимость единицы).

При креплении скважины к затратам, зависящим от времени, относятся оплата труда рабочих, содержание оборудования и амортизационные отчисления на него и др.

К зависящим от объема бурения относят расходы на обсадные трубы, цемент и т.д.

4. Испытание скважины на продуктивность (глава 4)

5. Затраты на промыслово-геофизические работы (глава 5) определяются в % от 3 и 4 разделов.

6. резерв на производство работ в зимний период (глава 6), определяющиеся в % от затрат по главам 1 и 2.

Сумма расходов по шести разделам определяют прямые затраты ( Зп ). Умножением объема работ на соответствующую расценку с добавлением затрат на транспортные услуги по каждой статье расходов, определяют сумму прямых затрат.

7. накладные расходы (глава 7) начисляются на сумму прямых затрат с учетом районной нормы накладных расходов (Z) в %.

Накладные расходы делятся на административно-хозяйственные и прочие.

К административно-хозяйственным расходам относятся: основная и дополнительная заработная плата руководящих работников, младшего обслуживающего персонала; отчисления на социальное страхование, командировочные расходы; подъемные и другие расходы, связанные с перемещением работников в другие районы; почтово-телеграфные, канцелярские расходы; затраты на содержание легкового транспорта, зданий и т.д.

К прочим накладным расходам относятся . дополнительная заработная плата и отчисления по социальному страхованию (оплата отпусков, времени выполнения государственных и общественных обязанностей, вознаграждение за выслугу лет); коммунальные расходы (содержание жилищно-коммунального хозяйства); содержание пожарной, военизированной и сторожевой охраны; затраты по охране труда и технике безопасности; расходы по подвозке рабочих к месту работы и обратно и т.д.

8. плановые накопления (глава 8). На сумму прямых и накладных расходов (затрат) начисляются плановые накопления (П), являющиеся прибылью предприятия от реализации скважины. Их норма (Н) колеблется от 8 до 30% в зависимости от условий ведения работ.

9. дополнительные затраты.

10. расходы на геолого-технический контроль

11. проектные работы

В результате составления сметы определяют сметную себестоимость и сметную стоимость (цену) скважины.

Сметная себестоимость строительства скважины представляет собой сумму затрат, связанных с проведением работ.

Сметная стоимость включает, кроме того, плановые накопления, являющиеся прибылью бурового предприятия, которую оно получает в результате сдачи законченной -с троительством скважины заказчику.

Общая сметная стоимость скважины составляет:

Ссм = С+ П = ( Зп + Зн + Зпр ) + П

С – сметная себестоимость скважины.

Подробно затраты на строительство скважины определяются путем составления сметно-финансовых расчетов по главам (разделам) сметы (шесть расчетов).

1. объем буровых работ в сметных ценах;

2. накладные расходы основных, вспомогательных и подсобных производств (смета накладных расходов), в том числе административно-хозяйственные расходы и прочие накладные расходы;

3. свод затрат по строительству скважин.

Смета на строительство скважины определяет сумму затрат, необходимых для выполнения этих работ. Ее составляют на основе технического проекта скважины, отражающего объемы отдельных работ, конструкцию скважины, технологию и организацию бурения, плановую скорость бурения. Также при составлении сметы используют сборники сметных норм – ЭСН (элементные сметные нормы), ЕРЕР (единые районные единичные расценки на строительство скважин), единые и местные цены на материалы и оборудование, транспортные тарифы, районные нормы накладных расходов и нормы плановых накоплений.

Затраты на строительство скважины определяют составлением шести сметно-финансовых расчетов.

1) на подготовительные работы к строительству скважин (1-й расчет),

2) строительство и разборку вышки и привышечных сооружений (2-й расчет),

3) на монтаж и демонтаж оборудования (3-й расчет),

Они рассчитываются методически аналогично:

З_i - затраты на строительство поIой статье, руб ;

О_i - физический объем работ по i- й статье;

г_i - расценка за единицу работ по i- й статье, руб ;

М - количество грузов, приходящихся на единицу работ, т;

С_r- стоимость транспортирования 1 т грузов на предусмотренное проектом расстояние, руб ;

г_р - расценка ЕРЕР за разборку в расчете на единицу работ, руб ;

г_в - расценка стоимости возврата материалов на единицу работ, руб.

4) Затраты на бурение (расчет 4)

5) крепление скважин (расчет 5)

Эти затраты группируются на.

- затраты, зависящие от времени З_В = ∑ г * Т (пропорциональные суткам бурения и крепления)

Т – продолжительность бурения.

К затратам, зависящим от времени, относятся расходы на оплату труда буровой бригады; содержание бурового оборудования и инструмента; амортизацию бурового оборудования, запасные части и материалы расходуемый в процессе эксплуатации бурового оборудования, содержание забойных двигателей, энергия ( электро. двиг. внутреннего сгорания), воду и химические реагенты, транспорт используемый для перевозки материалов расходуемых в процессе эксплуатации бурового оборудования (глины, топливо, турбобуры, запчасти и т.п.)

- затраты, зависящие от объема проходки З_ОП = ∑М * Ц (глубины и диаметра)

М – количество расходуемого под определенную колонну материала

Ц – цена за единицу

К затратам, зависящим от объема бурения (1 м проходки), относятся расход долот, износ бурильных труб и др.

Затраты по каждой позиции (зависимые от времени и от объема) суммируются по колоннам. Количество расходуемых материалов определено в техническом задании на строительство скважин.

6) Затраты на испытание скважины (6-й расчет)

Слагаются из затрат на оплату труда бригады по испытанию, содержанию и амортизации оборудования, износа инструмента, энергию, воду и транспорт.

Задача №1

Расчет параметров буровзрывных работ

А. Общие положения и исходные данные

Расчет параметров буровзрывных работ производится на основе учета важнейших технологических характеристик взрываемых горных пород и условий осуществления выемочно-погрузочных работ, к которым прежде всего относятся основные параметры применяемых при погрузке взорванных пород экскаваторов.

Далее в отчёте приводятся исходные данные для конкретного варианта, включая данные о свойствах пород и принятом диаметре бурения.

Б. Оценка взрываемости горных пород и выбор типа ВВ

1. Категория пород по взрываемости оценивается по величинеэталонного удельного расхода ВВ (при использовании аммонита ЖВ или граммонита 79/21) в соответствии с методикой В.В. Ржевского [1], базирующейся на учете объективных данных о свойствах горных пород:

где ?_сж. ?_сдв. ?_раст – пределы прочности пород на одноосное сжатие, сдвиг и растяжение, МПа;

? – плотность пород, кг/м 3 .

В соответствии с установленной величиной q_э по табл. 11приложения устанавливается категория (класс) породы по взрываемости. С учетом категории пород по взрываемости и степени их обводненности по табл. 1.приложения или на основе лекционного материала производится выбор соответствующего типа ВВ (в табл.1 слабым породам соответствуют породы легко- и средней взрываемости, породам средней крепости – трудновзрываемые и породам крепким и весьма крепким – весьма трудно - и исключительно трудновзрываемые).

2. Расчет величины проектного удельного расхода ВВ. Производится по выражению:

где k_вв – переводной коэффициент от эталонного ВВ к ВВ, принятому студентом выше (табл.13приложения);

k_д – коэффициент, учитывающий требуемою степень дробления породы. При расчетах его величину возможно принимать в соответствии с таблицей:

Категория пород по взрываемости

где Н_у – высота уступа, м (принимается из условия задания по данной работе).

В. Определение параметров взрывных скважин

1. Длина скважины определяется по выражениям:

при наклонных скважинах L_c = ;

где Н_у – высота уступа, м;

? – угол наклона скважины к горизонту, град;

l_п – глубина перебура, м.

где d_c – диаметр скважины (заряда), м.

Меньшие значения l_п принимаются в легковзврываемых породах и при применении наклонных скважин, а большие – в трудновзрываемых породах и при вертикальных скважинах.

При выборе расположения скважин предпочтение следует отдавать наклонным скважинам. В легковзрываемых породах допустимы вертикальные скважины.

Г. Расчет параметров расположения скважин на уступе

и величины заряда ВВ в скважине

1. Определение величины линии сопротивления по подошве уступа (W ). ВеличинаW зависит в основном от категории пород по взрываемости и от диаметра скважин (зарядов). При расчетах величинуW можно принимать, исходя из следующих соотношений:

I– категория пород по взрываемостиW =(45?55)d_c ;

II- категория пород по взрываемостиW = (40?45)d_c ;

III- категория пород по взрываемостиW = (35?40)d_c ;

IV- категория пород по взрываемостиW = (30?35)d_c ;

V- категория пород по взрываемостиW = (25?30)d_c .

2. Определение расстояния между скважинами в ряду (а )

где m – коэффициент сближения скважин (m = ).

Величину m можно принимать в зависимости от угла между линией откоса уступа и указанным в исходных данных направлением максимальной скорости упругих волн в массиве (?_ув ), которое соответствует направлению минимальной частоты трещин, т.е. направлению большой оси зоны дробления породы вокруг заряда. При расчетах можно принимать:

при 30 о ?_ув 60 о – m = 0,95-1,05.

3. Определение расстояния между рядами скважин (b ):

при наклонных скважинах можно принимать b =W ;

при вертикальных скважинах b = (0,85?1,0)W .

4. Расчет величины заряда ВВ в скважине

где V_с – объем части массива, взрываемого зарядом одной скважины, м 3 :

q_п – проектный удельный расход ВВ, кг/м 3 .

5. Проверка величины заряда ВВ по вместимости скважины (Р )

где р – вместимость 1м скважины, кг/м;

l_зар – длина заряда ВВ в скважине, м.

Вместимость 1м скважины

где d_c – диаметр скважины, м;

–плотность используемого ВВ, кг/м 3 .

Длина заряда ВВ в скважине

Вместимость скважины должна быть равна или близка расчетной массе заряда. Если они существенно отличаются друг от друга, то привести их в соответствие возможно за счет некоторого увеличения или уменьшения размеров сетки скважин (а ? b ) или за счет рассредоточения заряда ВВ по высоте и уменьшения в результате его массы (по материалам лекций).

6. Выбор формы сетки скважин

Количество рядов скважин при расчетах предварительно возможно принимать, исходя из общей ширины взрываемого блока (Ш_вб ) в пределах 15-30м.

Форму сетки скважин следует принимать в соответствии с величиной угла ?_ув. при ?_ув = 60-90 о и ?_ув =0-30 о наилучшей будет шахматная форма сетки, а при ?_ув от 30 о до 60 о – прямоугольная.

7. Определение выхода горной массы с 1м скважины. Примерное его значение вычисляется по выражению:

где V_c – объем горной массы, взрываемой зарядом одной скважины, м 3 .

8. Объем взрываемого блока целесообразно принимать соответствующим месячной производительность экскаватора:

Среднемесячную производительность экскаватора (при условии его работы по непрерывной рабочей неделе с учетом затрат времени на ремонты и пр.) при расчетах возможно принимать примерно в следующих объемах:

9. Определение объема буровых работ (V_б ) для обуривания подготавливаемого к взрыву блока и количества скважин на блоке (n_c ):

10. Определение общей массы заряда, необходимой для взрывания блока:

11. Выбор схемы короткозамедленного взрывания (КЗВ) и определение времени замедления.

При легко - и средневзрываемых породах рекомендуется принимать порядную или диагональную схему КЗВ, а для трудновзрываемых пород – диагональную схему. При взрывании со сбросом породы в выработанное пространство при бестранспортной технологии необходимо использовать только порядную схему взрывания.

Время замедления должно определяться, в соответствии с свойствами горных пород:

Iкатегория пород по взрываемостиt_зам = 55-70мс;

IIкатегория пород по взрываемостиt_зам = 45-55мс;

IIIкатегория пород по взрываемостиt_зам = 35-45мс;

IVкатегория пород по взрываемостиt_зам = 25-35мс;

Vкатегория пород по взрываемостиt_зам = 20-25мс.

В соответствии с принятым t_зам выбираются средства короткозамедленного взрывания.

Д. Построение паспорта буровзрывных работ

1. В соответствии с установленными параметрами скважинных зарядов, параметрами их расположения на уступе и принятой схемой короткозамедленного взрывания приводится графическое представление параметров буровзрывных работ – строится паспорт БВР.

Паспорт БВР вычеркивается на отдельном листе формата А4 в масштабе от 1:200 до 1:350 (в зависимости от высоты уступа) в профиле и плане с нанесением численных значений всех установленных параметров (рис.1).

Паспорт сопровожда-ется помещаемой на этом же листе таблицей. В ней приво-дятся все другие данные по проекту взрыва, которые не могут быть показаны графи-чески (категория пород по взрываемости, тип ВВ, его удельный расход, масса заря-да и др.).

Основные параметры буровзрывных работ