Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов

Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов

На підставі аналізу методів контролю вертикальності шахтних стволів, які проходяться бурінням, установлено, що найбільш часто використовувані у вітчизняній практиці геометричні методи забезпечують точність проходки, достатню для використовування стволів лише другорядними....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автори: Беженцев, В.И., Дроздова, Н.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2009
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15922
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов / В.И. Беженцев, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 25-34. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-15922
record_format dspace
spelling irk-123456789-159222013-02-13T03:09:55Z Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов Беженцев, В.И. Дроздова, Н.А. На підставі аналізу методів контролю вертикальності шахтних стволів, які проходяться бурінням, установлено, що найбільш часто використовувані у вітчизняній практиці геометричні методи забезпечують точність проходки, достатню для використовування стволів лише другорядними. Based on the analysis of methods to inspect straightening ofmine shafts deepened by drilling it is determined that geometrical methods most frequently used in the national practice ensure sinking operation accuracy sufficient for employing shafts as only secondary ones. 2009 Article Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов / В.И. Беженцев, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 25-34. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15922 622.1:622.241.54 ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description На підставі аналізу методів контролю вертикальності шахтних стволів, які проходяться бурінням, установлено, що найбільш часто використовувані у вітчизняній практиці геометричні методи забезпечують точність проходки, достатню для використовування стволів лише другорядними.
format Article
author Беженцев, В.И.
Дроздова, Н.А.
spellingShingle Беженцев, В.И.
Дроздова, Н.А.
Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
author_facet Беженцев, В.И.
Дроздова, Н.А.
author_sort Беженцев, В.И.
title Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
title_short Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
title_full Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
title_fullStr Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
title_full_unstemmed Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
title_sort обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate 2009
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15922
citation_txt Обзор методов маркшейдерского контроля при безлюдной проходке вертикальных стволов / В.И. Беженцев, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 25-34. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT bežencevvi obzormetodovmarkšejderskogokontrolâpribezlûdnojprohodkevertikalʹnyhstvolov
AT drozdovana obzormetodovmarkšejderskogokontrolâpribezlûdnojprohodkevertikalʹnyhstvolov
first_indexed 2025-07-02T17:17:07Z
last_indexed 2025-07-02T17:17:07Z
_version_ 1836556356641882112
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 25 УДК 622.1:622.241.54 ОБЗОР МЕТОДОВ МАРКШЕЙДЕРСКОГО КОНТРОЛЯ ПРИ БЕЗЛЮДНОЙ ПРОХОДКЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ Беженцев В. И., Дроздова Н. А. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) На підставі аналізу методів контролю вертикальності ша- хтних стволів, які проходяться бурінням, установлено, що най- більш часто використовувані у вітчизняній практиці геометрич- ні методи забезпечують точність проходки, достатню для ви- користовування стволів лише другорядними. Based on the analysis of methods to inspect straightening of mine shafts deepened by drilling it is determined that geometrical methods most frequently used in the national practice ensure sinking operation accuracy sufficient for employing shafts as only secondary ones. В Украине для бурения стволов используют установки УЗМТ-7.5, 8.5 и РТБ, основанные на принципе сплошного разбу- ривания породы шарошками по всему забою ствола, заполненно- го буровой жидкостью. Бурение начинают с передовой пилот- скважины глубиной на 10 м больше проектной, необходимой для последующего расширения. По окончании бурения полным сече- нием возводят постоянную крепь секционным способом. В ствол на бетонную подушку опускают фиксирующее звено крепи. На него последовательно наращивают секции высотой 15–20 м. За- крепное пространство по всей высоте заполняют цементным рас- твором. В основу современных методов проверки вертикальности бурения шахтных стволов положен общий принцип определения углов отклонения оси ствола от вертикали и дирекционных углов, Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 26 позволяющих ориентировать направление оси искривленного участка. В зависимости от способа измерения этих углов разли- чают геометрические и физические методы контроля. При гео- метрическом методе угол отклонения оси ствола от вертикали измеряют между тросом, соединяющим центры ротора и бурово- го снаряда, и отвесной линией, проходящей через центр шейки ствола. Физические методы контроля основаны на использовании таких эффектов, как гироскопический, гравитационный, инерци- альный, с автоматической регистрацией полученной информа- ции. Построенная по изложенному выше принципу классифика- ция современных методов определения искривлений шахтных стволов и скважин большого диаметра приведена на рис. 1. Рис. 1. Безлюдные методы маркшейдерского контроля про- ходки вертикальных стволов бурением В Украине искривление оси ствола при бурении измеряют в основном геометрическими методами, а размеры и форму гори- зонтальных сечений и состояние породных стенок ствола снима- ют звуколокационной аппаратурой. Геометрические методы подразделяют на световые, механи- ческие и оптико-механические. По данным ВНИМИ способ с применением светового сиг- нала был использован в 1958 году на шахтах № 5 и № 9 Львов- Оперативные методы маркшейдерского контроля Геометрические Физические Световой Механический Оптико- механический Звуколокационный Инклинометри- ческий Инерционный Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 27 ско-Волынского бассейна во время бурения стволов УЗТМ-6,2. Принцип измерений заключался в наблюдении прибором ПН-1 светового сигнала от аккумуляторной лампы, опускаемой на тро- се в буровую колонну, освобожденную от пульпы. Недостатками такого способа является большая трудоемкость и продолжитель- ность подготовительных операций (шесть смен), плохая види- мость сигнала на глубине свыше 200 м. При изготовлении мощной буровой установки УЗТМ-8,75, предназначенной для бурения стволов диаметром в проходке 8,75 м на глубину до 800 м, разработан комплект устройств для проверки вертикальности ствола механическим и оптико- механическим способами. Измерения производят на участке ме- жду ротором и точкой входа троса в буровую колонну. В оптико- механическом способе отклонение троса от вертикали определя- ют с помощью проектира направления, установленного над цен- тром ротора. При механическом способе проектируют отвесом центр ротора на верхний торец буровой колонны. Глубину ствола определяют по длине ведущей трубы и бурового снаряда. Данные методы контроля позволяют производить измерения в условиях заполненности буровой колонны раствором. Продолжительность проверки – одна смена. Вышеперечисленные устройства имеют ограниченное при- менение. Они приспособлены к тому или иному типу буровых установок, малопроизводительны и неэффективны при глубине более 300 м. В дальнейшем был разработан прибор ПМ-4, позво- ляющий контролировать вертикальность направления бурения стволов и скважин большого диаметра для всех действующих бу- ровых установок до глубины 1000 м. Проекциометр ПМ-4 представляет собой комплекс механи- ческих устройств (рис. 2) [1]. На поверхности маркшейдеры контролируют соосность ве- дущей трубы, ротора и форшахты теодолитами с осевых пунктов, расположенных на взаимно перпендикулярных осях. В случае потери осевых пунктов или отсутствия видимости между ними, могут производить измерения устройством «Вегор» [2]. Смеще- ние центра ротора относительно центра форшахты допускается не более 20 мм [1]. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 28 Рис. 2. Проекциометр ПМ-4: 1 – бобина; 2 – счетчик глуби- ны; 3 – трос; 4 – тренога; 5 – буровая вышка; 6 – дат- чик вертикали; 7 – башмак; 8 – буровая колонна; 9 – раздвижная платформа; 10 – центрирующее устрой- ство; 11 – шейка ствола; 12 – буровая жидкость; 13 – дополнительный груз; 14 – породная стенка ствола; 15 – буровой снаряд; 16 – пилот-скважина Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 29 Измерение отклонения оси ствола от вертикали производят при наращивании труб буровой колонны. ПМ-4 устанавливают на торце буровой трубы и опускают центрирующее устройство и дополнительный груз по колонне до бурового снаряда. Под боби- ной на тросе закрепляют датчик вертикали (микрометрический уровень). Наблюдения за положением центра бурового снаряда в забое производят относительно осей шейки ствола через интер- валы 90°, 180° и 270°. Среднее арифметическое из четырех прие- мов наблюдений соответствует центру контролируемого сечения. Допустимое отклонение оси буровой колонны от вертикали – 0,001 ее длины, согласно технической характеристике завода- изготовителя и инструкции [3]. Необходимое время для проверки вертикальности буровой скважины, например глубиной 440 м, составляет около одного часа. На рис. 3 показаны графики ис- полнительной съемки буровой колонны проекциометром ПМ-4. Геометрический метод контроля вертикальности бурения стволов применялся и за рубежом. Например, известна методика измерения кривизны двух стволов шахты «Беатрикс» в Голлан- дии, проводимых роторной установкой Хонигмана до глубины 530 м и диаметром 7,65 м, с точностью измерения 30 мм; в Гер- мании - на руднике им. Бернарда Кена - при проходке вентиляци- онного ствола диаметром 3 м и глубиной 560 м. Отклонение от оси ствола на глубине 400 м составило около 800 мм. Из физических методов контроля наиболее широкое распро- странение получили: звуколокационный, инклинометрический и инерционный. Звуколокационная станция «Донецк» была разра- ботана в 1960 г. кафедрой маркшейдерского дела ЛГИ в процессе исследований, направленных на применение электроакустики в маркшейдерских работах, и предназначена для съемки стенок шахтных стволов, заполненных промывочной жидкостью [4]. Станция представляет собой импульсный ультразвуковой лока- тор, определяющий контуры горизонтального сечения ствола. Прибор состоит из двух основных частей: пульта управления, размещенного в аппаратном отсеке каротажной машины, и изме- рительного снаряда, опускаемого на каротажном кабеле через блок-баланс в ствол. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 30 Рис. 3. Исполнительная съемка буровой колонны проекцио- метром ПМ-4: В – проектная вертикальная ось сква- жины; Г – горизонталь; 1 и 2 – фактическое положе- ние оси буровой колонны соответственно в верти- кальном и горизонтальном сечениях; X, Y – коорди- натные оси Для горизонтальной съемки каждого сечения измеритель- ный снаряд опускается на требуемый горизонт, и после успокое- ния его колебаний включается запись. Ошибка измеренных рас- стояний составляет ±2 % от измеренной длины, а магнитной ори- ентации сечения ±3°. Trofymov Viktor Rectangle Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 31 Станция «Донецк» использовалась в тресте «Спецшахтобу- рение» для определения состояния стенок стволов, проходимых РТБ, диаметром до 6 м. Дальнейшее развитие звуколокационного способа контроля привело к созданию станций «Шахтер» (1973 г.) и «Колибри» (1979 г.), которые дали возможность получения горизонтального и вертикального сечений ствола по двум взаимно перпендику- лярным профилям. Известны случаи применения звуколокационного способа контроля за положением стенок ствола и в зарубежной практике. В Германии при бурении ствола на руднике им. Бернарда Кена непрерывный контроль проведения ствола до глубины 250 м осу- ществляется ультразвуковым зондом, путем замера радиальных расстояний от зонда до стенок ствола через интервалы по направ- лению, равные 3°. Средняя квадратическая ошибка измерений при этом составила ± 2 % от измеренного расстояния. Инклинометрический способ контроля вертикальности стволов нашел применение за рубежом. Он позволяет получать первичную информацию в стволе или скважине, в частности в буровой колонне, и передавать ее по канату связи «забой-устье». Инклинометрическая система состоит из шахтного прибора и на- земной аппаратуры, обработки и регистрации данных измерений. Шахтный прибор содержит датчики первичных параметров, в ча- стности зенитного угла и азимута. Для определения координат центра контролируемого сече- ния инклинометр прокатывают по буровой колонне с поверхно- сти до бурового снаряда и обратно. После обработки результатов съемки колонны определяют координаты центра бурового снаря- да, которые принимают за центр контролируемого сечения. На- ходят применение встроенные инклинометры (в буровой снаряд, или нижнюю часть специальной буровой трубы). Они снабжены гироскопическим стабилизатором азимутального направления и выпускаются международной фирмой «Истмен Интернейшенл Компани». На съемку скважины глубиной 1000 м затрачивают около одного часа. Прибор оборудован автоматическим устрой- ством, печатающим координаты точек оси скважины и ее азимут в процессе съемки. Точность измерения, согласно техническим Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 32 характеристикам завода-изготовителя, соответствует 0,0001 глу- бины ствола. Инерциальные системы (ИС) предназначены для определе- ния координат движущихся объектов. Эти системы основаны на известном законе динамики Ньютона и свое название получили по названию координат, движущихся в пространстве равномерно и прямолинейно. При неравномерном движении или вращении относительно этих координат появляются силы инерции, которые измеряют инерциальные датчики. ИС применяются в Германии, Канаде и США для контроля стволов при проходке и эксплуата- ции. Некоторые результаты оперативного контроля вертикально- сти стволов, пройденных бурением в Украине, РФ и странах Ев- росоюза, приведены в таблице 1. Таблица 1 Характеристика стволов, пройденных бурением Шахта Буровая уста- новка Диа- метр ствола, м Глу- бина ствола, м Отклоне- ние ствола от вертикали, м Оператив- ный способ кон- троля 1 2 3 4 5 6 «Новогродовка» Л35 4,0 475 0,50 Отсутству- ет «Шахтерская- Глубокая» РТБ 2,6 900 2,00 Отсутству- ет «Кременная- Западная» РТБ 3,6 470 0,82 Отсутству- ет № 27/35-5 (скиповой ствол), «Павлоград- уголь» УЗМТ- 8,75 7,5 304 0,25 Механи- ческий (ПМ-4) № 18, «Основная» РТБ 2,1 205 1,10 Отсутству- ет Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 33 Продолжение таблицы 1 1 2 3 4 5 6 «Нововолынс- кая» № 5 УЗМТ- 6,2 6,2 218 0,32 Оптический № 4-21 «Донецкуголь» (до исправления кривизны) УКБ-3,6 3,6 101 1,00 Отсутству- ет № 4-21 «Донецкуголь» (после исправле- ния кривизны) УКБ-3,6 3,6 503 0,30 Оптический «Горняк» РТБ 4,0 440 0,70 Отсутству- ет «Родинская» Л-35 4,0 505 0,45 Механиче- ский (ПМ- 4) «Аютинская», Россия РТБ 2,6 530 3,00 Отсутству- ет «Беатрикс», Голандия Хониг- мана 7,6 530 0,10 Механиче- ский «Анджей УП», Польша Хониг- мана 7,6 530 0,10 Механиче- ский «София-коба», Болгария Хениг- наса 4,6 410 0,14 Гироскопи- ческий ВЫВОДЫ Маркшейдерский контроль проходки стволов бурением осуществляют в основном геометрическими методами и прибо- рами, разработанными ВНИМИ. Нормативный допуск отклоне- ния вертикальности оси ствола от проекта, установленный инст- рукцией [3] и заводом-изготовителем, составляет 0,001 его глу- бины. Это, согласно действующему нормативу, дает возможность использовать стволы, пройденные бурением, лишь для обще- шахтной вентиляции. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009 34 В развитых горнодобывающих странах в настоящее время вертикальность стволов, проходимых бурением, контролируют только физическими методами, с точностью измерения 0,0001 их глубины. Это дает возможность эксплуатировать стволы как об- щешахтные, многофункциональные выработки, оборудованные подъемными установками с жесткой армировкой, загрузочными и разгрузочными устройствами. СПИСОК ССЫЛОК 1. КД 12.06.203-2000 Маркшейдерские работы на угольных шахтах и разрезах. Инструкция: Утв. Минтопэнерго Украины 12.12.00. – Донецк: Изд-во «АЛАН», 2001. – 264 с. 2. Пат. 30836 Украины, МКИ (2006) Е 2107/00. Устройство «Ве- гор» для проверки подъемного оборудования шахт / Д.А. Бе- женцев, В.И. Беженцев, М.Г. Тиркель. № U 200713508; Заявл. 03.12.2007; Опубл. 11.03.2008, Бюл. № 5. 3. РД 07-603-03 Инструкция по производству маркшейдерских работ: Утв. Госгортехнадзор России 06.06.03. – Россия: изда- ние официальное «Госгортехнадзор России», 2004. – 118 с. 4. Аранович В.Б., Чумак В.К. Ультразвуковой локатор «Донецк» // Изд. высш. учеб. завед. Горн. журнал – 1970, № 11, С.13 – 17.

Схожі ресурси