Классификация горных пород по крепости и буримости

Крепость горной породы

Крепостью горной породы принято считать ее сопротивляемость разрушению. В 1926 г. профессором М.М. Протодъяконовым (стар­шим) все типичные горные породы были объединены в 10 категорий с подразделениями по крепости (табл.2.10).

 

Классификация горных пород проф. М.М. Протодъяконова

Таблица 2.10

Категория Степень крепости Породы Коэффициент крепости
I В высшей сте­пени крепкие породы Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты. Исключительные по крепости другие породы 20-25
II Очень крепкие породы Очень крепкие гранатовые породы. Кварцевый порфир, очень крепкий гра­нит, кремнистый сланец. Менее крепкие, нежели указанные выше кварциты. Са­мые крепкие песчаники и известняки 15-18
Ш Крепкие породы Кранит (плотный) и гранитовые породы, очень крепкие песчаники и известняки, кварцевые рудные жилы, крепкий конг­ломерат, очень крепкие железные руды 10-12
IIIa То же Известняки (крепкие), некрепкий гра­нит, крепкие песчаники, крепкий мра­мор, доломит, колчеданы 8
IV Довольно крепкие поро­ды Обыкновенный песчаник, железные руды 6
IVa То же Песчанистые сланцы, сланцеватые песчаники 5
V Средние породы Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и известняк, мягкий конгло­мерат 4
Va То же Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель 3
VI Мягкие породы Мел, уголь, твердый грунт 2-1,6
VII Мягкие Глина плотная, мягкий каменный уголь, глинистый грунт 1
VIII Землистые Песчанистые, глинистые слабосвязан­ные породы 0,6
IX Сыпучие Пески 0,5
X Плывучие Плывуны 0,3

Эта классификация основана на положении, что сопротивляе­мость горной породы любым видам разрушения (бурению различными

способами, взрыванию и др.), а также степень ее устойчивости при проведении в ней горной выработки (в том числе и скважины) могут быть выражены определенным числом - коэффициентом крепости пород /. Крепость горной породы - комплексная характеристика по­роды, определяемая целым рядом ее физико-механических свойств, оказывающих влияние на процесс ее разрушения при бурении. Кре­пость горной породы есть величина постоянная, не зависимая от спо­соба бурения. Ориентировочно коэффициент крепости / может быть принят равным 0,01 от предела прочности породы при одноосном сжатии.

Буримость горной породы

Совокупность физико-механических свойств горных пород опре­деляет их буримость, т.е. способность горных пород сопротивляться проникновению в них породоразрушающего инструмента.

 

 

Для определения категории горной породы по литологическому признаку в бурении используется классификационный ряд типичных представителей горных пород (табл. 2.11).

 

 

Таблица 2.11

Классификация типичных горных пород по буримости для вращательного меха­нического бурения

Категория буримости

Физико- механические свойства

Примерная механиче­ская ско- гшсть. м/ч

Породы

Твердость р * , Н/мм2 р **
1 2 3 4 5
I 100 - 30-23 Торф и растительный слой без корней. Рыхлые: лёсс, пески (не плывуны), супеси без гальки и щебня. Ил и иловатые грунты. Суглинки лессо­видные. Трепел. Мел слабый.
II 100-250 - 11-15 Торф и растительный слой с корнями или с небольшой примесью мелкой гальки и щебня. Супеси и суглинки с примесью до 20% мелкой гальки или щебня. Пески плотные. Суглинок плотный. Лёсс. Мергель рыхлый. Плывун без напора. Лед. Глины средней плотности. Мел. Диатомит. Каменная соль (галит). Железная руда охристая

· * Твердость по ДА. Шрейнеру.

· ** Объединенный показатель

 

 

Продолжение таблицы 2.11

1 2 3 4 5
III 250 2-3 5,7-10 Суглинки и супеси с примесью свыше 20% мел­кой кальки или щебня. Лёсс плотный. Плывун напорный. Глины. Алевролиты глинистые. Алевролиты глинистые, слабо сцементирован­ные. Песчаники слабо сцементированные глини­стым, известковистым цементом. Мергель. Из- вестняк-ракушечник. Мел плотный. Гипс. Ка­менный уголь слабый. Бурый уголь. Сланцы: тальковые, разрушенные, всех разновидностей. Марганцевая руда. Бокситы глинистые.
IV 500-1000 3,0-4,5 3,5-5,0 Галечник, состоящий из мелких галек осадочных пород. Мерзлые водоносные пески, ил, торф. Алевролиты плотные, глинистые. Песчаники глинистые. Мергель плотный. Неплотные из­вестняки и доломиты. Магнезит плотный. По­ристые известняки и туфы. Гипс кристалличе­ский. Ангидрит. Калийные соли. Каменный уголь средней плотности. Каолин. Сланцы: гли­нистые, песчано-глинистые, горючие, углистые, апевролитовые. Серпентиниты сильно выветре- лые, оталькованные. Апатит кристаллический. Железная руда мягкая. Бокситы.
V 1000-1500 4,5-6,75 2,5-3,5 Галечно-щебенистые грунты. Галечник мерзлый, связанный глинистым или песчано-глинистым материалом с ледяными прослойками. Мерзлые: песок крупнозернистый, дресва, ил плотный, глины песчанистые. Песчаники на известкови- стом и железистом цементе. Алевролиты, Ар­гиллиты. Известняки плотные. Мрамор. Доло­миты мергелистые. Ангидрит плотный. Камен­ный уголь твердый. Антрацит. Сланцы: клинбисто-слюдяные, слюдистые, хлоритовые, серицитовые. Филлиты. Дуниты, затронутые выветриванием
VI 1500-2000 6,75-10,1 1,5-2,5 Ангидриты плотные. Глины плотные мерзлые. Конгломерат осадочных пород на известковом цементе. Песчаники :полевош-патовые, кварце- во-известковистые. Известняки плотные, доло- митизированные, скарнированные. Доломиты плотные. Сланцы кварцево-серицитовые, квар- цево-слюдяные, кварцево-хлоритовые. Аргилли­ты слабо окремненные. Дуниты. Перидотиты. Амфиболиты. Тальково-карбонатные породы. Апатиты. Скарны. Гематито-мартитовые руды. Бурые железняки. Сидериты
VII 2000 10,0-15,2 1,9-2,0 Галечник изверженных и метаморфических пород. Щебень мелкий. Конгломераты с галькой (до 50%) изверженных пород на песчано- глинистом цементе. Песчаники кварцевые. До­ломиты весьма плотные. Окварцованные извест­няки. Фосфоритовая плита. Каолин ангальмато- лмтопый Опоки крепкие, плотные.

 

 

Продолжение таблицы 2.11

1 2 3 4 5
VII 2000-3000 10,1-15,2 1,9-2,0 Сланцы слабоокремненные: амфибол- магнетитовые, роговообманковые, хлорито- роговообманковые. Слаборассланцованные альбитофиры, кератофиры, порфиры, порфири­та, диабазовые туфы. Затронутые выветривани­ем порфириты. Крупно- и средне- зернистые затронутые выветриванием граниты, сиениты, диориты, габбро и другие изверженные породы. Пироксениты, пироксениты рудные. Кимберли­ты базальтовые. Скарны кальцитеодержащие авгито-гранатовые. Кварцы пористые (трещино­ватые, ноздреватые, охристые). Бурые железня­ки ноздеватые, пористые. Хромиты. Сульфид­ные руды. Мартито-сидеритовые и гематитовые руды. Амфибол-магнетитовые руды. Аргиллиты кремнистые.
VIII 3000-4000 15,2-22,8 1,3-1,9 Конгломераты изверженных пород на известко- вистом цементе, доломиты окварцованные. Ок- ремненные: известняки доломиты. Фосфориты плотные, пластовые. Сланцы окремненные: кварцево-хлоритовые, кварцево-серицитовые, слюдяные, кварцево-хлорито-эпидотовые. Гней­сы. Среднезернистые альбитофиры и кератофи­ры. Базальты выветрелые. Диабазы. Порфиры и порфириты. Андезиты. Диориты, не затронутые выветриванием. Лабрадориты, перидотиты. Мелкозернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, габбро. Затронутые выветри­ванием гранито-гнейсы, пегматиты, кварц- и среднезернистые кристаллические: авгито- гранатовые, авгито-эпидотовые. Эпидозиты. Кварцево-карбонатные и кварцево-баритовые породы. Бурые железняки пористые. Гидромаги- ститовые руды плотные. Кварциты: гематито­вые, магнетитовые. Колчедан плотный. Бокситы диаспоровые.
IX 4000-5000 22,8-34,2 0,75- 1,2 Базальты, не затронутые выветриванием. Конг­ломераты изверженных пород на кремнистом цементе. Известняки карстовые. Кремнистые песчаники, известняки. Доломиты кремнистые. Фосфориты пластовые окремненные. Сланцы кремнистые. Кварциты: магнетитовые и гематитовые топкополосчатые, плотные марито- магнетитовые. Роговики амфибол-магнетитовые Альбитофиры и кератофиры. Трахиты. Порфиры

 

Продолжение таблицы 2.11

1 2 3 4 5
IX 4000-5000 22,8-34,2 0,75-1,2 Туфы окремненные, ороговикованные. Затрону­тые вывериванием: липариты, микрограниты. Крупно- и среднезернистые граниты, гранито- гнейсы, грано-диориты. Сиениты. Габбро- нориты, Пегматиты, Березиты. Скарны мелко­кристаллические: авгито-эпидото-гранатовые, датолито-гранато-геденбергитовые. Скарно крупнозернистые гранатовые. Окварцован- ные:амфиболит, колчедан. Кварцево- турмалиновые породы, не затронутые выветри­ванием. Бурые железняки плотные. Кварцы со значительным количеством колчедана. Бариты плотные.
X 5000-6000 34,2-51,2 0,5-0,75 Песчаники кварцевые сливные. Джеспилиты, затронутые выветриванием, фосфорито- кремнистые породы. Кварциты неравномерно- зернистые. Роговики с вкрапленностью сульфи­дов. Кварцевые: альбитофиры и кератофиры. Липириты. Мелкозернистые: граниты, кранито- гнейсы, гранодиорит. Микрограниты. Пегматиты плотные, сильно кварцевые. Скарны мелкозернистые: гранато­вые, датолито-гранатовые. Магнетитовые и мартитовые руды, плотные, с прослойками рого­виков. Бурые железняки окремненные. Кварц жильный. Порфириты сильно окварцованные и ороговико­ванные.
XI 6000-7000 51,2- 76-8 0,3-0,5 Альбитофиры тонкозернистые, ороговикован­ные. Джеспилиты, не затронутые выветривани­ем. Сланцы яшмовидные, кремнистые. Кварци­ты. Роговики железистые очень твердые. Кварц плотный. Корундовые породы. Джеспи­литы гематито-мартитовые и гематито- магнетитовые.
XII 7000 76,8- 115,2 0,15- 0,25 Совершенно не затронутые выветриванием мо- нолитносливные: джеспилиты, кремень. Яшмы, роговики, кварциты, эгириновые и корундовые породы.

 

Буримость породы - это величина углубления скважины за еди­ницу времени чистого бурения (механическая скорость бурения). Она оценивается в м/ч, см/мин или мм/мин, Буримость пород устанавлива­ется опытным путем для определенных горных пород и породоразру- шающих инструментов при рациональных режимах бурения. Так как при различных способах бурения механизм разрушения горных пород различен, то и буримость одной и той же породы при различных спо­собах бурения будет также различной.

Буримость характеризуется следующими показателями: механи­ческой скоростью бурения, величиной проходки до допустимого изно­са породоразрушающего инструмента и затрат времени на проходку одного метра скважины. Эти величины зависят не только от свойств пород, но и от вида и конструкции породоразрушающего инструмента и параметров режима бурения.

Критерием отнесения породы к той или иной категории по бури­мости является углубления скважины за 1 час чистого бурения при определенных условиях (типы и диаметры буровой коронки или доло­та, глубина скважин и др.). При отклонении от стандартных условий вводятся поправочные коэффициенты.

Определение буримости - необходимое условие правильного вы­бора способа бурения, породоразрушающего инструмента, нормативов трудовых и материальных затрат.

Современная технологическая практика бурения использует клас­сификации горных пород по буримости различными способами.

Дата: 2019-02-19, просмотров: 673.