Автор перевода с англ: Макеев И.Н.
Источник:Coalage
SDI открывает новые горизонты разработке стволов и стабилизации пород, Стив Фискор, главный редактор.
Достижения в технологии разработки стволов сокращают сроки и затраты для руководителей угольных шахт. Стволы служат для различных целей при добыче подземных ископаемых. Они в основном используются для вентиляции и транспортировки людей и материалов. Другое использование включает применение стволов для выдачи угля на поверхность, а стволы меньшего диаметра применяются для обслуживающих трубопроводов, системы водоотлива и как запасной выход.
Одна из наиболее популярных методик в разработке стволов, разработка слепых стволов, используется как технология обратной циркуляции. Объедененные Проходчики Стволов (SDI) лидируют в использовании разработок слепых стволов; за последние 25 лет компания накопила значительный опыт.
В качестве последних приобретений SDI расширили свои возможности, которые теперь включают в себя инженерно-геологическое подкрепление. В 2006 году, Скотт Кайгер и Чарли Риггс, выходцы из западной Пенсильвании, приобрели SDI через собственные геотехнические фирмы, Coastal Drilling East. В то время SDI была холдинговой компанией North American Drillers и Zeni Drilling. Сейчас, SDI это холдинговая компания North American Drillers, Zeni Drilling и Coastal Drilling East.
Приобретение дало доступ SDI к группе геотехнических инженеров и рабочих, способных вместе повысить качество услуг, которые оказывает SDI. Например, геотехнические подразделения Coastal Drilling East осуществляют предварительный отбор пород для сооружения ствола и у них также есть подразделение сопряжения, которое стало еще более важным для лавы угольных шахт.
SDI считает себя подземной строительной компанией-одной из тех, кто находится в уникальном положении, для предложения стволов как больших, так и малых диаметров, с соответствующим обогащением пород и стабилизацией, чтобы минимизировать поверхностные и слоевые риски. Она, как правило, проходит стволы величиной 20 футов в диаметре и глубиной, приближающейся к 2000 футов. Благодаря своему опыту в разработке месторождений угля, у компании есть также глубокое понимание нормативных требований, с которыми сталкиваются руководители подземных шахт.
Технология слепого ствола
Проходка слепого ствола предлагает несколько преимуществ по сравнению с технологией обычной проходки. Процесс автоматизирован. Используется команда из трех или четырех человек, все работы проводятся с поверхности. Никто не входит в ствол во время разработки. Аналогичным образом, SDI не требуется доступ к устью выработок. В зависимости от геологических условий, возникающих в процессе бурения, обычно темпы гораздо быстрее, чем при обычной операции проходки стволов.
SDI разработала скважины большого диаметра, которые применяются в Аппалачских месторождениях угля и усовершенствовала свои методы с течением времени. Теоретически, технология не имеет предела в достижении глубины. «Что касается бизнеса разработки стволов и данного метода, то SDI успешно завершает эти проекты в США с 1980 годов,» сказал Тим Брунер, менеджер проекта строительства стволов SDI. «Мы добиваемся такой проходки для добычи за счет бурения по пласту угля, удаляя все включения, и устанавливая обсадную трубу. Когда шахтеры добираются до ствола, у них есть вентиляция, в которой они нуждаются.
Установка для бурения стволов имеет поворотный стол, подключенный к развертке основания (или режущего инструмента) по тяжелой удвоенной стенке или «бурильной колонне». Поворотный стол обеспечивает крутящий момент поворота или действия для разворота. Для создания потока, ствол наполняется водой, которая имеет постоянный уровень на протяжении всей разработки ствола. Вода заполняет оба ствола и пологая бурильная колонна создает два независимых столба воды.
Сжатый воздух закачивается в водную колонну бурильного перемещения жидкостей и создает более легкий столб. Тяжелая толща воды внутри ствола нажимает вниз через разрабатываемую поверхность ( в нижней части вала). Затем воду пропускают через небольшое отверстие, называемое “pick-up”, на основании, которое вытесняет легкий столб воды в бурильную колонну. Перемещение легкой жидкости в бурильной колонне является результатом восходящего потока или «обратной циркуляции». Объем жидкости вытесняется, как правило от 2000 до 3000 галлонов в минуту, создает огромный вакуум в точке pick-up, которые буквально высасывает включения из поверхности.
Обратная циркуляция поддерживается, обеспечивая постоянный уровень воды в стволе, который оказывает понижающее давление для потока и добавляет концентрированное пониженное давление в боках ствола. Концентрированное давление снижает потенциал смещения или перемещения окружающих слоев ствола, и в свою очередь повышает общую стабильность системы.
«МЫ первопроходцы технологии слепого бурения в горнодобывающей отрасли», сказал Брунер. « SDI продолжает вносить свои изменения. Мы проектируем и изготавливаем все наши режущие головки. Мы стремимся сделать более эффективные и более серьезные достижения в области индивидуальных резцов, которые мы используем».
Как только заканчивается разработка, в стволах обычно устанавливаются линии для водолива. В зависимости от применения и обеспечения максимальной эффективности финальные линии могут быть из стали, бетона или композитного материала. «Большинство шахт предпочитают стальные корпусы, которые имеют несколько преимуществ», сказал Брунер. «Нет водных колец и втулки, которые гарантируют водонепроницаемость. Стоимость становится недоступной для стволов большого диаметра. Большие стволы это обычно конкретные линии.
Темпы разработки стволов зависят от диаметра и геологических условий. Для стволов диаметром от 8 до 10.5 футов, которые занимают подавляющее большинство, SDI может завершить 500 – 800 футовые стволы от четырех до шести месяцев. Для стволов диаметром от 12 до 15 футов, темпы разработки составляют от пяти до семи месяцев.
Совсем недавно, Брунер сказал, что он видит бизнес в основном за счет изменения нормативных требований, предъявляемых к отрасли в эти дни. «Мы видим, больше активности в большом диаметре из–за необходимости выработки для дополнительной вентиляции», говорит Брунер. «Мы также завершили несколько вторичных проектов, которые требовались в рамках чрезвычайного плана компаний».
По закону, Шахтная Безопасность и Здоровье Администрации (MSHA) требует наличие на каждой шахте наличие Чрезвычайного Плана Реагирования (ERP) на местах. «МЫ можем помочь с ERP,» сказал Брунер. «У SDI есть оборудование, которое доступно в любой момент для начала и работы с горноспасательными проектами. В настоящее время сохраняется ряд угольных компаний в восточных бассейнах, которые подписали контракт на спасение. «Если что-то произойдет, крупный обвал, затопление, захват, и т.д., SDI будет немедленно оповещено, приедет на место и пройдет аварийную скважину , чтобы дать воздух шахтерам, находящимся в ловушке, или просверлить достаточно большое отверстие, чтобы спасти шахтеров, которые там находятся.
Время является важным фактором для проекта слепого бурения стволов. Очевидно, SDI может завершить эти проекты задолго до добычи, потенциально избегая задержек и заторов в выработке,говорит Брунер.
Повышение диаметра бурения
SDI стремится к расширению своих возможностей для того, чтобы контролировать затраты, повысить эффективность и сократить графики строительства для своих клиентов. «Мы всегда ищем способы для того, чтоб проходить больше и глубже», сказала Брунер. « Наши возможности повышения диаметра предлагаются шахтам в нескольких вариантах для удовлетворения потребностей производства».
Разработка повышения диаметра ствола требует доступа к нижней части ствола для подключения расширителя головы к буровой штанги, а также для удаления шлама. SDI разрабатывает стволы с использованием технологии увеличения диаметра,, которые осуществляются более быстрыми темпами и требуют меньшего количества персонала для раскопки».
«Мы предоставляем поверхностные и подземные установки, которые повышают диаметр участками», - сказал Брунер. «Помехи для окружающих пород сведены к минимуму и мы можем сократить перерывы в движении и оказании услуги».
В связи с вышеупомянутыми приобретениями, SDI реализовал взаимодействие технологии стабилизации пород и другие возможности, такие как хорошо сопряжение. Coastal Drilling East изначально задумывалась как гражданская фирма. Благодаря связи с SDI были открыты новые возможности в угольном бизнесе.
“Геотехническое подразделение Coastal’s является специальносй геотехнической строительной компанией, это значит, что она имеет дело со всеми видами улучшений пород, ьтаких как предварительной исследование пород для стволов, цементация слабых почв, утечки воды в шахту, и т.д.», сказал Дин Диберт, проект менеджер геотехнического строительства. SDI. «В разработках мы получаем все типы работ сохранения земли, опалубочные системы, основные работы для дробилок и конвейерных систем. Для сложных геологических условий, мы предлагаем решения для шахт от укрепления пород до основного поддержания.
Основой любой подземной разработки является возможность контролировать подземные слои, в которых будет вестись разработка. Для большинства разработок стволов, которые требуют некоторого типа программы предварительного исследования пород, SDI обладает уникальными возможностями для самостоятельного выполнения и стабилизации пород и разработок стволов, которые обеспечивают оптимальную эффективность и наибольшее уменьшение риска для наших клиентов.
«SDI обладает знаниями, технологиями и оборудованием для решения первоначального риска, предоставляя нашим клиентам 100% увереность», сказал Диберт. «Другим подрядчикам, возможно, придется пойти третьей стороной, для которой потребуется много времени».
У Coastal также есть подразделение сопряжения», сказал Диберт. «Очевидно, что скважины должны быть сопряжены до того как лава пройдет через эти области. Сейчас шахты тратят значительные ресурсы на поиск и подключение газовых скважин».
Технические возможности SDI, для нахождения заброшенных скважин, хорошо подтверждены на всем протяжении северо-центральной части Западной Вирджинии и юго-западной Пенсильвании. Компания имеет специализированное оборудование и прикладные знания. Здесь есть буровые установки, рассчитанные на 225.000 футов и 5000 футов, и персонал, обученный восстановлению труб и фрезерным методам.
Окончательные работы передовых разработок всегда были основным пунктом продажи для SDI. «Мы стремимся стать настоящим ключом компаний, когда речь идет о подземных доступах и геотехнических конструктивных решениях», говорит Брунер. «Лидеры отрасли используют опыт планирования SDI для реализации годового и долгосрочного планирования, которые приносят эффективность в бюджет капитальных расходов. Работая с одним подрядчиком, мы имеем возможность наблюдать за проектом ствола от верхних секций до финальной разработки». Работы по разработке или спасательные операции, SDI может помочь угольным руководителям удовлетворить их потребности и работать более эффективно.