CC BY
39
УДК 658.53; 622.233.43
DOI: 10.18303/2618-981X-2018-6-43-57
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ НОРМИРОВАНИЯ БУРОВЫХ РАБОТ ПРИ ПНЕВМОУДАРНОЙ ПРОХОДКЕ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ РОССИИ
Владимир Николаевич Карпов
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, научный сотрудник, тел. (383)205-30-30, доп. 153, e-mail: karpov@misd.ru
Владимир Владимирович Тимонин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, кандидат технических наук, зам. директора по научной работе, тел. (383)205-30-30, доп. 199, e-mail: timonin@misd.ru
Антон Игоревич Конурин
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, кандидат технических наук, научный сотрудник, тел. (383)205-30-30, доп. 316, e-mail: akonurin@yandex.ru
Андрей Константинович Ткачук
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)205-30-30, доп. 153, e-mail: tkachuk.184@yandex.ru
Приведен анализ проблем нормирования буровых работ при пневмоударном бурении взрывных скважин на отечественных горных предприятиях. Рассмотрены ключевые недостатки отечественной системы нормирования буровых работ с позиции несовершенства действующей нормативной базы, основанной на классификации горных пород по буримости. Предложены варианты определения местных норм выработки и времени для буровых бригад. Представлена схема спада производительности буровых работ при проходке каждой последующей скважины в малоабразивных, но прочных горных породах. На конкретных примерах обозначены проблемы, связанные с недостаточной продолжительностью мероприятий по нормированию буровых работ на горных предприятиях. Рассмотрены экономические аспекты спада производительности буровых работ на горных предприятиях. Приведен расчет себестоимости прямых затрат при бурении нескольких глубоких взрывных скважин одним пневмоударником и одним долотом. Рассмотрено изменение удельных затрат при проходке глубокой взрывной скважины за один и три рейса. Установлена необходимость учета и оценки технико-экономической целесообразности использования машин и инструмента при техническом нормировании на горных предприятиях после проходки как первой, так и последующих скважин с учетом потребления энергоносителей.
Ключевые слова: бурение, нормирование, документы, взрывные скважины, пневмо-ударник, долото, износ, себестоимость.
ANALYSIS OF THE STANDARDIZATION PROBLEMS OF DRILLING IN CASE OF PNEUMAUTIC BORING OF BLASTBOREHOLES AT RUSSIAN MINING ENTERPRISES
Vladimir N. Karpov
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091, Russia, Researcher, phone: (383)205-30-30, extension 153, e-mail: karpov@misd.ru
Vladimir V. Timonin
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091,
Russia, Ph. D., Deputy Director for Science, phone: (383)205-30-30, extension 199, e-mail: timonin@misd.ru
Anton I. Konurin
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091, Russia, Ph. D., Researcher, phone: (383)205-30-30, extension 316, e-mail: akonurin@yandex.ru
Andrey K. Tkachuk
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091, Russia, Ph. D., Senior Researcher, phone: (383)205-30-30, extension 153, e-mail: tkachuk.184@yandex.ru
The paper shows an analysis of the problems concerning standardization of drilling operations in case of pneumatic drilling of blast boreholes at national mining enterprises. The key drawbacks of the national standardization system of drilling are considered from the position of the current imperfect regulatory system based on the classification of rocks by drillability. Variants of definition of local norms of development and time for drilling crews are offered. A scheme of the decline in the productivity of drilling operations is presented for the penetration of each subsequent well in low-abrasive, but stable rocks. Specific examples indicate the problems associated with the insufficient duration of measures used to normalize drilling operations at mining enterprises. Economic aspects of the decline in productivity of drilling operations at mining enterprises are considered. The calculation of the direct costs when drilling several deep blast holes with one hammer and one chisel is given. The change in unit costs for drilling a deep blast hole for one and three rounds is considered. The need to take into account and assess the feasibility of using machines and tools in technical regulation at mining enterprises after drilling both the first and subsequent wells, taking into account the consumption of energy carriers, is established.
Key words: drilling, standardization, documents, blast boreholes, DTH-hammer, chisel, wear, productioncost.
Введение
На современном этапе развития техники большое внимание уделяется диагностике, оценке технического состояния и повышению надежной работы машин и агрегатов. При бурении скважин наиболее сложным объектом для диагностирования и повышения надежности является глубинное оборудование - в частности буровое долото [1-3]. Выбор оптимальных режимных параметров бурения позволяет увеличить надежность работы долота и энергоэффективность бурения в целом за счет уменьшения энергоемкости разрушения породы [4-5].
Нормирование буровых работ на горно-добывающих предприятиях является весьма трудоемким процессом, однако его автоматизация позволяет систематизировать электронную базу данных нормативов времени и, соответственно, повысить качество и оперативность процесса нормирования [6-7]. В основу системы нормирования буровых работ при пневмоударной проходке взрывных скважин на отечественных горных предприятиях заложена буримость горных пород, основанная на одноименной классификации.
Методы и материалы, результаты
Буримость измеряют затратой времени ? (мин) на «чистое» бурение единицы длины (1 п. м.) скважины конкретной моделью погружного пневмоударника и долота не имеющих предварительной наработки при установленном режиме бурения. В табл. 1 представлен фрагментиз действующего российского документа [8],предназначенный для нормирования буровых работ в рудниках.
Таблица 1
Основное (чистое) время бурения скважины пневмоударником при давлении сжатого воздуха 0,5 МПа
Тип пневмоударника
« 1 2 3 4 5
О К Л £ М-48 П-1-75 М-1900, МП-3 М-125 М-32К
О о с о к к ^ 9 о > и ю <Ц К Диаметр долота, мм
« 2 и 2 100- 110 125 155
м сР 1—1 ю Угол наклона скважины к горизонтали, град
£ О 5 к « от от от от от от от от от от от от от от от
0 +60 -60 0 +60 -60 0 +60 -60 0 +60 -60 0 +60 -60
до до до до до до до до до до до до до до до
±60 +90 -90 ±60 +90 -90 ±60 +90 +90 ±60 +90 +90 ±60 +90 -90
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Х От 5,56 6,71 7,31 6,11 7,31 7,91 5,51 9,01 9,71 7,96 9,55 10,34 8,6 10,32 11,18
До 6,80 8,1 8,9 7,3 8,9 9,5 9,1 11 11,9 9,65 11,58 12,54 10,44 12,53 13,57
Расчетное 6,20 7,4 8,1 6,7 8,1 8,7 8,3 10 10,8 8,8 10,7 11,4 9,52 11,4 12,4
По сути буримость является механической скоростью бурения 1 п. м. скважины (шпура) определенной категории горных пород. При этом, каждаяка-тегория вмещает в себя обширный список геологических наименованийруд и пород. В табл. 2 приведен пример горных пород Х категории согласно Единой классификации горных пород по буримости [9].
Таблица 2
Горные породы Х категории
Категория горных пород Горные породы
Х Апатитовая сахаровидная руда. Брекчии рудные. Граниты сильно выветрелые. Гипсо-ангидрид. Дуниты сильно выветрелые. Руды бурожелезняковые облитовые. Змеевики сильно выветрелые. Известняки мергелистые средней крепости. Конгломераты с глинистым цементом. Сланцы глинистые, кристаллические, слюдяные, серицитовые и талькохлоритовые, углистые и горючие. Сульфидные брекчевидные и сульфидно-медно-никелевые руды. Фосфориты слабо сцементированные желваковые. Церусситовые руды. Перидотиты сильно выветрелые. Песчаники с глинистым цементом
Важно отметить, что вещественное содержание горных пород,отраженное в названиях (табл. 2), характеризует скорее качественное, а неколичественное представление офизико-механических свойствах. Например, гранит карьера Борок г. Новосибирск, имеющий прочность 125 МПа и «шведский» гранит испытательного полигона AtlasCopco имеющий прочность 220 МПа будут иметь разную буримость при использовании одной модели пневмоударника и соответственно не могут располагаться в одной категории горных пород по буримо-сти [10, 11].
Отсутствие количественных показателей физико-механических свойств горных пород является одним из главных недостатков классификации горных пород по буримости и, соответственно,отечественной системы нормирования буровых работ в целом. Данное утверждение не ново, так в работе [12] на основании проведенных исследований установлено, что использование «длительности основного времени на бурение скважины» нецелесообразно применять в виде классификации горных пород, оставляя вариант практической реализации буримости лишь для нормирования буровых бригад. Ранее освещались как коренная проблема использования предложенной классификации, так и пути ее решения, которые заключаются в использовании смешанных классификаций горных пород, основанных на физико-механических свойствах горных пород и их буримости [13]. В России разработка и применение смешанных классификаций тесно связана с добычной проходкой глубоких нефтяных и газовых скважин вращательным способом бурения, где показатели физико-механических свойств горных породиспользуются для выбора типапородоразрушающего инструмента и режимовбурения, апоказатели буримости для нормирования труда буровых бригад [14].
В документах [8, 9, 15, 16], отображена существующая система нормирования буровых работ для пневмоударной проходки взрывных скважин на отечественных горных предприятиях. Важно отметить, что единственный документ где полновесно отображались вопросы определения норм выработки и времени при пневмоударной проходке скважин на открытых горных работах буровым станком «Урал-64», прекратил свое действие [9]. В действующем документе для нормирования буровых работ на карьерах отображены лишь алгоритмы проведения нормировочных работ при проходке скважин на станках шнекового и шарошечного бурения [15], однако это не означает что документ абсолютно не пригоден для пневмоударного бурения. Порядок проведения технического нормирования и требования к нему, а также расчетные формулы для определения сменных норм выработки и времени затрачиваемых на проходку взрывных скважин могут использоваться и при других способах бурения.
Анализ действующей нормативной базы в области нормирования буровых работ для пневмоударного бурения взрывных скважин и анализ ее практического использования на карьерах и в рудниках обозначил пассивный характер ее применения и отсутствие в ней адаптивных механизмов повышения производительности буровых работ. Таблицы с буримостью горных пород по их категориям (рис. 1), составляющие основной объем нормативных документов,
не используются ввиду ранее приведенных причин, а так же несоответствия их содержания применяемой технике (например, погружных пневмоударников). Так, из шести моделей пневмоударников, пять из которых разработаны в ИГД СО РАН (исключение П1-75, разработка Криворожского НИГРИ), три модели серийно практически не выпускаются. Из действующих моделей машин в серийном выпуске находятся М-32К и М-48, получившие на отечественных предприятиях новые обозначения и технические характеристики, уступающие ранним серийным образцам машин по энергетическим и ресурсным параметрам [17].
В современных условиях рыночной экономики отечественный рынок бурового оборудования насыщен десятками моделей погружных машин и инструмента, как отечественного, так и зарубежного производства. Месторождения полезных ископаемых России имеют уникальные составы физико -механических свойств вмещающих руд и пород. Поэтому разработка, модернизация и использование таблиц буримости по категориям горных пород определенными образцами буровых машин и инструмента для общего пользования лишено практического смысла. Это объясняется тем, что на механическую скорость бурения, при пневмоударной проходке скважин, влияет совокупность природных, технических и технологических факторов, имеющих свою конкретную оригинальную специфику для каждого из месторождений полезных ископаемых [18]. Так, высокую производительность буровых машин и инструмента в условиях одного бурового участка месторождения далеко не всегда удается перенести на близлежащий [10], не говоря уже о переносе передового опыта эксплуатации средств бурения на другие месторождения. Поэтому на карьерах и в рудниках повсеместно проводится техническое нормирование буровых работ, возможность использования которого прописана в действующей нормативной базе. Так, при внедрении на предприятиях более совершенной организации производства труда, технологии работы, оборудования, машин, повышающих производительность буровых бригад (выше чем это предусмотрено в единых нормах) путем технического нормирования предлагается вводить местные нормы [8]. При этом в документе отсутствуют какие-либо технико-технологические рекомендации по выбору рациональных режимов бурения, определению параметров, влияющих на качество очистки ствола скважины, периодичности заточки породоразрушающего инструмента, приработке погружных машин и др.
Выбор и учет технико-технологических параметров при проведении мероприятий по техническому нормированию буровых работ практически не производится, а время мероприятий не превышает 2-х рабочих смен для рудников и 3-х пробуренных скважин в течение рабочей смены для карьеров. Однако известно, что увеличение количества измерений ведет к повышению точности результатов, это в полной мере относится и к нормированию буровых работ. Для рудников при проходке глубоких взрывных скважин глубиной 50-60 метров мероприятия по нормированию целесообразно проводить до полного выполнения технологической задачи - пробуренной скважины, с учетом полного количества рейсов, пройденных в течение оперативного времени всех рабочих смен. В случае проходки скважины за один рейс должна проводиться оценка состоя-
ния породоразрушающего инструмента на предмет его абразивного износа и экономической целесообразности его повторного использования, к примеру, после заточки. Экономия горно-добывающих предприятий на заточке породо-разрушающих вставок буровых долот, а также на самих долотах (бурение до полного износа твердого сплава), напротив, приводит к повышению затрат, так как прохождение последующих рейсов глубоких взрывных скважин с не заточенным инструментом ведет к заметному спаду производительности буровых работ и, соответственно, повышению затрат на их выполнение [19-21]. В связи с этим, выполнение местной нормы выработки и времени, полученного по результатам технического нормирования первой скважины при бурении второй скважины с тем же пневмоударником и буровым долотом, имеющим износ ин-денторов порядка 30 %, в условиях однородного породного массива не представляется возможным. В этом случае определение местных норм выработки и времени для буровых бригад будет иметь следующие варианты: снижение сменной производительности буровых работ по результатам бурения двух скважин и бурение пневмоударником без замены и заточки инструмента двух скважин; применение прежней сменной нормы с использованием на каждую скважину одного долота; закупка заточного оборудования и использование одного долота на две скважины при минимальной потере производительности.
Нормирование буровых работ в рудниках не осуществляется с учетом полных затрат оперативного бурения на проходку всей скважины, в связи с чем результаты местного нормирования часто необъективны и нередко ведут к завышению норм выработки. Это происходит по следующим причинам: изменение средних показателей сетевого давления сжатого воздуха в тех сменах где нормирование не производилось; смена горно-геологических и горнотехнических условий; отсутствие учета времени вспомогательных операций (спускоподъем-ные операции при разборе буровой колонны после окончания проходки скважины, проходка скважины за несколько рейсов); спад производительности буровых работ (буримости), при их проведении на глубинах свыше 50 % от технологической длины.
В технической литературе нередко встречается утверждение, что при пневмоударной проходке взрывных скважин механическая скорость бурения практически не зависит от глубины буримой скважины. Данное утверждение в большей степени следует относить к карьерам, где при незначительной глубине буримых скважин (до 20 м) и увеличенных по длине, размерах буровых штанг (6-8 м), утечки в межштанговых соединениях минимальны. Исследования, проводимые в рудниках как на заре внедрения пневмоударного бурения в РФ [22], так и в настоящее время имеет немало обратных примеров. Так, практика экспедиционной работы ИГД СО РАН в Таштагольском руднике АО Евразруда в 2016 г. обозначила, что при проходке первой скважины на буровом станке БП100 новым пневмоударником П-160-5,5Ш (МХ) и долотом КНШ-160ШЗ по малоабразивному породному массиву прочностью 140 МПа в интервале глубин 30-56 м спад механической скорости бурения может достигать более 50 % при номинальном давлении воздуха 0,48 МПа [10]. Учитывая
то, что долото без заточки породоразрушающих элементов использовалось на буровом участке для проходки трех скважин, а погружной пневмоударник при бурении третьей скважины терял мощностные характеристики ввиду износа ответственных деталей системы воздухораспределения, его дальнейшая эксплуатация продолжалась максимум в течение первой смены для забурки ствола скважины, т. е. первые 1-2 метра. В период проведения экспедиционных работ норма выработки на предприятии составляла 7 п. м., что объясняется рассмотренными выше факторами.
На рис. 1 представлена схема спада производительности буровых работ при проходке каждой последующей скважины в малоабразивных, но прочных горных породах в случаях близких с приведенным примером.
Рис. 1. Местные нормы выработки для проходки глубокой взрывной скважины диаметром 160 мм, на буровом участке месторождения «№> по результатам бурения: А - первой скважины; В - двух скважин; С - трех скважин; D - четырех скважин
Из приведенного следует, что при техническом нормировании на горных предприятиях важно учитывать и оценивать технико-экономическую целесообразность использования машин и инструмента после проходки как первой, так и последующих скважин с учетом потребления энергоносителей. В табл. 3 приведены исходные данные для расчета себестоимости прямых затрат на проходку глубокой взрывной скважины диаметром 160 мм на станке БП100. В примечаниях (табл. 3) указаны источники исходных расчетных данных: ДП - данные предприятия; ДИ - фактические данные результатов исследований; ТХЗИ -технические характеристики завода изготовителя. Затраты на инструмент из расчета один пневмоударник и долото на три скважины в ценах 2016 г., показатели по амортизации станка БП100, воздуху взяты за более ранний период. Значительный расход воздуха при чистом бурении 26,9 м , обусловлен высокими расходными характеристиками пневмоударника - 14,9 м /мин при 0,5МПа, что
с расходом энергоносителей бурового станка на вращение и подачу става
-5
в 12 м /мин, определяет общий расход на чистое бурение.
Таблица 3
Исходные данные для расчета себестоимости прямых затрат на проходку буримой скважины диаметром 160 мм на станке БП100
№ Показатели Стоимость расходов, руб./п.м. Примечание
1 БП-100 (амортизация) 57 ДП
2 Пневмоударник П-160-5,5 Ш 255,4 ДИ
3 Коронки КНШ-160 123,3 ДИ
4 Штанга БП 33,5 ДП
5 Масло 3,2 ДП
Итого 472,4 -
Стоимость расхода энергоносителей с учетом технических характеристик станка БП100 и пневмоударника П-160-5,5 Ш
6 Воздух, руб./1000 м3 600 ДП
7 Техническая вода, руб./т 16,3 ДП
8 Затраты на воздух при бурении скважин с расходом - 26,9 м3/мин, руб./ч 968,4 ТХЗИ
9 Затраты на воздух при спускоподъемных операциях (без работы ППУ) с расходом -12 м /мин, руб./ч 504 ТХЗИ
10 Затраты на техническую воду при расходе 20 л/мин, руб./ч 19,5
11 Дизельное топливо - -
12 Электричество - -
Дополнительно
13 Зарплата бурильщика, руб./ч 620 ДП
В табл. 4 приведены результаты расчета технико-экономических показателей проходки одной взрывной скважины глубиной 56 п. м. в руднике Таштагол в 2016 г. Этот пример характеризует вторичную эксплуатацию пневмоударника и бурового долота (без заточки), т. е. проходка второй скважины.
Таблица 4
Результаты расчета технико-экономических показателей прохождения скважины пневмоударником П-160-5,5 Ш на станке БП100
ь Гм '1 '2 '3 Св1 Св2 Св Сж Сэ Сзп Сб С
1 107 36 0,23 0,12 0,35 99,3 116,2 215,5 6,8 222,3 217 472,4 911,7
5 57 52 0,02 0,22 0,24 8,6 213 221,6 4,6 226,2 148,8 847,4
10 50 47 0,015 0,25 0,26 6,4 242,1 248,5 5,1 253,6 164,3 890,3
15 47 37 0,07 0,26 0,33 30,2 251,7 282 6,4 288,4 204,6 965,4
Окончание табл. 4
Ь Ум ур ¿1 ¿2 ¿3 Св1 Св2 Св Сж Сэ Сзп С
20 42 36 0,048 0,29 0,33 20,7 280,8 301,5 6,5 308 209,5 989,9
25 38 34 0,038 0,32 0,35 16,4 309,8 326,3 6,9 333,2 221,9 1027,5
30 27 9,6 0,83 0,46 1,29 358,5 445,4 804 25,1 829,1 799,8 472,4 2101,3
35 35 32 0,03 0,35 0,38 12,9 338,9 351,9 7,4 359,3 235,6 1067,3
40 31 27 0,058 0,4 0,45 25 387,3 412,4 8,9 421,3 283,9 1177,6
45 29 24 0,088 0,43 0,51 38 416,4 454,4 10,1 464,5 321,1 1258
50 25 20 0,125 0,5 0,62 54 484,2 538,2 12,1 550,3 387,5 1410,2
56 23 5 1,95 0,54 2,49 842,4 522,9 1365,3 48,5 1413,8 1543,8 3430
Средние показатели основных затрат на бурение 460,1 12,3 472,4 394,8 472,4 1339,7
Примечания: Ь - контрольный участок пути, м; Ум - механическая скорость бурения, мм/мин; Ур - рейсовая скорость бурения, мм/мин; ¿1 - время вспомогательных операций, ч; ¿2 - время чистого бурения, ч; ¿3 - оперативное время бурения контрольного участка (¿1 + ¿2). Данные расчета себестоимости затрат на контрольных участках буримой скважины, руб ./п.м.: Св1 - затраты на воздух без работы ППУ; Св2 - затраты на воздух при чистом бурении; Св - общие затраты на воздух (Св1 + Св2); Сж - затраты на техническую воду; Сэ - общие затраты на энергоносители (Св + Сж);Сзп - затраты
на заработную плату бурильщика; Сб - затраты на буровое оборудование и смазочные материалы;С - себестоимость прямых затрат на проходку скважины Ь = 56 п. м.
Обсуждение
На рис. 2 приведена технико-экономическая диаграмма проходки скважины глубиной 56 п. м. рассмотренным комплектом бурового оборудования (табл. 3, 4). Резкий спад механической скорости бурения на участке А вызван спадом номинального давления сжатого воздуха на 0,1 МПа (до 0,48 МПа), что привело к аварийной ситуации (зашламовывание скважины) вызвавшей рост вспомогательных операций и перерасход энергоносителей при проведении спасательных работ. Нестабильность сетевого давления в течение рабочих смен - характерная проблема для многих рудников [10, 17]. Рост себестоимости затрат на бурение на последнем участке (56 п. м.) вызван операциями по разбору буровой колонны.
На рис. 3 представлены средние показатели основных затрат на бурение для трехвзрывных скважин, пробуренных одним пневмоударником П-160-5,5Ш (МХ) и одним долотом.
Из рис. 4 видно, что удельные показатели затрат на энергоносители - Сэ, при проходке второй скважины сравнялись с затратами на буровое оборудование и смазочные материалы - Сб. При проходке третьей скважины ввиду износа инденторов долота, утечек в межштанговых соединениях и износа ответственных деталей системы воздухораспределения погружной машины происходит катастрофический спад производительности буровых работ и перерасход энергоносителей, где наибольшие затраты приходятся на сжатый воздух.
Рассмотрим пример экономических потерь при бурении глубоких взрывных скважин в прочных и абразивных породахпри проходке скважины за несколько рейсов, вызвавший спад производительности на 27,5 %. На рис. 3 обозначены изменения средней себестоимости прямых затрат на проходку одной взрывной скважины за один и три рейса (в ценах 2015 г.), т. е. до спада производительности буровых работ и после. Пример основан на результатах проведенных исследований, полученных в ходе экспедиционных работ ИГД СО РАН на одном их отечественных рудников [10, 23]. На каждые 20 тыс. п. м. при проходке глубоких взрывных скважин за три рейса вместо одного, предприятие «8» несет экономические потери в размере 5 млн100 тыс. руб.
Ум,Ур, мм/мин
120 100 80 60 40 20 0
10
15
20 25 30 35 40 45 50 56
С, руб/п.м.
- 1600
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ь,п.м.
Рис. 2. Технико-экономическая диаграмма проходки взрывной скважины
1
5
С, руб/п.м. 2500
2000 1500 1000 500 0
т
С
оо
»/-Г
С
2 4
С
С
2 4
С
Г8 4Г
т
С
зп_
2 4
С
т т
С
00
631,6
Сэ С Сзп
2 4
С
Г4
т
С
3 № Скважин
Рис. 3. Себестоимость прямых затрат на бурение глубоких взрывных скважин
1
2
500
С, руб/п.м. Ьскв = Ьр = 50м
Сейчас / 1 Должно быть / 11 и
----
! Топ! Топ2 >Топ1 V | Топ2 к--.
Ьр1= 10м Ьр2 = 15м Ьрз = 25м , Топ, мин
Ьскв — Ьр1 + Ьр2 + 1_Д)3 = 50 м
Рис. 4. Удельные затраты на проходку 1 п. м. глубокой взрывной скважины 0 105 мм глубиной 50 п. м. за один и три рейса в течение оперативного времени
бурения скважины Тс
оп-
Топ - конкретный лимит времени в течении рабочих смен предназначенный для операций непосредственно связанных с проведением буровых работ на карьерах и в рудниках, установленный в ранее приведенной нормативной базе РФ
Этот пример, как и ранее приведенный характеризует остроту происходящего на горных предприятиях России, где за последнее десятилетие увеличение затрат на бурение возросло 2,5 раза. Это вызвано как организационно -техническими, так и технико-технологическими проблемами нормирования буровых работ на горных предприятиях. Последние будут рассмотрены в следующей работе авторов.
Заключение
Рассмотренный комплекс проблем в области нормирования буровых работ при пневмоударном бурении взрывных скважин обозначил острую необходимость в разработке нового единого документа по нормированию буровых работ на карьерах и в рудниках. Коренная основа такого документа должна иметь активный и гибкий методический аппарат, основанный на количественных данных современных способов и средств измерений по определению физико-механических свойств руд и пород, а также техники и технологии пнев-моударного бурения применительно к конкретным месторождениям полезных ископаемых [23]. Что позволит обеспечить прозрачность буровых работ и их объективную технико-экономическую оценку с позиции минимальной энергоемкость разрушения горных пород при максимальной стойкости породораз-рушающего инструмента при прохождении рейсов буримых скважин, что позволит перейти к рациональному нормированию буровых работ на горных предприятиях России.
Таким образом, из-за разницы в физико-механических свойствах горные породы одного вещественного состава практически всегда имеют разную бу-римость при использовании одной модели пневмоударника. В связи с этим, для нормирования буровых работ при пневмоударном бурении взрывных скважин необходимо:
1) мероприятия по нормированию проводить до полного выполнения технологической задачи - пробуренной скважины, с учетом полного количества рейсов, пройденных в течение оперативного времени всех рабочих смен;
2) в случае проходки скважины за один рейс должна проводиться оценка состояния породоразрушающего инструмента на предмет его абразивного износа и экономической целесообразности его повторного использования, например, после заточки;
3) выбор оптимальных режимных параметров бурового оборудования производить с учетом физико-механических свойств подсекаемых при бурении породных толщ, а выбор количества рейсов для проходки скважины - с учетом удельных затрат на энергоносители, буровое оборудование и смазочные материалы.
При проходке нескольких глубоких скважин одним инструментом в себестоимости бурения доля удельных затрат на энергоносители по сравнению с затратами на буровое оборудование и смазочные материалы существенно возрастает. При бурении последней скважины ввиду износа инденторов долота, утечек в межштанговых соединениях и износа ответственных деталей системы воздухораспределения погружной машины происходит катастрофический спад производительности буровых работ и наибольшие затраты приходятся на сжатый воздух. В связи с этим, при техническом нормировании на горных предприятиях после проходки как первой, так и последующих скважин необходимо производить учет и оценку технико-экономической целесообразности использования машин и инструмента с учетом потребления энергоносителей.
Работа выполнена в рамках проекта ФНИ № гос. регистрации АААА-А17-117122090003-2.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Казаченко Г. В., Басалай Г. А., Нагорский А. В., Шульдова С. Г., Ярмолинский В. К. Исследование процесса шнекового бурения часть 2. Производительность и методика расчета ее характеристик // Горная механика и машиностроение. - 2013. - № 3. - С. 53-60.
2. Панченко А. Е., Стрелковская А. В., Данилов А. К. Повышение надежности бурового долота // Международное научное издание Современные фундаментальные и прикладные исследования. 2017. - № 3 - (26). - С. 12-16.
3. Новосельцева М. В. Гидроимпульсный механизм бурильных машин для алмазного бурения горных пород // Современные наукоемкие технологии. - 2017. - № 6. - С. 72-76.
4. Бугаев В. Г., Ереско С. П., Бугаев И. В. Влияние режимных параметров на показатели эффективности процесса бурения скважин в мерзлых грунтах // Горное оборудование и электромеханика. - 2013. - № 9. - С. 16-21.
5. Герике П. Б. Актуальные проблемы диагностирования и оценки остаточного ресурса горно-шахтного оборудования // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2017. - № 5 (123). - С. 111-119.
6. Иванов Б. В. Нормирование и анализ эффективности выполнения буровых работ с применением современных автоматизированных систем измерения // Бурение и нефть. -2017. - № 4. - С. 56-59.
7. Кашапов Р. З. Организация системы нормирования на буровом предприятии с использованием информационных технологий // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. - 2018. - № 3. - С. 49-56.
8. Единые нормы выработки и времени на подземные очистные, горнопроходческие и нарезные горные работы. Часть I. Утверждено комитетом СССР по труду и социальным вопросам и ВЦСПС. Постановление № 326/20-93 от 31 декабря 1982 г.
9. Единые нормы выработки (времени) на бурение скважин на открытых горных работах предприятий угольной и сланцевой промышленности. Утверждены 30 октября 1980 г. -М., 1981. - 41 с.
10. Опарин В. Н., Тимонин В. В., Карпов В. Н., Смоляницкий Б. Н. О применении энергетического критерия объемного разрушения горных пород при совершенствовании технологии ударно-вращательного бурения скважин // ФТПРПИ. - 2017. - № 6. - С. 81- 04.
11. Atlas Sopco Rock Drilling Tools. Secoroc Down-the-hole equipment: Operators instruction and spare parts list down-the-hole hammers /Atlas Copco Secoroc AB, Fagestra, Sweden, 2002. - 23 p.
12. Танайно А. С. Сопоставление шкал классификаций горных пород по буримости // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2006. - № 3. - С. 34-38.
13. Голубинцев О. Н. Механические и абразивные свойства горных пород и их бури-мость. - М.: Недра, 1968. - 199 с.
14. Воздвиженский Б. И., Мельничук И. П., Пешалов Ю. А. Физико-механические свойства горных пород и влияние их на эффективность бурения - М.: Недра, 1973. - 240 с.
15. Постановление Госкомтруда СССР, Секретариата ВЦСПС от 15.10.1990 № 404/1894 «Об утверждении Межотраслевых укрупненных нормативов времени на открытые горные работы для предприятий горнодобывающей промышленности. Бурение».
16. Постановление Минтруда РФ от 21.04.1993 № 89 «Об утверждении Укрупненных нормативов времени на горнопроходческие и нарезные горные работы шахт и рудников горнодобывающей промышленности и в геологоразведке».
17. Eremenko V. A., Karpov V. N., Timonin V. V., Shakhtorin I. O., and Barnov N. G. Basic trends in development of drilling equipment for ore mining with block caving method, J. of Mining Science, 2015, Vol. 51, No. 6. - P. 1113-1125.
18. Oparin V. N., Timonin V. V., Karpov V. N. Quantitative estimate of rotary-percussion drilling efficiency in rocks // J. of Mining Science. - 2016. - Т. 52. № 6. - С. 1100-1111.
19. Bo Presson. How sharp rock drilling tools put money in the bank. Mining & construction. 2012, No.3. - P. 26-27.
20. Фокс Брайан и др. Бурение взрывных скважин на открытых горных выработках: издательУльфЛинде, Atlas Copco Drilling Solutions LLC, Garland, Texas, USA, 2011. - 274 с.
21. A - Z of DTH drilling / Halco Rock Tools. - 05.2016 - рр.76.
22. Емельянов П. М., Есин Н. Н., Зиновьев А. А., Семенов Л. И., Суксов Г. И. Машины для бурения скважин погружными молотками в подземных условиях. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1965. - 200 с.
23. Карпов В. Н. Методика проведения оценочных испытаний погружных пневмо-ударников в производственных условиях // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - 2016. - № 3. - Т. 2. - С. 74-80.
REFERENCES
1. Kazachenko G.V., Basalay G.A., Nagorsky A.V., Shuldova S.G., Yarmolinsky V.K. Investigation of the process of auger drilling Part 2. Performance and methods for calculating its characteristics [Issledovaniye protsessa shnekovogo bureniya chast' 2. Proizvoditel'nost' i metodika rascheta yeye kharakteristik] // Mining mechanics and machine building. - 2013. - No. 3. - P. 5360. [in Russain]
2. Panchenko A.E., Strelkovskaya A.V., Danilov A.K. Increase of reliability of a drill bit // International scientific edition Modern fundamental and applied researches [Mezhdunarodnoye nauchnoye izdaniye Sovremennyye fundamental'nyye i prikladnyye issledovaniya]. 2017. - No. 3 -(26). - P. 12-16. [in Russain]
3. Novoseltseva M.V. Hydroimpulse mechanism of drilling machines for diamond drilling of rocks // Modern science-intensive technologies [Gidroimpul'snyy mekhanizm buril'nykh mashin dlya almaznogo bureniya gornykh porod]. - 2017. - No. 6. - P. 72-76. [in Russain]
4. Bugaev V.G., Eresko S.P., Bugaev I.V. Influence of regime parameters on the efficiency indices of the process of drilling wells in frozen soils [Vliyaniye rezhimnykh parametrov na pokazateli effektivnosti protsessa bureniya skvazhin v merzlykh gruntakh // Gornoye oborudovaniye i elektromekhanika] // Mining equipment and electromechanics. - 2013. - No. 9. -P. 16-21. [in Russain]
5. Gerike P.B. Actual problems of diagnosing and estimating the residual resource of mining equipment [Aktual'nyye problem diagnostirovaniya i otsenki ostatochnogo resursa gorno-shakhtnogo oborudovaniya // Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta] // Bulletin of the Kuzbass State Technical University. - 2017. - No. 5 (123). - P. 111-119. [in Russain]
6. Ivanov B.V. Rationing and analysis of drilling performance with the use of modern automated measurement systems [Normirovaniye i analiz effektivnosti vypolneniya burovykh rabot s primeneniyem sovremennykh avtomatizirovannykh system izmereniya] // Drilling and oil. - 2017. - No. 4. - P. 56-59. [in Russain]
7. Kashapov R.Z. Organization of a system of rationing at a drilling enterprise using information technologies [Organizatsiya sistemy normirovaniya na burovom predpriyatii s ispol'zovaniyem informatsionnykh tekhnologiy // Problemy ekonomiki i upravleniya neftegazovym kompleksom] // Problems of Economics and Management of the Oil and Gas Complex. - 2018. -No. 3. - P. 49-56. [in Russain]
8. Uniform performance standards and time for underground clearing, tunnelling and cut mining opera-tions. Part I. It is approved by committee of the USSR on work and social problems and the All-Union Central Council of Trade Unions. The resolution No. 326/20-93 of December 31, 1982 [in Russain]
9. Edinye normy vyrabotki (vremeni) na burenie skvazhin na otkrytyh gornyh rabotah predpriyatij ugol'noj i slancevoj promyshlennosti. Utverzhdeny 30 oktyabrya 1980 goda. M., 1981 [in Russain]
10. Oparin V. N., Timonin V. V., Karpov V. N. & Smolyanickij B. N. (2017) Energy-based volumetric rock destruction criterion in the rotary-percussion drilling technology improvement FTPRPI, 81-104 [in Russain]
11. Atlas Sopco Rock Drilling Tools (2002) Secoroc Down-the-hole equipment: Operators instruction and spare parts list down-the-hole hammers. Atlas Copco Secoroc AB, Fagestra, Sweden
12. Tanajno A.S.(2006) Sopostavlenie shkal klassifikacij gornyh porod po burimosti.Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta,3, 34-38 [in Russian].
13. Golubintsev, O.N. (1968) Mekhanicheskie i abrazivnye svoistva gornykh porod i ikh burimost' (Mechanical Properties, Abrasiveness and Drillability of Rocks), Moscow: Nedra [in Russian].
14. Vozdvizhensky, B.I., Mel'nichuk, I.P., & Peshalov Yu. A. (1973) Fiziko-mekhanicheskie svoistva gornykh porod i vliyanie ikh na effektivnost' bureniya (Physical Properties of Rocks and Influence on Drilling Efficiency), Moscow: Nedra [in Russian]
15. Postanovlenie Goskomtruda SSSR, Sekretariata VCSPS ot 15.10.1990 N 404/18-94 "Ob utverzhdenii Mezhotraslevyh ukrupnennyh normativov vremeni na otkrytye gornye raboty dlya predpriyatij gornodobyvayushchej promyshlennosti. Burenie" [in Russian]
16. The resolution of Ministry of Labor of the Russian Federation from 4/21/1993 N 8 «About the ap-proval of the Integrated standards of time for tunnelling and cut mining operations of mines and mines of the mining industry and in geological exploration» [in Russain]
17. Eremenko V. A., Karpov V. N., Timonin V. V. & Shakhtorin I. O., & Barnov N. G.(2015) Basic trends in development of drilling equipment for ore mining with block caving method. J. of Mining Science, Vol. 51, No. 6, P. doi:10.1134/S106273911506037X
18. Oparin V.N., Timonin V.V.&Karpov V.N.(2016) Quantitative estimate of rotary-percussion drilling efficiency in rocks. J. of Mining Science. Vol. 52, No. 6,doi:10.1134/S1062739116061637
19. Bo Presson (2012) How sharp rock drilling tools put money in the bank. Mining & con-struction.No.3, 26 - 27.
20. Brian Fox (2011) Blasthole Drilling in Open Pit Mining. Garland Texas USA: Atlas Copco Drilling Solutions LLC .
21. A - Z of DTH drilling (2016) Halco Rock Tools - 05.2016 - рр. 76.
22. Yemelyanov P.M. &Yesin N.N., Zinovyev A.A., Semenov L.I., Suksov G.I. (1965) Cars for well-drilling by submersible hammers in underground conditions. Novosibirsk: Academy of Sciences of the USSR [in Russain]
23. Karpov V.N. Technique of carrying out of evaluation tests of submersible hammers in production conditions [Metodika provedeniya otsenochnykh ispytaniy pogruzhnykh pnevmoudarnikov v proizvodstvennykh usloviyakh // Fundamental'nyye i prikladnyye voprosy gornykh nauk]// Fundamental and applied questions of mining sciences. - 2016. - No. 3. - T. 2. -P. 74-80 [in Russain]
© В. Н. Карпов, В. В. Тимонин, А. И. Конурин, А. К. Ткачук, 2018
