ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ՀԱՆՐԱՊԵՏՈՒԹՅԱՆ

ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԳԻՏՈՒԹՅԱՆ ՆԱԽԱՐԱՐՈՒԹՅՈՒՆ

ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ՃԱՐՏԱՐԱԳԻՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ

(ՊՈԼԻՏԵԽՆԻԿ)

 

 

Ընդերքաբանության և մետալուրգիայի

ֆակուլտետ

Ընդերքաբանության և շրջակա

միջավայրի պահպանության ամբիոն

 

Ռ. Զ. Հակոբյան, Ե.Վ. Աբազյան, Ի.Ս. Ավանեսովա

 

 

ՊԻՆԴ ՕԳՏԱԿԱՐ ՀԱՆԱԾՈՆԵՐԻ ՀԱՆՔԱՎԱՅՐԵՐԻ

ՀԵՏԱԽՈՒԶՄԱՆ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱ

 

ՈՒսումնական ձեռնարկ

 

Մաս 1

 

 

 

 

ԵՐԵՎԱՆ

ՃԱՐՏԱՐԱԳԵՏ

2011

 

 

 

Հրատարակվում է Հայաստանի պետական ճարտարագիտական համալսարանի 22.01.2011թ. գիտական խորհրդի նիստում հաստատված 2011թ. հրատարակչական պլանի համաձայն

 
 


ՀՏԴ

622 (07)

ԳՄԴ

26.325ց7

Հ

177

 

 

 

 

Գրախոսներ` Ա. Հ. Հովհաննիսյան

Հ. Ս. Եզակյան

Հակոբյան Ռ. Զ.

 

Հ 177 Պինդ օգտակար հանածոների հանքավայրերի հետախուզման տեխնոլոգիա: Ուսումնական ձեռնարկ/ Ռ. Զ. Հակոբյան, Ե.Վ. Աբազյան, Ի.Ս. Ավանեսովա; ՀՊՃՀ.-Եր.: ճարտարագետ, 2011.

Մաս 1.- 104 էջ:

 

Ուսումնական ձեռնարկում բերված են հորատանցքերի հորատման հիմնական հասկացությունները և հորատանցքի տարրերն ու նպատակային նշանակությունը: Դասակարգված են հորատման եղանակները: Տրված են ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները և քայքայման ձևերը տարբեր ապարքայքայիչ գործիքներով: Դիտարկված է հորատման տեխնոլոգիական ռեժիմը պտտական հորատման ժամանակ, կախված ապարքայքայիչ գործիքների տեսակից:

Ուսումնական ձեռնարկը նախատեսված է Օգտակար հանածոների հետախուզում և մշակում մասնագիտության ուսանողների, ինչպես նաև երկրաբանահետախուզական ծառայությունների ինժեներատեխնիկական աշխատակիցների համար:

Աղ. 6: Նկար 23: Գրակ. 5 անուն:

 

ՀՏԴ 622 (07)

ԳՄԴ 26.325ց7

 

ISBN 978-9939-55-717-9

 

ՃԱՐՏԱՐԱԳԵՏ 2011

Հակոբյան Ռ. Զ. 2011

Աբազյան Ե. Վ. 2011

Ավանեսովա Ի. Ս. 2011

 

 

 

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

1.    ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ՏԵՂԵԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՀՈՐԱՏԱՆՑՔԵՐԻ ՀՈՐԱՏՄԱՆ ՏԵԽՆԻԿԱՅԻ ԵՎ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱՅԻ ԶԱՐԳԱՑՄԱՆ ՎԵՐԱԲԵՐՅԱԼ

1.1Հորատանցքերի հորատման զարգացման համառոտ պատմություն

1.2Հորատման հիմնական հասկացություններ և հորատանցքի տարրեր

1.3Հորատանցքերի դասակարգումն ըստ նպատակային նշանակության

1.4Հորատանցքերի հորատման եղանակների դասակարգումը

 

2.    ԱՊԱՐՆԵՐ

2.1                        Ապարների դասակարգումն ըստ առաջացման

2.2                        Ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները

2.3                        Ապարների դեֆորմացիոն հատկությունները

2.4                        Ապարների առաձգական հատկությունները

2.5                        Ապարների պլաստիկություն և փխրունություն

2.6                        Ապարների ամրություն

2.7                        Ապարների կարծրություն

2.8                        Ապարների աբրազիվություն

2.9                        Ապարների սորունություն, հասունություն և ռելաքսացիա

2.10                    Ապարների ծակոտկենությունը

2.11                    Ապարների ճեղքավորվածությունը

2.12                    Ապարների կայունությունը

2.13                    Ապարների դասակարգումը ըստ հորատելիության

2.14                    Ապարների քայքայումը հորատման ժամանակ

2.15                    Ապարների քայքայման ձևերը մեխանիկական հորատման ժամանակ

2.16                    Ապարների քայքայումը կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկներով

2.17                    Ապարների քայքայումը ալմաստային գործիքներով

2.18                    Ապարների քայքայումը համատարած հորատախորշով հորատման ժամանակ

2.19                    Ապարների քայքայումը հոլովակավոր հորատադրերով

2.20                    Ապարների քայքայումը հարվածային հորատադրերով

2.21                    Հորատման գործընթացների տեխնիկատեխնոլոգիական հիմնական ցուցանիշները

2.22                    Հորատանցքերի հորատման գործընթացների իրագործման արագություններ (քանակական ցուցանիշներ)

3.    ԵՐԿՐԱԲԱՆԱՀԵՏԱԽՈՒԶԱԿԱՆ ՀՈՐԱՏԱՆՑՔԵՐԻ ՆԱԽԱԳԾՄԱՆ ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐ ԵՎ ՆԱԽԱՊԱՏՐԱՍՏՄԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔՆԵՐ

3.1                        Սյունակային հորատում

3.2                        Համատարած հորատախորշով հորատում

3.3                        Հորատման եղանակի ընտրություն

3.4                        Հորատանցքի կառուցվածքի ընտրություն

3.5                        Երկրաբանատեխնիկական կարգագիր

3.6                        Երկրաբանահետախուզական հորատման նախապատրաստական աշխատանքներ

 

4.    ԱՊԱՐՔԱՅՔԱՅԻՉ ԳՈՐԾԻՔՆԵՐ

4.1                        Կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկներ

4.2                        Կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկների ձևերն ու չափերը

4.3                        Ալմաստային թագագլխիկներ

4.4                        Ալմաստային թագագլխիկների կառուցվածքը և չափերը

4.5                        Ալմաստային թագագլխիկների կառուցվածքը և չափերը

4.6                        Ալմաստային թագագլխիկների պրոֆիլներ

4.7                        Ալմաստային թագագլխիկների մատրիցա

4.8                        Ալմաստային թագագլխիկների մակնիշավորումը

4.9                        Շրջապահ խողովակների ծայրակալներ

4.10                    Ալմաստային լայնիչներ

4.11                    Հորատադրերի նշանակությունը և կառուցվածքը

 

5.    ՊՏՏԱԿԱՆ ՀՈՐԱՏՄԱՆ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՌԵԺԻՄ

5.1Կարծրահամաձուլվախքային թագագլխիկներով հորատման ռեժիմը

5.2Ալմաստային թագագլխիկներով հորատման ռեժիմը

5.3Ալմաստային թագագլխիկներով հորատման առանձնահատկությունները

5.4Համատարած հորատախորշով հորատման ռեժիմը

 

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅԱՆ ՑԱՆԿ

 

 

 

 

 

 

 

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

 

Տնտեսության պահանջները միներալային հումքով ապահովելու համար անհրաժեշտ են օգտակար հանածոների հետախուզված հանքավայրեր: Հետախուզման իրականացման տնտեսական շահավետությունը կախված է երկրաբանահետախուզական աշխատանքների ճիշտ կազմակերպումից և կատարումից:

Երկրակեղևում օգտակար հանածոյի տեղադրման պայմանները, դրանց որակը, պաշարները, հանքավայրի շահագործման տնտեսապես շահավետությունը, առաջին հերթին որոշվում է հորատանցքերի օգնությամբ: Բոլոր տեսակի հեղուկ և գազային (նավթ, ջուր և գազ) օգտակար հանածոները հետախուզվում են միայն հորատանցքերով: Կապված անցման մեծ արագությամբ և մեկ մետրի ցածր գնի հետ` հորատանցքերն ունեն լայն կիրառություն հանքավայրերի որոնողահետախուզական աշխատանքներում:

Հորատման կիրառման ոլորտը խիստ բազմազան է` օգտակար հանածոների որոնում և հետախուզում, ապարների հատկությունների ուսումնասիրում, հեղուկ, գազային և պինդ (լուծազատում և լուծում) օգտակար հանածոյի կորզում շահագործական հորատանցքերով, ապարների արհեստական ամրացում (սառեցում, բիտումացում, ցեմենտացում և այլն), ճահճային շրջանների և ողողված օգտակար հանածոների հանքավայրերի չորացում, ստորգետնյա հաղորդակցությունների անցկացում, ցցերի (свай) կառուցում և այլն:

Լեռնահանքային արդյունաբերության աճը նոր խնդիրներ է առաջադրում օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնման և հետախուզման համակարգերին, որոնք կապահովեն օգտակար հանածոյի նմուշահանման ամբողջականությունն ու հավաստիությունը:

Երկրաբանահետախուզական հորատման աշխատանքների նպատակը օգտակար հանածոներից և ապարներից, բարձր որակի և բավարար քանակությամբ հանուկի ստացումն է, որը տալիս է անհրաժեշտ տեղեկություններ, ինչպես հանքավայրի երկրաբանական կառուցվածքի, հանքամարմնի ձևի և չափերի, օգտակար բաղադրիչների քանակի և որակի, շերտերի կազմության և կառուցվածքային առանձնահատկությունների մասին, այնպես էլ հնարավորություն է ընձեռնում գնահատել ապագա հանքավայրի շահագործման երկրաբանատեխնիկական պայմանները:

>>

 

 

 

 

1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ՏԵՂԵԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՀՈՐԱՏԱՆՑՔԵՐԻ ՀՈՐԱՏՄԱՆ ՏԵԽՆԻԿԱՅԻ
ԵՎ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱՅԻ ԶԱՐԳԱՑՄԱՆ ՎԵՐԱԲԵՐՅԱԼ

Միներալային հումքի պահանջարկի բավարարման նպատակով խիստ արդիական է արագ, որակով և տնտեսապես շահավետ եղանակներով հետախուզելու և շահագործման հանձնելու օգտակար հանածոների հանքավայրերը: Օգտակար հանածոների հանքավայրերի հետախուզման հիմնական միջոցներից մեկը երկրաբանահետախուզական հորատանցքերն են, իսկ առանձին օգտակար հանածոների համար` միակը:

Վերջին տարիներին, պինդ օգտակար հանածոների հանքավայրերի (ՊՕՀՀ) հետախուզման ժամանակ թանկարժեք և ցածր արտադրողական լեռնահետախուզական աշխատանքները փոխարինվում են նոր համակարգերով, որոնց հիմնական տարրը հորատանցքերի ցանցն է: Հետևաբար, կախված հանքավայրերի լեռնատեխնիկական պայմաններից, պահանջվում են նոր մոտեցումներ հորատանցքային եղանակով հետախուզման տեխնիկական միջոցների ընտրման և տեխնոլոգիայի մշակման համար, որոնք կապահովեն օգտակար հանածոյի նյութական նմուշահանման ամբողջականությունն ու հավաստիությունը:

 

 

 

 

1.1               Հորատանցքերի հորատման զարգացման համառոտ պատմություն

Հորատումը, որպես երկրակեղևի խորքի ուսումնասիրման և օգտակար հանածոների կորզման միջոց, մարդկության կողմից օգտագործվել է շատ վաղուց: Մարդկության զարգացման առաջին քայլերը կապված էին ընդերքի հարստությունների յուրացման հետ, հետախուզական և շահագործական հորատանցքերի միջոցով: Դեռևս 6000 տարի առաջ եգիպտացիները կատարել են հորատում՝ բուրգերի շինարարության ժամանակ հիմքերի ուսումնասիրման և ընդերքից աղ ստանալու համար: Նեղոսի հովիտներում մինչև այժմ պահպանվել են բազմաթիվ հիդրոերկրաբանական հորատանցք-ջրհորներ, հորատված դեռևս Ք.Ծ. առաջ, որոնցից որոշները մինչև այժմ մարդկանց ապահովում են ջրով: Հորատման տեխնոլոգիայի այս հուշարձաններն ունեն գրություններ, որտեղ նշված է կառուցման ժամանակը: Հայտնաբերվել են նաև հորատանցքերի հորատման տեխնիկական միջոցներ, որոնք ունեն 5000 տարուց մեծ հասակ:

Ջրերի շահագործման հորատանցքեր հորատվել են նաև Հին Չինաստանում: Եղեգի փայտին ամրացված մետաղական ծանր հատիչը պարաններով բարձրացնելով և բաց թողնելով հարվածում է ապարին` ջարդելով այն: Ջարդված մասնիկները խառնելով ջրի հետ` պարբերաբար հանում էին փոքր տրամագծի դույլերով:

Այժմ օգտագործվող հարվածաճոպանային հորատման եղանակը սկզբունքորեն համապատասխանում է չինացիների հորատման տեխնոլոգիական սխեմային:

12-րդ դարում Ֆրանսիական Արտեզիա գավառում առաջին անգամ հորատվել է հորատանցք՝ ստորգետնյա ջրերը մակերևույթ հանելու համար: Այդ ժամանակից ճնշումային ստորգետնյա ջրերը և այն բացող հորատանցքերն ընդունված է անվանել արտեզյան: 19-րդ դարի սկզբում Ֆրանսիայում կատարվել է ջրի հորատանցքերի հորատում և 548 մ խորության վրա բացվել է ջրի ճնշումային հորիզոն:

Նախկինում հորատման աշխատանքների կիրառման առավել տարածված ոլորտը ջրի շահագործական հորատանցքերի հորատումն էր: Հորատման տեխնոլոգիայի որակական թռիչքը կապված է առաջին արդյունաբերական հեղափոխության հետ` պայմանավորված ներքին այրման շարժիչների, էլեկտրաշարժիչների, բարձրորակ համաձուլվածքների ու պողպատների, նոր քիմիական ռեագենտների, ապարների քայքայման նոր եղանակների օգտագործումով:

Շրջադարձային պահը, որից սկսեց հորատման բուռն զարգացումը, եղավ նավթաարդյունաբերության զարգացումը: Նավթը առաջին անգամ հորատանցքով բացվել է պատահաբար 1826թ-ին, ԱՄՆ-ում, Կենտուկի նահանգում, աղաջրերի որոնման ժամանակ:

Նավթի համար առաջին հորատանցքը սկսել են հորատել 1859թ. ԱՄՆ-ի Պենսիլվանիա նահանգում և 20 մ-ից բացվել է նավթի հորիզոնը, որը սկիզբ դրեց ԱՄՆ-ի նավթարդյունաբերությանը: ՌԴ-ում նավթի առաջին հորատանցքը հորատվել է 1864 թվին Անապայի մոտ:

Հետախուզական հորատման զարգացումը կապված է շվեցարացի ժամագործ Գ. Լեշոյի կողմից (1862թ) ալմաստային ապարքայքայիչ գործիքի (ԱԳ) հայտնագործմամբ:

1864թ. ֆրանսիացի ինժեներ Ֆովելն առաջարկել է ջրի շթով հորատանցքի մաքրման եղանակը:

1859թ. Գ. Պ. Ռոմանովսկին առաջին անգամ մեքենայացրել է հորատման աշխատանքները` օգտագործելով շոգեշարժիչ: Այդ ժամանակ հորատումը կատարվում էր հարվածային (հարվածաձողային, հարվածաճոպանային) եղանակներով:

19-րդ դարից փայտե հորատման գործիքները փոխարինվում են մետաղականով և հորատումը կատարում են լվացումով: Սկսում են հորատել ածխի, նավթի հորատանցքեր, օգտագործել ալմաստային թագագլխիկներ:

1880-ականների վերջին Նոր Օռլեանում (Լուիզիանա, ԱՄՆ) ներդրվեց ռոտորային հորատումը` թիակավոր դրերով և կավային լուծույթով: ՌԴ-ում նման ձևով առաջին անգամ հորատվել է Գրոզնիում (Հյուսիսային Կովկաս) 1902թ. 305 մ խորությամբ:

20-րդ դարի սկզբին մշակվել և իրագործվել է ռոտորային եղանակով թեք, իսկ որոշ ժամանակ անց` թեք ուղղորդված նավթի հորատանցքերի հորատում: Թեք ուղղորդված հորատումը նպատակահարմար է տեղանքի բարդ ռելիեֆի (օրինակ` հանքակուտակը գտնվում է խոշոր ջրավազանի կամ կապիտալ շինության տակ), օգտակար հանածոյի տեղադրման երկրաբանական բարդ պայմանների, փնջային կամ բազմափողային հորատման, գազի և նավթի շատրվանների, հրդեհների մարման դեպքում:

1909թ. ստեղծվեցին հոլովակավոր հորատադրերը, 1915թ. ստացվում է առաջին կարծր համաձուլվածքը և լայն կիրառում գտնում տեխնիկայում, այդ թվում նաև հորատման, 1940-ականներին` մանրահատիկային ալմաստային թագագլխիկները և հորատադրերը, որը հետագայում դուրս մղեց մինչ այդ ամուր ապարների քայքայման համար կիրառվող կոտորակային հորատումը:

1900թ. ռուս ինժեներ Վ. Վոլսկու կողմից առաջարկվեց հորատման համար օգտագործել լվացող լուծույթի հիդրոհարվածի էներգիան: 1949թ. ամերիկացի ինժեներ Բեսինջերը առաջարկեց բարձր հաճախության պարզ հիդրոհարվածիչը:

1923թ. ռուս ինժեներ Կապելյուշնիկովը մշակեց և ներդրեց խորշային շարժիչների սկզբունքորեն նոր կառուցվածք` տուրբոհորատ, որն աշխատում է լվացող լուծույթի կինետիկ էներգիայի հաշվին, ստանալով տուրբինային հորատում անվանումը և մինչ այժմ նավթի ու գազի խոր հորատանցքերի հորատման արդյունավետ միջոցներից մեկն է:

Ընդերքի յուրացման ժամանակ հորատման աշխատանքների կիրառման առավելությունը խոշոր լեռնահանքային կազմակերպություններին պարտադրեց ներդնել զգալի միջոցներ` հորատման տեխնիկայի և տեխնոլոգիայի կատարելագործման համար:

Պարզ հորատման կայանքները կատարելագործվեցին և զինվեցին ավելի հզոր շարժիչներով, հիդրավլիկական մատուցման, ռեժիմի պարամետրերի սահուն կարգավորման համակարգերով և օժանդակ մեխանիզմներով: Աստիճանաբար հորատման կայանքները վերածվեցին բարդ էլեկտրահիդրոմեխանիկական համակարգերի: Սակայն հորատման մեքենաների և մեխանիզմների մակերևութային համալիրների հաջորդական կատարելագործումը չլուծեց հորատման տեխնոլոգիական բոլոր խնդիրները:

Վերջին 50-60 տարիների ընթացքում ստեղծվեցին բազմազան հատուկ հորատարկեր` ուղղորդված և էժեկտորային, երկսյունակային և եռսյունակային խողովակներ, հատուկ հանուկընդունիչներ, որոնք պահպանում և մեկուսացնում են նմուշը քայքայող ազդեցություններից, որսում են քայքայված ապարների մանր մասնիկները` բարձրացնելով նմուշահանման հավաստիությունը:

Որոշ հորատարկերի կատարելագործումը բերեց հորատման գործընթացի տեխնոլոգիական սխեմայի էական փոփոխության: Հանովի հանուկընդունիչ արկերի (ՀՀԱ) ներդրումը և կատարելագործումը թույլ տվեց, առանց ապարքայքայիչ գործիքի և հորատման խողովակաշարի բարձրացման, հանուկընդունիչի օգնությամբ հանուկը, պարբերաբար բարձրացնել մակերևույթ, հորատման խողովակների միջով:

1970թ. հորատման պրակտիկայում կիրառվեց բարձր արտադրողական հանուկի հիդրոտրանսպորտային արկերով հորատման եղանակը:

1970-ականներին Ռուսաստանում` Կոլա թերակղզում սկսեցին գերխորը հորատանցքի հորատում, որը 1992թ. հասավ ռեկորդային խորության 12263 մ:

Երկրաբանահետախուզական աշխատանքների ծավալները կտրուկ մեծացան արդյունաբերության զարգացման (հատկապես ծանր արդյունաբերության) հետ, որը պահանջում էր օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնման և հետախուզման եղանակների էական վերանայում:

Հորատումը կիրառվում է նաև հետախուզահորերի, հանքափողերի, ինչպես նաև հանքերում և հանքահորերում օդափոխման և տրանսպորտային գծերի անցկացման համար:

Հորատանցքերի միջոցով իրականացվում են պինդ օգտակար հանածոների կորզում իրենց տեղադրման վայրում, որն ունի կարևոր բնապահպանական նշանակություն: Հորատանցքերի միջոցով լեռնային փորվածքների շուրջը ձևավորում են հիդրավլիկական պատվարներ (завесы), ճնշման անկման (դեպրեսիոն) ձագարներ, իրականացվում է ստորգետնյա ջրերի կազմության փոփոխության և շարժման ռեժիմի հսկում:

Որքան զարգանում է քաղաքակրթությունը և որքան մեծանում են հանքահումքի օգտագործման ծավալները, այնքան ավելի արդիական է դառնում հորատման տեխնոլոգիայի զարգացումը` արդյունավետ, ռեսուրսախնայող և շրջակա միջավայրին նվազագույն վնաս հասցնող, երկրակեղևի խորքը հետախուզելու կարևորագույն եղանակը:

>>

 

 

1.2               Հորատման հիմնական հասկացություններ և հորատանցքի տարրեր

Երկրի ընդերքում օգտակար հանածոյի տեղադրման պայմանները, որակը, պաշարները, շահագործման արդյունավետությունը որոշվում են լեռնահետախուզական փորվածքներով և հորատանցքերով:

Հորատանցքի հորատում կոչվում է երկրակեղևում գլանաձև փորվածքների անցման աշխատանքների ամբողջությունը, որը կատարվում է հատուկ տեխնիկական միջոցներով (հորատման կայանքներ և գործիքներ, որոնք կառույցների և սարքավորումների, ինչպես նաև հսկիչ-չափիչ և կարգավորիչ սարքերի համակարգ են):

Հորատանցքերի հորատումը, բացի երկրի մակերևույթից, կարելի է իրականացնել նաև լեռնային փորվածքներից, ջրային ավազաններից (գետ, լիճ, ծով և օվկիանոս), և նույնիսկ այլ մոլորակների մակերևույթից:

Հորատանցքերի հորատումը, որպես տեխնիկական գիտելիքների ոլորտ, բաժանվում է հորատման տեխնիկայի և տեխնոլոգիայի:

Հորատանցքը գլանաձև փորվածք է երկրակեղևում, որի տրամագիծը անհամեմատ փոքր է երկարությունից:

Հորատանցքի տրամագծերը տատանվում են 16-1500 մմ սահմաններում, որոշ դեպքերում` օրինակ, հանքափողեր հորատելիս 8-10մ, իսկ խորությունը 12000 մ և ավելի:

Բնականաբար հետախուզական հորատանցքերի հորատումը ցանկալի է իրականացնել ավելի փոքր տրամագծերով` հորատման կայանքների և գործիքների չափերի և կշռի նվազեցման, հորատման արագության մեծացման, օգտակար հանածոյի հանքավայրի հետախուզման աշխատանքների ծախսերի նվազեցման նպատակով:

Հորատանցքի տարրերն են՝ (Նկ. 1)

-     հորաբերան` (1) հորատանցքի սկիզբը, այսինքն` դրա հատման տեղը մակերևույթի հետ,

-     հորատախորշ` (2 և 9) հորատանցքի հատակը, որը տեղաշարժվում է ապարի վրա ապարքայքայիչ գործիքի ազդեցության հետևանքով,

-     հորատանցքի պատեր` (3) հորատանցքի կողային գլանաձև մակերևույթները,


 

 

 

Նկ. 1 Հորատանցքի տարրերը

1. հորաբերան, 2. համատարած հորատախորշ,

3. հորատանցքի պատեր, 4. շրջապահ խողովակաշար,

5; 6. հորատանցքի փող` համապատասխանաբար բաց և շրջապահ խողովակներով ամրակապված,

7. հորատանցքի առանցք, 8. հանուկ, 9. օղակային հորատախորշ,

10. ցեմենտացման միջակայքեր: D1; D2; D3 հորատանցքի

միջակայքերի տրամագծերը, d; d; d; d շրջապահ խողովակի

տրամագծերը արտաքին (ա), ներքին (ն),

dհ հանուկի տրամագիծը, L1; L2;

հորատանցքի ամրակապված միջակայքերի խորությունները,

L հորատանցքի խորությունը,


 

 

 

 

 

 

 

-     շրջապահ խողովակաշար` (4) իրար միացված շրջապահ խողովակներ, համակենտրոն տեղաբաշխված հորատանցքում և նախատեսված հորատանցքի պատերի ամրացման համար,

-     հորատանցքի փող` (5 և 6) հորատանցքի զբաղեցրած տարածությունը երկրակեղևում,

-     հորատանցքի փողի առանցք` (7) գիծ, որը միացնում է հորատանցքի լայնական հատույթի կենտրոնները:

Ըստ հորատախորշում ապարների քայքայման եղանակի հորատումը բաժանվում է` ոչ հանուկային (համատարած հորատախորշով) և սյունակային:

Համատարած հորատախորշով հորատման դեպքում ապարները քայքայվում են հորատախորշի ամբողջ մակերեսով: Այս եղանակն օգտագործվում է հիմնականում չհանքայնացված ապարներ անցնելիս, երբ դրանց կտրվածքը բավականին ուսումնասիրված է, կամ երբ միանշանակ կարելի է որոշել երկրաֆիզիկական կամ այլ եղանակներով: Խոր հորատանցքերի հորատման համար հիմնականում ընդունված է այս եղանակը, քանի որ ավելի արտադրողական է քան սյունակայինը:

Սյունակային հորատման ժամանակ ապարները քայքայվում են օղակային հորատախորշով` հանուկի ստացմամբ և պահպանմամբ:

Հանուկը` (կեռն) հորատախորշի օղակային քայքայման արդյունքում ձևավորված ապարների սյունակն է, որից էլ ստացել է սյունակային հորատում անվանումը և լայն տարածում է գտել պինդ օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնման և հետախուզման աշխատանքների կատարման ժամանակ: Հանուկը բարձրացնում են մակերևույթ, երկրաբանական կտրվածքը կազմելու, ապարների կազմությունը ուսումնասիրելու, օգտակար բաղադրիչների պարունակությունը որոշելու և պաշարները հաշվելու նպատակով:

Հորատանցքը բնութագրող հիմնական տարրերն են տրամագիծը, խորությունն ու ուղղությունը, որոնք որոշվում են ելնելով հորատման նպատակից:

Հորատանցքի տրամագիծը որոշվում է ապարաքայքայիչ գործիքի տրամագծով, իսկ եթե ամրակապված է շրջապահ խողովակներով, ապա խողովակի ներքին տրամագծով:

Պինդ օգտակար հանածոների համար հորատում են 25-151 մմ տրամագծով 1500-2000 մ և ավելի խորությամբ հորատանցքեր:

Ջրի հետախուզական հորատանցքերն ունեն 100-500 մմ տրամագիծ` կախված ջրի ելքից և 600-800 մ և ավելի խորություն: Ամենախոր հորատանցքերը նավթի և գազի հետախուզական հորատանցքերն են՝ 4000 մ և ավելի:

Հորատանցքերն անցնում են երկրի մակերևույթից և լեռնային փորվածքներից, հորիզոնի նկատմամբ ցանկացած անկյան տակ՝ ուղղաձիգից հորիզոնական և վերընթացներ:

Հորատանցքի տարածական դիրքը երկրակեղևում որոշվում է հետևյալ տարրերով` հորատանցքի կենտրոնի կորդինատներով (x, y, z), երկարությամբ (L) և խորությամբ (H), ուղղությամբ` թեքման (h), զենիթային (q) և ազիմուտային (a) անկյուններով (Նկ. 2 և Նկ. 3):

Նկ. 2 Հորատանցքերի տարածական դիրքերի սխեմաները

 

Ըստ ուղղության հորատանցքերը բաժանվում են`

-     ուղղաձիգ` ուղղված ուղղաձիգ ներքև (1),

-     թեք` ուղղված ներքև ուղղաձիգի հետ անկյան տակ (2),

-     հորիզոնական`ուղղված հորիզոնական ուղղությամբ (3),

-     ուղղաձիգ վերընթաց (լեռնային փորվածքներից)` ուղղված ուղղաձիգ վերև (4),

-     թեք վերընթաց (լեռնային փորվածքներից)` ուղղված դեպի վերև ուղղաձիգի հետ անկյան տակ (5):

Հորատանցքի առանցքի և ուղղաձիգի կազմած անկյունը կոչվում է զենիթային անկյուն (q), իսկ հորիզոնական հարթության հետ` թեքման անկյուն (h):

h = 900 q

 

Ազիմուտային անկյուն (a) կոչվում է հորիզոնական հարթության վրա հորատանցքի առանցքով անցնող որոշված ուղղության (օրինակ` հյուսիս) և հորատանցքի առանցքի պրոյեկցիայի կազմած անկյունը ժամ սլաքի ուղղությամբ:

Հորատանցքերի հորատումը բարդ տեխնոլոգիական գործընթաց է` բաղկացած հետևյալ հիմնական օպերացիաներից`

-     hորատախորշում հորատագործիքով ապարների քայքայում, որի արդյունքում տեղի է ունենում հորատանցքի խորացում,

-     հորատախորշից քայքայված ապարների հեռացում,

-     hանուկի կամ շլամի վերցում,

 

-     հորատանցքի փողի ամրակապում շրջապահ խողովակաշարով,

-     իջեցման-բարձրացման աշխատանքներ` (ԻԲԱ) հանուկի հանման, մաշված ապարաքայքայիչ գործիքի փոխարինման և այլ աշխատանքների նպատակով,

-     հորատանցքում երկրաբանաերկրաֆիզիկական աշխատանքների համալիրի իրականացում` ապարների հետազոտման և արդյունավետ հորիզոնների բացահայտման համար:

Պտտական հորատման ժամանակ առաջին երկու գործողությունները համատեղվում են:

Ոչ խոր հորատանցքեր հորատելիս քայքայված ապարները հորատախորշից հեռացնում են վերհան դույլերի և շնեկային փոխակրիչների օգնությամբ (պարբերաբար գործընթաց) կամ օգտագործում են, գազի կամ լուծույթի շրջապտույտը (անընդհատ գործընթաց): Խոր հորատանցքեր հորատելիս հորատանցքը քայքայված ապարներից սովորաբար մաքրվում է լվացող լուծույթի (հորատալուծույթի) հոսքի անընդհատ շրջապտույտով, երբեմն գազաձև ագենտով հորատախորշի ներփչմամբ:

Հորատանցքի պատերի կայունությունը կարելի է պահպանել լվացող հեղուկի հիդրոստատիկ ճնշմամբ, ստեղծելով ծծանցման կեղև պատերի վրա, իսկ առանձին դեպքերում ամրակապելով շրջապահ խողովակներով:

Հորատանցքում կատարվում են մի շարք դիտարկումներ և հետազոտումներ` ջրի (հեղուկի) մակարդակի չափում, դուրս մղում, ջերմաստիճանի որոշում, երկրաֆիզիկական հետազոտություններ (կարոտաժ, հորատանցքի առանցքի դիրքի ստուգում, և այլն):

>>

 

 

1.3               Հորատանցքերի դասակարգումն ըստ նպատակային նշանակության

Հորատանցքերի հորատումը լայն կիրառում է գտել օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնման, հետախուզման և շահագործման ժամանակ:

Ըստ նշանակության հորատանցքերը դասակարգվում են երեք հիմնական խմբի` երկրաբանահետախուզական, շահագործական և տեխնիկական (կամ հատուկ):

Երկրաբանահետախուզական հորատանցքերը անցկացնում են օգտակար հանածոյի հանքավայրի կամ տվյալ շրջանի երկրաբանական կառուցվածքի ուսումնասիրման համար:

Երկրաբանահետախուզական հորատանցքերը ըստ նպատակային նշանակության բաժանվում են հետևյալ տարատեսակների:

1. Քարտեզագրական հորատանցքեր` հորատվում են երկրաբանական հանույթ կատարելիս, արմատական ապարները բացահայտելու նպատակով, ըստ որի կատարվում է երկրաբանական քարտեզագրում այն շրջաններում որտեղ այդ ապարները ծածկված են նստվածքային ապարների շերտով:

2. Որոնողական հորատանցքեր` հորատվում են տվյալ շրջանում այս կամ այն օգտակար հանածոյի առկայության կամ բացակայության որոշման նպատակով:

3. Հետախուզական հորատանցքեր` հորատվում են տվյալ հանքավայրում օգտակար հանածոյի եզրագծման և պաշարների հաշվարկման նպատակով:

4. Հիդրոերկրաբանական հորատանցքեր` հորատվում են ստորգետնյա ջրերի տեղադրման պայմանների, հնարավոր դեբիտի (ելքի) և քիմիական կազմության ուսումնասիրման նպատակով:

5. Արտեզյան հորատանցքեր` հիդրոերկրաբանական հորատանցքերի տարատեսակ են, հորատված ճնշումային շերտային ջրերի շահագործման համար:

6. Ինժիներաերկրաբանական հորատանցքեր` հորատվում են երկրակեղևի վերին հորիզոնները բացելու, երկրաբանական կտրվածք կազմելու, հորատանցքում գրունտների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունների փորձարկման և գրունտների չխախտված կառուցվածքով նմուշների վերցման նպատակով` լաբորատոր պայմաններում դրանց հատկությունների որոշման համար:

7. Սեյսմահետախուզական հորատանցքեր` հորատվում են սեյսմահետախուզման ժամանակ, ստորգետնյա պայթեցումներ իրականացնելու համար, որի արդյուքում սեյսմոգրաֆների օգնությամբ որոշվում են շերտերի անկման անկյունը և տեղադրման խորությունը:

8. Պարամետրական հորատանցքեր` հորատվում են բնական պայմաններում ապարների տեղադրման երկրաֆիզիկական հատկությունների, պարամետրերի, ջերմաստիճանի չափման և նավթագազակուտակման հնարավոր գոտիների խորքային կազմության ուսումնասիրման նպատակով:

9. Կառուցվածքային հորատանցքեր` հորատվում են երկրաբանական կառուցվածքի (տեկտոնիկա, ապարների կազմություն և շերտագրական հաջորդականություն) և ապարների շերտերի տեղադրման տարրերի (հզորություն, անկման և տարածման անկյուններ) երկրաբանական հանույթի և երկրաֆիզիկական տվյալների հսկման և ճշտման համար: Սովորաբար օգտագործվում է մեծ խորություններ ուսումնասիրելիս, ինչպես նաև այն շրջաններում, որտեղ պոտենցիալ արդյունավետ համալիրները ծածկված են ոչ արդյունավետ շերտերով:

10. Հենարանային հորատանցքեր` հորատվում են տարածքներում, որոնց երկրաբանական կառուցվածքը չի ընդգրկվել երկրաբանական հանույթի, որոնման, երկրաբանական խորքային կառուցվածքի տարածաշրջանային ուսումնասիրման, խոր հորիզոնների հանքաբերության կամ նավթագազաբերության ուսումնասիրման սահմաններում:

Շահագործական հորատանցքերը կառուցում են ընդերքից հեղուկ (քաղցրահամ և հանքային ջուր, նավթ) և գազային օգտակար հանածոների արդյունահանման համար:

Այս հորատանցքերը լինում են հետևյալ տարատեսակների.

1. Ջրահավաք (водозаборные) հորատանցքերը նախատեսված են քաղաքների, արդյունաբերական ձեռնարկությունների և այլ բնակավայրերի ու հասարակական հաստատությունների ջրամատակարարման համար:

2. Նավթի և գազի հորատանցքերը նախատեսված են նավթի և գազի արդյունահանման համար:

3. Ածխի ստորգետնյա գազիֆիկացման հորատանցքերը նախատեսված են ածխի ոչ ամբողջական այրման ճանապարհով այրվող գազեր ստանալու համար, անմիջապես ածխի հանքավայրի զանգվածում: Ստացված գազերն օգտագործում են որպես վառելիք և հումք քիմիական արդյունաբերության մեջ:

4. Աղային լուծույթների կորզման հորատանցքերը նախատեսված են երկրակեղևի կուտակիչներում (կոլեկտորներում) տարածված (залегающий) տարբեր աղեր լուծազատելու համար (բրոմ, յոդ և այլն):

5. Գեոտեխնոլոգիական հորատանցքեր` անցնում են օգտակար հանածո պարունակող ապարների հիդրոդինամիկական քայքայման կամ օգտակար հանածոյի միներալները լուծող քիմիական ռեագենտներ հորատանցք մղելու և օգտակար բազադրիչների կորզման համար:

Տեխնիկական կամ հատուկ հորատանցքերը նախատեսված են տարբեր տեխնիկական նպատակների համար: Դրանց թվին են դասվում հետևյալ տարատեսակները.

1. Պայթեցման հորատանցքերը նախատեսված են բաց կամ ստորգետնյա լեռնային աշխատանքներում պայթուցիկ նյութի տեղադրման և զանգվածից օգտակար հանածոյի կամ ապարի անջատման համար:

2. Հետախուզահորերի, հանքափողերի և հանքահորերի անցկացում հորատանցքերով:

3. Գրունտների սառեցման համար հորատանցքերը հորատվում են ապագա լեռնային փորվածքների շուրջը (օղակաձև) և ծառայում են փորվածքների անցկացումից առաջ ջրատար ապարների սառեցման համար: Ջրատար ապարների սառեցման նպատակով հորատանցք են իջեցնում խողովակներ և այդ խողովակներով իրականացնում սառեցնող լուծույթների շրջապտույտ:

4. Գրունտների ամրացման համար հորատանցքեր` շինարարության ժամանակ ճեղքավորված ապարներում ցեմենտային լուծույթ, տարբեր խեժեր կամ հեղուկ ապակի մղելու ճանապարհով:

5. Դրենաժային կամ ջրահեռացման հորատանցքեր` նախատեսված ջրերի հեռացման (դրենաժի) համար, այսինքն բացահանքի, հանքավայրի կամ շինարարության նպատակով նախատեսված տեղամասի չորացման համար, ստորգետնյա (գրունտային) ջրերի մակարդակի իջեցման ճանապարհով:

6. Ջրիջեցման հորատանցքեր` նախատեսված լեռնային փորվածքի չորացման նպատակով ջրի մակարդակի իջեցման համար:

7. Մղման հորատանցքերը ծառայում են ջրի, օդի կամ գազի մղման համար նավթային հանքակուտակի (залежи) եզրագծում գազի, նավթի վրա ճնշում ստեղծելու նպատակով` լավարկելով նավթի հոսքը

շահագործական հորատանցքում:

8. Դիտողական հորատանցքեր նախատեսված են հորատանցքում ջրի մակարդակի փոփոխության պարբերաբար հսկման համար:

9. Միջշերտային հորատանցքեր` անցնում են լեռնային փորվածքներից` շերտերի միջով, դրանց գազազերծման և ածխի արդյունահանման ժամանակ փոշեզրկման նպատակով, ածխային շերտ ջուր մղելու և դրանց խոնավացման ճանապարհով:

10. Օժանդակ հորատանցքեր` ծառայում են լեռնային փորվածքների օդափոխման, մակերևույթում տեղադրված կոմպրեսորից սեղմած օդ մատուցելու, պնևմագծերի խողովակաշարի անցկացման, ինչպես նաև ստորգետնյա հրդեհները մարելու համար:

Որոշ դեպքերում հորատանցքերի նպատակային նշանակությունը կարող է միավորվել կամ փոխվել հորատման աշխատանքների իրականացման ժամանակ:

>>

 

 

 

1.4 Հորատանցքերի հորատման եղանակների դասակարգումը

Ըստ ապարի քայքայման սկզբունքի, հորատանցքերի հորատումը կարելի է իրականացնել տարբեր եղանակներով, որոնք տարբերվում են ֆիզիկական գործընթացների բնույթով:

Հորատման բոլոր եղանակները բաժանվում են երկու խմբի՝ մեխանիկական և ոչ մեխանիկական (ֆիզիկական):

1.    Մեխանիկական եղանակի դեպքում ապարների քայքայումը կատարվում է ապարքայքայիչ գործիքի հետ անմիջական հպմամբ: Այս եղանակը լայն տարածում ունի և օգտագործվում է բոլոր տեսակի ապարներում հորատելիս ու ստորաբաժանվում են.

                     Պտտական

-     ալմաստային և կարծրհամաձուլվածքային ապարքայքայիչ գործիքների օգտագործումով,

-   տուրբոհորատների, ծավալային շարժիչների և էլեկտրահորատների օգտագործումով,

-   շնեկային հորատում,

             Հարվածային

-   հարվածաճոպանային,

-   հարվածաձողային

             Հարվածապտտական

-   հիդրոհարվածիչային,

-   պնևմահարվածիչային,

             Թրթռային` թրթռահարվածիչներով:

1.  Ոչ մեխանիկական եղանակի դեպքում ապարների քայքայումը կատարվում է առանց ապարքայքայիչ գործիքի հետ անմիջական հպման: Ոչ մեխանիկական եղանակները լայն տարածում չեն ստացել և ստորաբաժանվում են՝

             Ջերմային,

-   հրաշթային,

-   պլազմային,

-   լազերային,

             Էլեկտրական

-   Էլեկտրաիմպուլսային

-   էլեկտրահիդրավլիկական,

-   էլեկտրամագնիսական,

             Պայթեցման,

             Հիդրոդինամիկական,

             ՈՒլտրաձայնային:

Հորատման առավել լայն տարածված եղանակը պտտական հորատումն է իր տարատեսակներով, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր ռացիոնալ օգտագործման ոլորտը: Պտտական հորատման ժամանակ ԱԳ-ը պտույտներ ստանում է հորատման խողովակաշարից կամ հորատախորշային շարժիչներից:

Հարվածային հորատումը հորատանցքերի անցման գործընթաց է, ապարների հարվածային քայքայման ճանապարհով: Հարվածային հորատարկի ներքևի ծայրին միացված հորատադուրը, պարբերաբար հարվածներ հասցնելով հորատախորշին, կատարում է ապարի քայքայում:

Հարվածապտտական հորատում՝ դանդաղ պտտվող ԱԳ-ով, որոշակի հաճախությամբ, հարվածներ է հասցվում հորատախորշին, որի իրականացման համար օգտագործում են պնևմապերֆարատորներ, հիդրոհարվածիչներ, պնևմահարվածիչներ և հորատախորշային թրթռիչներ: Այս եղանակի դեպքում մեծանում է միջին և ամուր ապարների քայքայման ինտենսիվությունը` ապահովելով հորատման բարձր արագություն:

Համակցված (կոմբինացված) հորատում` մեկ հորատանցք անցնելիս համակցվում են հորատման տարբեր եղանակներ (հարվածայինը` պտտականով, հանուկայինը` ոչ հանուկայինով և այլն): Համակցված հորատման հիմնական առավելությունը պայմանավորված է նրանով, որ թույլ է տալիս մեկ հորատանցքն անցնելիս ռացիոնալ օգտագործել հորատման մի քանի եղանակներ, որոնցից յուրաքանչյուրն օպտիմալ է որոշակի լեռնաերկրաբանական պայմաններում: Օրինակ` խոր հորատանցքերով օգտակար հանածոների մանրամասն հետախուզման դեպքում ոչ հանուկային հորատումը համակցում են սյունակային հորատման հետ: Այս դեպքում օգտակար հանածո չպարունակող ապարների շերտը հորատվում է համատարած հորատախորշով` արագ ռեժիմով, իսկ օգտակար հանածո պարունակող ապարները` սյունակային եղանակով:

Համակցված հորատումը կիրառվում է նաև նավթի և գազի խոր հորատման ժամանակ` առաձգական պլաստիկ հզոր շերտերը անցնում են ռոտորային եղանակով, իսկ ժայռային ապարները տուրբոհորատներով կամ էլեկտրահորատներով:

Գերխորը հորատում` երկրակեղևի ուսումնասիրման նպատակով 6000 մ և ավել խորությամբ հորատանցքերի հորատում: Գերխորը հորատում տերմինը գրականության մեջ առաջ եկավ XX-րդ դարի 50-ական թվականներին և օգտագործվում էր ոչ փոքր (4500 մ) խորությամբ հորատանցքերի հորատման գործընթացը նշելիս:

Գերխորը հորատումը թույլ է տալիս որոշել քարոլորտում տարածված ապարների երկրաքիմիական և երկրաֆիզիկական տարիքը, ուսումնասիրել հեղուկ և գազային ճառագայթումները (эманация), որոնք ունեն խորքային ծագում, ինչպես նաև պարզել ֆիզիկական դաշտերի սահմանների և շերտերի երկրաբանական բնույթը, ընդերքի ջերմային ռեժիմը և ջերմատվությունը:

Գերխորը հորատմամբ գնահատվում են խորքային նստվածքային ավազանների նավթագազաբերության հեռանկարները, կատարվում է նավթի և գազի հանքակուտակումների որոնում, հետախուզում և հետագա շահագործում: Կարելի է օգտագործել երկրաշարժի օջախի կառուցվածքի ուսումնասիրման համար:

Գերխորը հորատումն իրականացվում է ռոտորային, տուրբինային կամ դրանց համատեղման եղանակով:

Գերխոր հորատանցքերում ծագող հիմնական բարդությունները պայմանավորված են գլխավորապես մեծ խորություններում հորատման և շրջապահ խողովակների կշռի ավելացումով, բարձր ջերմաստիճանով և ճնշմամբ:

Ոչ մեխանիկական եղանակներից հիմնականում օգտագործվում են ջերմային, պայթեցման և հիդրավլիկական եղանակները:

Ջերմային հորատում, որպես հորատման գործիք` ջերմահորատի կամ պլազմահորատի օգտագործմամբ հորատման եղանակ: Մշակվել է 20-րդ դարի 40-ականների վերջին ԱՄՆ-ում: Պինդ մարմինը (ապար, բետոն և այլն) ջերմային հորատման ժամանակ քայքայվում է փխրուն շերտահանման (хрупкий шелушение) և հալման ռեժիմներով: Փխրուն շերտահանման դեպքում տաքացնելով մինչև 300-6000C հորատախորշի մակերևույթից անջատվում են ոչ մեծ, ամուր մասնիկներ (1-20կմմ): Քայքայման պատճառը միջավայրի մակերևութային շերտի անհավասարաչափ տաքացմամբ առաջացած ջերմային լարումներն են: Փխրուն շերտահանման ռեժիմը բնորոշ է գրանիտներում, ավազաքարերում, ոչ հանքային և երկաթային քվարցիտներում հորատելիս:

Հալման ռեժիմի դեպքում քայքայվող միջավայրը տաքանալով պինդ վիճակից անցնում է հեղուկի (հալում): Քայքայված արգասիքները հորատանցքից հեռացվում են գազի հոսքով:

Ջերմահորատման մաքուր արագությունը փխրուն շերտահանման հակում ունեցող ապարներում 4-25 մ/ժ է: Ջերմահորատման առավելությունը` հորատանցքի ցանկացած հատվածի լայնացում 300-500 մմ, որի համար ջերմագործիքը ձգվում է հորատված հորատանցքի տրված տեղամասում 10-20 մ/ժ արագությամբ սովորաբար ներքևից վերև սխեմայով:

Ջերմահորատումը կիրառվում է միայն բաց լեռնային աշխատանքներում` կապված գազային շիթերում մեծ տոքսիկ և թունավոր գազերի առկայությամբ (CO, ազոտի օքսիդ և այլն):

Ջերմահորատ` սարքավորում պինդ միներալների և ապարների ուղղորդված քայքայման համար գերձայնային, բարձր ջերմաստիճանային գազի շթի ջերմային և մեխանիկական ազդեցության հաշվին: Ջերմահորատն աշխատում է ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքով: Ջերմահորատի աշխատանքի արդյունավետությունը մեծանում է քայքայվող միջավայրի վրա համակցված ազդեցության ստեղծմամբ` տաքացում + հովացում, տաքացում + մեխանիկական ազդեցություն:

Պլազմային հորատում` որպես աշխատանքային գործիք պլազմատրոնի (պլազմահորատի) օգտագործմամբ հորատման եղանակ:

Որոշակի տարածում են ստացել օդամրրկային կայունացմամբ (ստաբիլիզացիա) էլեկտրական աղեղի լիցքաթափմամբ (разряд), (ծառայում է որպես պլազմայի աղբյուր) պլազմահորատները: Պլազմային շթի ջերմաստիճանը հասնում է 4000 0C, որն ապահովում է հորատախորշում ապարների քայքայում: Պլազմաառաջացնող նյութեր հանդիսանում են օդը, իներտ գազերը, ջրի գոլորշին և դրանց խառնուրդները:

Պլազմահորատումը առավել արդյունավետ է ամուր ապարներում հորատելիս (գրանիտ, քվարցիտ, պորֆիրիտ և այլն): Հորատման արագությունը ուղիղ համեմատական է պլազմահորատի տեսակարար հզորությանը: Հորատման արագությունը տատանվում է 4.5-25 մ/ժ սահմաններում: Պլազմահորատումը կիրառվում է նաև պայթանցքների անցման, հորատանցքերի լայնացման, արտաչափային կտորների ջարդման, հատիկային քարերի կորզման և մշակման համար:

Էլեկտրաիմպուլսային հորատում` ապարների քայքայում բարձր լարման (մինչև 200 կՎ) հզոր էլեկտրական լիցքով, որը ստացվում է հորատախորշի մակերևութային գոտում լցված հեղուկ դիէլեկտրիկով (յուղ, դիզելային վառելանյութ): Մշակվել է XX-րդ դարի 60-ական թվականներին ԽՍՀՄ-ում (Ա. Ա. Վորոբյով և այլք): Ապարները քայքայվում են էլեկտրական ծակման (прабой) հաշվին իրենց մեջ առաջացած լարումներից: Քայքայված մասնիկների հեռացումը կատարվում է հեղուկ դիէլեկտրիկի շրջապտույտի հաշվին: Հորատման արդյունավետությունը կախված չէ ապարների ամրությունից ու հորատանցքի խորությունից, և որոշվում է էլեկտրական ծակման պարամետրերով և քայքայված ապարների հեռացման պայմաններով: Հորատման արագությունը 6 - 10 մ/ժ է: Էլեկտրաիմպուլսային հորատումը գտնվում է փորձարարական և արտադրական ստուգման փուլում:

Պայթեցման եղանակով հորատելիս ապարները քայքայվում են` պայթուցիկ նյութերի լիցքերով:

Հիդրոդինամիկական հորատումն օգտագործում են փափուկ ապարներում, որոնք մեծ ճնշման տակ հորատանցք մղվող ջրի շթի ազդեցության տակ քայքայվում են:

Հորատման մեխանիզմները աշխատացնելու համար օգտագործում են էլեկտրաշարժիչներ և ներքին այրման շարժիչներ: Հորատման կայանքի բոլոր մեխանիզմները տեղադրվում են մակերևույթին: ԱԳ-ը շարժման մեջ է դրվում վերևից հորատման խողովակների միջոցով, կամ ճոպանով (հարվածաճոպանային հորատման դեպքում): Ընդ որում, էներգիայի մեծ մասը ծախսվում է ոչ արդյունավետ` խողովակների և պատերի շփման ուժերը հաղթահարելու համար: Ավելի արդյունավետ է պտտական հորատումը հիդրավլիկական (տուրբոհորատ) և էլեկտրական (էլեկտրահորատ) խորշային շարժիչներով: Խորշային շարժիչները տեղադրվում են անմիջապես ԱԳ-ի վրա և իջեցվում են հորատանցք: Այս դեպքում հորատման խողովակները չեն պտտվում, և շարժիչի ամբողջ հզորությունը փոխանցվում է ԱԳ-ին:

>>

 

 

 


2.  ԱՊԱՐՆԵՐ

Ժամանակի պահանջների հետ ընդլայնվում են ինչպես նավթի և գազի, այնպես էլ պինդ օգտակար հանածոների հանքավայրերի հետախուզական աշխատանքները: Այդ իսկ պատճառով պահանջվում է հորատման արագության մեծացում, հորատման օպտիմալ ռեժիմի ճիշտ ընտրություն, նոր և որակյալ ապարաքայքայիչ գործիքների ստեղծում: Հորատանցքի հորատումը պահանջում է ոչ միայն տեխնիկական և տեխնոլոգիական գործընթացների իմացություն, այլև առաջին հերթին` անհրաժեշտ է իմանալ ապարների հատկությունները և դրանց վարքը հորատման ժամանակ: Այդ տվյալները անհրաժեշտ են հորատման եղանակի, հորատանցքի տեսակի, հորատման ռեժիմի ընտրության, որակյալ նմուշի ստացման, հորատանցքի պատերի ամրակապման եղանակի, հորատանցքը անհրաժեշտ խորության հասցնելու համար: Այսպիսով, կարևոր խնդիր է ուսումնասիրել ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները, որպեսզի հորատման ժամանակ հաշվի առնվեն հորատագործիքի մաշվածության չափը, հորատագործիքի և հորատվող ապարների շփման հատվածում ընթացող գործընթացները, լվացող հեղուկի ազդեցությունը ապարների վրա և այլն: Հորատանցքերի հորատման շահավետությունը և որակը հիմնականում կախված են ապարների քայքայման գործընթացից: Այս գործընթացի բնույթը և ընթացքի պայմանները կախված են մի շարք գործոններից, սկսած ապարների բնույթից, վերջացրած ԱԳ-ի աշխատանքային ռեժիմից: Ապարների քայքայման գործընթացի իմացությունը կարևոր նշանակություն ունի, քանի որ օգտագործվող քայքայման եղանակները կատարելագործման հնարավորություն ունեն:

Ապարներում մեխանիկական գործընթացների ուսումնասիրությունը հիմնվում է պինդ մարմնի ֆիզիկայի վրա: Դրանք բացատրում են ընթացող գործընթացների ֆիզիկական և մաթեմատիկական մոդելավորումը: Ապարներում ընթացող մեխանիկական գործընթացների ուսումնասիրությունը հիմնականում կատարվում է փորձարարական մեթոդներով:

>>

 

 

2.1 Ապարների դասակարգումն ըստ առաջացման

Ապարները համարվում են բարդ ֆիզիկական մարմիններ և կազմված են մի շարք միներալներից, որոնք իրենց հերթին համարվում են տարրերի բնաքիմիական միացումներ: Հորատման գործընթացում կարևոր երկրաբանական հատկանիշը ապարների միներալոգիական կառուցվածքը և անհամասեռությունն են: Միներալների թիվը անցնում է 4000-ից, բայց հիմնական ապարկազմիչ միներալների թիվը 40-50 է:

Երկրակեղևը կազմված է զանազան ապարներից, որոնք ըստ առաջացման բաժանվում են երեք խմբի՝ հրային (մագմատիկ), նստվածքային և մետամորֆային:

Հրային ապարները հրահեղուկ զանգվածի սառեցման արդյունք են (բազալտ, գրանիտ) և ըստ քիմիական ու հանքաբանական կազմի կախված են հալոցքի զանգվածի բաղադրությունից:

Սառեցման պայմաններից ելնելով` հրային ապարները լինում են խորքային (ինտրուզիվ) և արտաժայթքված (էֆուզիվ):

Խորքային ապարները լրիվ բյուրեղային կառուցվածք ունեն և խիտ բյուրեղային են (գրանիտ, սիենիտ): Արտաժայթքված ապարները տարբերվում են ապակենման և ոչ լրիվ բյուրեղային կառուցվածքով: Հրային ապարներն մեծ ամրություն ունեն:

Նստվածքային ապարները այլ ապարների քայքայման արդյունք են (հիմնականում հրային ապարների): Ըստ առաջացման եղանակի բաժանվում են չորս խմբի. ա) բեկորային՝ խճաքար, գլաքար, կոնգլոմերատ, բ) օրգանական՝ կրաքար, կավիճ, քարածուխ, գ) քիմիական, առաջացել են ջրային լուծույթներից՝ աղերի նստեցման ճանապարհով կամ երկրակեղևում ընթացող քիմիական ռեակցիաների հետևանքով (դոլոմիտ, քարաղ, գիպս), դ) խառը՝ վերը նշված ապարների նյութերից (մերգելներ, կավային և ավազային կրաքարեր):

Մետամորֆային ապարներն առաջացել են նստվածքային և հրային ապարներից, բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման ազդեցության տակ (մարմարներ, քվարցիտ):

>>

 

 

2.2 Ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները

Ինչպես վերը նշվեց, ապարները միներալային կուտակումներ են, որոնք առաջացել են այս կամ այն երկրաբանական գործընթացների հետևանքով, ուստի ապարների շատ հատկություններ կախված են միներալների հատկություններից՝ քիմիական կազմից, մասնիկների ձևից, չափերից և դասավորությունից, դրանց միջև գոյություն ունեցող կապի բնույթից և ուժից, ապարների ամբողջական ձևավորման պայմաններից և կառուցվածքից:

Լինելով բավականին բարդ կառուցվածքի և կազմության պինդ մարմիններ` ապարներն ունեն բազմաթիվ ֆիզիկամեխանիկական հատկություններ՝ ամրություն, կարծրություն, առաձգականություն, ծակոտկենություն, փխրունություն, պլաստիկություն, ճեղքավորվածություն, մաշողականություն, բաժանելիություն, տեսակարար և ծավալային կշիռ, խտություն, շերտայնություն, սորունություն, ջրաթափանցելիություն, հոսունություն, ջրակլանելիություն, ջերմահաղորդականություն, հալում, էլեկտրական ամրություն, մագնիսաթափանցելիություն, ռադիոակտիվություն և այլն:

Ապարների մեխանիկական հատկությունները որոշում են ապարների վարքը կիրառվող ուժի ազդեցության տակ:

Այս կամ այն հատկությունների դրսևորման աստիճանից կախված է ոչ միայն հորատման արագությունն ու որակը, այլև` տարբեր բնույթի բարդացումներ ու վթարներ, ինչպես նաև հորատանցքի պատերի ամրակապման կամ փողի լայնացման հետ կապված լրացուցիչ աշխատանքների կատարումը:

Ապարների կառուցվածքը բնութագրվում է կառուցվածքով (ստրուկտուրայով) և կազմվածքով (տեքստուրայով): Կառուցվածքը դա ապարի բյուրեղների ձևն ու չափերն են, կազմվածքը` բյուրեղների կամ մասնիկների փոխադարձ դասավորությունը: Վերջինից է կախված ապարների շերտավորությունը, թերթավորվածությունը, ծակոտկենությունը, ճեղքավորվածությունը: Հորատման ժամանակ այս հատկություններն ազդում են ապարներում ընթացող մեխանիկական գործընթացների վրա:

Մեխանիկական հատկությունների վրա ազդում է նաև ջրի առկայությունը ապարներում: Բնության մեջ տարբերվում են կապված և ազատ ջրեր: Ջրի առկայությունն ապարներում արտահայտվում է խոնավապարունակությամբ և արտահայտվում է տոկոսներով:

որտեղ Cա -ն ապարի խոնավապարունակությունն է, Cչ.ա -ն` չոր ապարի խոնավապարունակությունն է:

Մեծ ազդեցություն է թողնում ապարի մասնիկները կապակցող ցեմենտի տեսակը, որը ըստ կազմության լինում է կրաքարային, սիլիկահողային, սուլֆատային, երկաթային և այլն: Մեխանիկական հատկությունների վրա ազդում են ապարի անհամասեռությունը և անիզոտրոպիան, տեսակարար և ծավալային կշիռը, ու խտությունը:

Ապարների խտությունը, տեսակարար և ծավալային կշիռը, ընդհանուր առմամբ բնութագրում են մեկ ցուցանիշ` միներալային նյութով որոշակի ծավալի լցվածության աստիճանը:

Ապարի խտությունը և ծավալային կշիռը (r) որոշվում է նմուշի զանգվածի կամ կշռի (G) և նրա ամբողջ ծավալի (V) հարաբերությամբ:

Ապարի տեսակարար կշիռը (g) որոշվում է նմուշի կշռի (G) և նրա մաքուր (առանց ծակոտիների և դատարկությունների) ծավալի (V1) հարաբերությամբ:

Սովորաբար առավել մեծ խտությամբ օժտված են արտաժայթքված, իսկ առավել փոքր` նստվածքային և որոշ արտաժայթքված ապարները:

Ապարի տեսակարար կշիռը կախված է ապարի հատիկների և ցեմենտացնող նյութերի միներալոգիական կազմից, և մեծությունը բազմաթիվ ապարների համար տատանվում է 2000-3000 կգ/մ3 սահմաններում:

Ապարի ծավալային կշիռը կախված է ապարի նյութական կազմությունից և ծակոտկենությունից:

Հաշվի առնելով, որ ապարի ամբողջ ծավալը մեծ է մաքուր ծավալից, ծավալային կշիռը միշտ փոքր կլինի տեսակարար կշռից:

Ապարների քայքայման գործընթացում կարևոր դեր է խաղում առաձգական և պլաստիկ դեֆորմացիաների ուսումնասիրությունը: Դեֆորմացիայի բնույթը կախված է մի շարք գործոններից՝ արտաքին ուժերի արագությունից և ուղղությունից, ապարների անիզոտրոպ հատկություններից, ջերմաստիճանից:

Ապարի դեֆորմացիա կամ քայքայում առաջացնող ուժի (P) և միավոր մակերեսի (S) հարաբերությունը կոչվում է լարում (s):

Ապարների համար իրական մակերեսը կախված է ապարի ծակոտկենությունից, ճեղքավորվածությունից և մակերևույթի անհարթությունից: Բնականաբար մակերեսի այն հատվածում, որը զբաղեցված է ծակոտիներով և ճեղքերով լարում չի առաջանում, հետևաբար լարումը կենտրոնանում է հպատեղերում: Հպատեղերի գումարային մակերեսը կլինի փոքր, հետևաբար լարումը կլինի ավել, և այդ տարբերությունը կլինի այնքան զգալի, որքան ծակոտկեն կամ ճեղքավորված է ապարը: Միայն բացարձակ խիտ ապարի համար որոշված լարումը կհամապատասխանի իրականին:

Մեխանիկական հատկությունները դրսևորվում են մեխանիկական գործընթացների ժամանակ, որոնք կապված են ապարի ներքին կառուցվածքի հետ: Մեխանիկական եղանակով հորատման գործընթացի արդյունավետ իրագործման համար գլխավորապես պետք է իմանալ ապարների մեխանիկական հատկությունները, քանի որ քայքայման արդյունավետությունը ուղիղ կախվածության մեջ է գտնվում ամրությունից և կարծրությունից: Որքան ամուր են ապարները, այնքան փոքր է դրանց քայքայման արագությունը՝ մնացած բարենպաստ պայմանների դեպքում:

Հորատման ժամանակ կարևորվում են ամրության ցածրացման եղանակները, որին կարելի է հասնել ապարների մասնիկների միջև գոյություն ունեցող կապի թուլացումով՝ մանր ճեղքերի ստեղծման, ծակոտկենության մեծացման և այլ միջոցառումների շնորհիվ: Դրանց կարելի է հասնել առաձգական տատանումների ազդեցությամբ, ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, մակերևութաակտիվ նյութերի ազդեցությամբ, ապարների որոշ բաղկացուցիչ մասերի լուծումով և այլն:

Ֆիզիկամեխանիկական բոլոր հատկությունների ուսումնասիրությունը կատարվում է երեք մեթոդով. ա) բնական պայմաններում, բ) մոդելների վրա լաբորատոր պայմաններում, գ) հաշվարկային մեթոդներով:

Այս մեթոդներից ամենահուսալին բնական պայմաններում կատարվող ուսումնասիրություններն են, ինչը կապված է մեծ ծախսերի հետ:

>>

 

 

2.3 Ապարների դեֆորմացիոն հատկությունները

Ինչպես հայտնի է պինդ մարմնի ֆիզիկայից, ցանկացած նյութի բյուրեղային ցանցում գոյություն ունեն ատոմների կամ իոնների փոխադարձ ձգողական և վանողական ուժեր: Շնորհիվ դրանց, ապարների վրա արտաքին ուժերի ազդեցության դեպքում ապարում առաջանում են արտաքին ուժերին հակազդող ներքին ուժեր: Արտաքին ուժերի ազդեցության տակ ապարները կարող են ենթարկվել դեֆորմացիայի՝ չափերի, ձևի և ծավալի փոփոխության կամ քայքայման: Այլ խոսքով դեֆորմացիաները կարող են լինել քայքայող և չքայքայող:

Տարբերվում է դեֆորմացիաների երկու տեսակ՝ առաձգական և պլաստիկ:

1.                  Առաձգական դեֆորմացիա, երբ արտաքին ուժերի ազդեցության վերացումից հետո մարմինը ստանում է իր նախկին ձևը և չափերը:

2.                  Պլաստիկ դեֆորմացիա, երբ արտաքին ուժերի ազդեցության վերացումից հետո մարմնի նախկին ձևն ու չափերը չեն վերականգնվում:

Եթե դեֆորմացիաների ժամանակ մասնիկների միջև կապերը խզվում են, ապարը քայքայվում է: Պլաստիկ քայքայման ժամանակ տեղի է ունենում ոչ հետադարձելի դեֆորմացիա, որը նախորդում է քայքայմանը:

Ապարների հիմնական դեֆորմացիոն հատկություններն են առաձգականությունը, պլաստիկությունը, փխրունությունը:

>>

 

 

2.4 Ապարների առաձգական հատկությունները

Բոլոր ապարները համարվում են տարբեր աստիճանի առաձգական մարմիններ: Այսինքն ճնշման ենթարկվելիս նրանք գծայնորեն դեֆորմացվում են, իսկ ճնշումը վերացնելիս վերադառնում են նախկին դիրքին: Հայտնի է որ, բոլոր պինդ մարմինները առաջին մոտավորությամբ ենթարկվում են Հուկի օրենքին, որն առաձգականության տեսության հիմքն է: Սակայն ապարների համար այդ կախվածությունը ավելի բարդ է, կախված բարդ կազմությունից, ծակոտկենությունից, խոնավությունից և այլ հատկություններից, որը և բերում է Հուկի օրենքից շեղման, չնայած` ապարի բաղադրիչ միներալները ենթարկվում են այս օրենքին:

Եթե առաձգական դեֆորմացիայի ժամանակ խախտումներ չեն նկատվում, ծավալը մնում է հաստատուն, ապա դա կոչվում է մաքուր սահքի դեֆորմացիա: Եթե առաձգական դեֆորմացիայի ժամանակ մարմնի ձևը չի փոփոխվում, բայց ծավալը փոքրանում է, կոչվում է համակողմանի սեղմում: Ընդհանրապես պինդ իզոտրոպ մարմինների առաձգական հատկությունները բնութագրվում են հետևյալ հաստատուններով՝ Յունգի կամ առաձգականության մոդուլ (E), սահքի մոդուլ (G), համակողմանի (ծավալային) սեղմման մոդուլ (K) և Պուասսոնի գործակից (m):

Յունգի մոդուլը դա ազդող նորմալ լարումների (s) և հարաբերական դեֆորմացիայի (ds) միջև համեմատականության գործակիցն է`

Ապարների համար Յունգի մոդուլի մեծությունը զգալիորեն կախված է դեֆորմացիայի տեսակից և գործադրված ուժի մեծությունից, որը շատ կարևոր է: Պետք է նշել նաև, որ ապարների առաձգականության մոդուլը չի գերազանցում միներալների առաձգականության մոդուլին, քանի որ հատիկների միջև կապը միշտ փոքր է, քան ապար կազմող միներալի հատիկինը: Հենց սա էլ բերում է Հուկի օրենքից շեղմանը: Սեղմման դեպքում հատիկների միջև կապը ուժեղանում (մեծանում) է, քանի որ փոքրանում է երկու հարևան միներալների մակերևութային ատոմների կամ իոնների միջև եղած տարածությունը: Այս դեպքում մեծանում է Յունգի մոդուլը: Ձգման ժամանակ տեղի ունի հակառակ պատկեր: Սեղմման դեպքում որոշված առաձգականության մոդուլը սովորաբար 1.5-4.0 անգամ մեծ է, քան ձգման դեպքում ստացվածը:

Պուասսոնի գործակիցը հարաբերական երկայնական (d) և լայնական (d) առաձգական դեֆորմացիաների միջև համեմատականության գործակիցն է`

Ապարների համար Պուասսոնի գործակիցը տատանվում է 0.1-0.45 սահմաններում, իսկ մեծամասամբ ստանում է միջին արժեքներ, մոտ 0.25: Կախված դեֆորմացիաների պայմաններից ապարներում այդ ցուցանիշը փոփոխվում է` որոշների համար մեծանում է, մյուսներինը` իջնում:

Սահքի մոդուլը շոշափող լարումների (t) և համապատասխան սահքի դեֆորմացիայի (dt) միջև համեմատականության գործակիցն է`

Համակողմանի սեղմման մոդուլը (K) բնութագրում է համակողմանի սեղմման դեպքում լարման (s) և ծավալի հարաբերական փոփոխման (DV/V) միջև կապը:

Այս բոլոր բնութագրերը իրար հետ կապված են հետևյալ կերպ`

Ապարները, ըստ իրենց բարդ կառուցվածքի, համարվում են անիզոտրոպ մարմիններ, այսինքն` դրանց հատկությունները տարբեր ուղղությամբ տարբեր են: Հետևաբար առաձգական հաստատունները կախված են դեֆորմացիայի ուղղությունից: Տարբերվում են առաձգական մոդուլի հետևյալ տարատեսակները. 1) առաձգականության մոդուլ եզակի բեռնվածության դեպքում (E), 2) առաձգականության մոդուլ բազմակի բեռնվածության դեպքում, երբ բացառվում են մնացորդային դեֆորմացիաները (Eբ), 3) առաձգականության դինամիկ մոդուլ (Eդ):

Փորձերով ապացուցված է, որ`

>>

 

 

2.5 Ապարների պլաստիկություն և փխրունություն

Ինչպես արդեն նշվեց, ապարների վարքը դեֆորմացիաների ժամանակ տարբեր է: Մի դեպքում գործադրված ուժի ազդեցության տակ ապարը կարող է փոխել ձևն ու ծավալը, չխզելով ամբողջականությունը` այսինքն դեֆորմացվի պլաստիկորեն, մյուս դեպքում` բաժանվել առանձին կտորների, առանց նկատելի պլաստիկ դեֆորմացիայի: Համաձայն այս վարքի առանձնացնում են ապարի պլաստիկություն և փխրունություն հատկությունները:

Պլաստիկություն կոչվում է ապարների մնացորդային դեֆորմացիա ստանալու կամ մեխանիկական էներգիան կլանելու ունակությունը, առանց քայքայման, ոչ հետադարձելի ձևով: Այս հասկացության հոմանիշը մածուցիկությունն է:

Փխրունություն է կոչվում ապարների քայքայման ունակությունը մեխանիկական էներգիայի առանց նկատելի կլանմամբ, այսինքն` առանց նկատելի պլաստիկ դեֆորմացիայի, ոչ հետադարձելի ձևով:

Ապարների մեծ մասը ցուցաբերում է փխրուն հատկություններ և միայն համակողմանի սեղմման պայմաններում են առաջանում պլաստիկ դեֆորմացիաներ, ընդ որում, կարող է առաջանալ պլաստիկ հոսունություն` դեֆորմացիայի մեծացում, առանց բեռնվածության մեծացման:

Բեռնվածությունը, որի դեպքում առաձգական դեֆորմացիան փոխվում է պլաստիկի, ընդունում են հոսունության պայմանական սահման: Եթե բեռնվածության մեծացման ժամանակ առաջանում է պլաստիկ դեֆորմացիա, այնուհետև փխրուն քայքայում, ապարը դասվում է փխրուն-պլաստիկ խմբին, իսկ եթե բեռնվածության մեծացման ժամանակ միանգամից դեֆորմացվում է պլաստիկորեն կամ հոսում է, ապա դասվում է պլաստիկ կամ մածուցիկ խմբին: Փխրուն և պլաստիկ ապարների միջև հստակ սահմանը գործնականորեն որոշել շատ դժվար է, քանի որ դա կախված է գործադրվող ուժի բնույթից, օրինակ` արագությունից: Միևնույն ապարը կարող է լինել ինչպես փխրուն, այնպես էլ պլաստիկ:

Պլաստիկության բնութագրիչը պլաստիկության գործակիցն է (kպ), և կարելի է որոշել հետևյալ բանաձևով`

որտեղ Aը; Aա և Aդ -ն համապատասխանաբար` ընդհանուր, առաձգական և դրոշմի դեֆորմացիաների վրա ծախսվող աշխատանքն է:

Պլաստիկության գործակիցը մոտավորապես կարելի է որոշել՝ օգտվելով ապարի վրա կոշտ դրոշմով սեղմելուց առաջացած ձևափոխության գրաֆիկից (ըստ Լ. Ա. Շրեյների մեթոդի) (Նկ. 4): Դեֆորմացիայի աշխատանքը մինչ ապարի քայքայումը կարելի է պատկերացնել երկու մասից կազմված. ա) աշխատանք` ծախսված առաձգական դեֆորմացիայի վրա, բ) աշխատանք` ծախսված պլաստիկ դեֆորմացիայի վրա:

 

 

Ըստ պլաստիկության գործակցի մեծության բոլոր ապարները Շրեյները բաժանել է երեք խմբի. ա) առաձգական-փխրուն (kպ=1), բ) առաձգական-պլաստիկ (kպ=1-6), գ) ապարներ, որոնք չեն տալիս նկատելի փխրուն քայքայում (kպ>6) թույլ, խիստ ծակոտկեն և շատ պլաստիկ:

Ապարների փխրունության ցուցանիշ Լ. Ի. Բարոնի և Վ. Մ. Կուրբատովի կողմից առաջարկվել է ընդունել փխրունության գործակիցը (kփ), որը առաձգական ձևափոխության վրա ծախսված աշխատանքի (Aա) հարաբերությունն է ծախսված ընդհանուր աշխատանքին (Aը),

Տրված պայմաններում հորատման տեխնոլոգիան մշակելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ փխրունության և պլաստիկության հասկացությունները հաճախ բնութագրում են ապարի վիճակը որոշակի պայմաններում. օրինակ` ջերմաստիճանի փոփոխման դեպքում առաձգապլաստիկ ապարները կարող են դրսևորվել որպես փխրուն, իսկ համակողմանի սեղման դեպքում փխրուն ապարները, որպես առաձգապլաստիկ:

>>

 

 

2.6 Ապարների ամրություն

Ապարների բնորոշ հիմնական մեխանիկական հատկությունները, որոնք որոշում են հորատման պայմանները և հաջողությունները, համարվում են ամրությունը, աբրազիվությունը և կայունությունը:

Մեխանիկական ամրությունը, ապարի արտաքին ուժերին դիմադրելու ունակությունն է, առանց քայքայման: Ապարների մեխանիկական ամրությունը, ինչպես նաև ցանկացած պինդ մարմնի ամրություն պայմանավորված է մասնիկների փոխադարձ կապակցվածությամբ և ցեմենտացնող նյութի տեսակից: Ըստ մասնիկների կապակցվածության ապարները բաժանվում են հետևյալ տեսակների՝ 1) ժայռային, 2) կապակցված, 3) փխրուն ապարներ:

Ժայռային ապարները կազմված են բյուրեղային ցանցից և ծակոտիներից: Այս խմբին են պատկանում ինչպես մեծ ամրություն ունեցող յաշմաները, այնպես էլ փոքր ամրության տալկը և գիպսը: Կապակցումը այս խմբի ապարներում կարող է լինել անմիջական (գրանիտ, բազալտ) կամ ցեմենտացնող նյութերով (կոնգլոմերատ, ավազ): Այսպիսի ապարներում հորատված հորատանցքերի պատերը կայուն են, և ամրակապման կարիք չի զգացվում, բացառությամբ երբ ապարները ճեղքավորված են, և կա լվացող հեղուկի կորուստ: Ժայռային ապարների մեծ մասն օժտված է աբրազիվ հատկություններով, որի հետ մեծանում է ապարքայքայիչ գործիքի ծախսը: Ժայռային ապարների քայքայումը սեղմման բեռնվածության տակ կատարվում է մի մասը մյուսի նկատմամբ սահքի հետևանքով կամ իրարից պոկվելուց:

Քայքայող ուժը (Q), որը սահք է կատարում, հաղթահարում է կապակցման (C) և շփման (F) դիմադրությունները:

որտեղ N -ն սահքի հարթության ուղղահայաց ուժն է, m0 -ն ներքին շփման գործակիցն է:

Բաժանելով արտահայտության երկու մասերը սահքի հարթության մակերեսին կստանանք սահքի լարվածությունը, որը բնորոշում է ապարի

ամրությունը:

որտեղ t0 -ն կապակցման տեսակարար ուժն է, s -ն նորմալ լարվածությունն է, բացի դրանից

որտեղ j -ն ներքին շփման անկյունն է (Նկ. 5 և Նկ. 6):

P ուժի ազդեցության տակ տեղի է ունենում սահք որոշակի g անկյան տակ, որի արժեքները տարբեր ապարների համար տատանվում է 45-800 սահմաններում:

 

Օգտվելով Մորի կողմից տրված ամրության տեսությունից կարելի է դուրս բերել կապակցման ուժի ինտենսիվության և սեղմման ու ձգման ամրությունների ու ապարի ներքին շփման անկյան միջև եղած կապերը միառանցք սեղմման դեպքում`

որտեղ Cս և Cձ - ն ապարի կապակցումն է համապատասխանաբար սեղմման և ձգման դեպքում: Շատ հեղինակներ նշում են, որ կապակցման մեծությունը շատ քիչ է տարբերվում (1-6%) խզման ամրությունից, այդ պատճառով գործնական հաշվարկներում ընդունում են Cխsխ:

Կապակցված ապարների շարքին են դասվում կավային ապարները: Ի տարբերություն ժայռային ապարների, դրանք օժտված են մեծ պլաստիկությամբ, ցածր ամրությամբ և փոքր աբրազիվությամբ: Կապակցվող ուժերի մեծությունը կախված է նաև ապարների խոնավապարունակությունից և հորատախորշային ճնշումից: Քայքայումից հետո այս ապարները խոնավացման և ճնշման մեծացման դեպքում կարող են վերականգնվել: Կավային ապարներում կապակցվող ուժերը կախված են կոլոիդ մասնիկների առկայությունից, որոնց չափերը չեն գերազանցում 0.001 մմ: Մոլեկուլյար ուժերի ազդեցության տակ կոլոիդ մասնիկները ենթարկվում են աբստրակցիայի և մակերևույթում ստեղծում են յուրահատուկ թաղանթ, որով կատարվում է մասնիկների միացում և ցանցի ստեղծում: Աստիճանաբար կատարվում է այդ մասնիկների ցեմենտացում զանազան ցեմենտացնող նյութերով:

Կավային ապարները հեշտ հորատվում են, հորատանցքի պատերը շատ դեպքերում կայուն են: Սակայն հանդիպում են այնպիսի կավեր, որոնք արագ կլանելով ջուր, ուռչում են` հանգեցնելով հորատանցքի տրամագծի նեղացմանը: Այս ապարները հորատելիս օգտագործում են ցածր ջրատվությամբ հորատման լուծույթ, ինչպես նաև լուծույթներ, որոնք փոխազդեցության մեջ չեն մտնում պատերի ապարների հետ:

Կավային ապարների ամրությունը որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ rx -ն կապիլյար ուժերից առաջացած լրացուցիչ ճնշումն է:

Կապակցված ապարների ամրությունը փոքր է և մեծանում է տեղադրման խորության մեծացմանը զուգընթաց:

Փխրուն ապարները այն ապարներն են, որոնց մասնիկների միջև գոյություն չունի գործնական կապ: Երբեմն այս խմբերի ապարները կոչվում են սորուն ապարներ: Այս ապարների շարքին են դասվում ավազները, մանրագլաքարերը, խճաքարերը և այլն: Կապակցող ուժերը այս ապարներում բացակայում են (որոշ չափով գոյություն ունեն խոնավ ավազներում): Այս ապարները քիչ աբրազիվ են և անկայուն: Հորատելուց անմիջապես հետո ամրակապում են շրջապահ խողովակներով: Ամրությունը որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

Բանաձևից երևում է, որ ամրությունը կախված է ներքին շփման ուժերից: s-ի մեծությունը կախված է լեռնային ճնշումից, այսինքն շերտի տեղադրման խորությունից և որքան խորն է, այնքան s-ն մեծ է: Այդ պատճառով վերին շերտերը հորատելիս անմիջապես ամրակապվում է:

Ինչպես նշվեց, ապարների ամրությունը որոշվում է լարվածությամբ, որի ազդեցության տակ տեղի է ունենում ապարի որոշակի ծավալի բաժանում մասերի կամ ամբողջականության խախտում: Ապարների ամրությունը բնութագրվում է ամրության սահմանով կամ քայքայմանը ժամանակավոր դիմադրությամբ և հիմնականում կախված է դեֆորմացիայի եղանակից` սեղմում, ձգում, սահքապոկում, ոլորում և այլն: Այդ պատճառով տարբերում են ապարների ամրություն ըստ սեղման (sս), ձգման (sձ), սահքապոկման (sսպ) և այլն: Առավելապես տարածված ցուցանիշ է ապարի միավոր մակերեսի վրա ընկնող բեռնվածությունը, որի տակ տեղի է ունենում ապարի քայքայում:

>>

 

 

 

2.7 Ապարների կարծրություն

Կարծրություն է կոչվում որևէ պինդ մարմնի ներդրման ժամանակ ապարների ցուցաբերած դիմադրության ունակությունը: Կարծրությունը ամրության մասնավոր դեպք է` ամրություն ըստ սեղմման: Կարծրությունը ապարների կարևոր հատկություններից մեկն է, որով որոշվում է հորատման գործիքի ներդրման խորությունը և էականորեն ազդում է հորատման արագության վրա: Ապարների կարծրությունը կախված չէ հորատման եղանակից: Հորատման ժամանակ ապարների քայքայման տեսանկյունից կարծրությունն ավելի ճշգրիտ է բնութագրում դրանց մեխանիկական հատկությունները: Տարբերում են երկու տեսակի կարծրություն` ագրեգատային, այսինքն ամբողջ ապարի կարծրությունը և ապարակազմիչ առանձին միներալների կարծրություն: Հորատման ժամանակ ապարների քայքայման արագությունը կախված է հիմնականում ագրեգատային կարծրությունից, իսկ միներալների կարծրությունն ազդում է ապարքայքայիչ գործիքների կտրիչների մաշման և ապարի քայքայման ինտենսիվության վրա որոշակի ժամանակում: Ապարների կածրությունն էապես կախված է գործող բեռնվածությունների բնույթից: Այդ բեռնվածությունները կարող են լինել ստատիկ և դինամիկ:

Կարծրության աստիճանի որոշման համար գոյություն ունեն տարբեր մեթոդներ և սարքեր:

Ներկայումս հորատման գործում տարածված է պրոֆեսոր Լ. Ա. Շրեյների մեթոդը: Ըստ այդ մեթոդի, կարծրությունը որոշվում է ապարի նմուշի մակերևույթի վրա 1-5 մմ2 հարթ մակերեսով կոնական կամ գլանական դրոշմի սեղմումով: 1-2 մմ2 մակերեսով դրոշմը օգտագործում են խիտ և համասեռ ծակոտկեն, 3 մմ2 մակերեսով դրոշմը՝ ոչ մեծ կարծրություն, իսկ 5 մմ2 մակերեսովը՝ խիստ ծակոտկեն և փոքր կարծրության ապարների փորձարկման համար: Ամուր և դյուրաբեկ ապարների համար օգտագործում են կոնական, իսկ փափուկ և պլաստիկ ապարների համար` գլանական տեսքի դրոշմներ:

Կարծրությունը որոշում են տարբեր մակնիշի սարքերի օգնությամբ և հաշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ P -ն քայքայող բեռնվածություն է, Sդ -ն` դրոշմի մակերեսը:

Ապարի կարծրությունը, որոշված նույնիսկ միևնույն նմուշով, կարող է տարբերվել տարբեր փորձերի ընթացքում, այդ իսկ պատճառով չափումները կատարում են մի քանի անգամ, և արդյունքները մշակում մաթեմաթիկական վիճակագրական մեթոդներով:

Առաձգական և դյուրաբեկ ապարների համար կարծրությունը որոշում են Շորի մեթոդով՝ ալմաստային գլխիկով զարկիչի (бойка) նետման միջոցով: Որպես կարծրության ցուցանիշ` կարող է ծառայել զարկիչի հետադարձ թռիչքի (отскок) բարձրությունը և ապարում առաջացած փոսիկի մեծությունը:

Ապարի քայքայումը կատարվում է հորատադրի կտրիչների կողմից՝ սեղմումով, երբ այն պոկում է ապարի մասնիկները զանգվածից: Զանգվածում գտնվող ապարի քայքայման պայմանները էապես տարբերվում են նմուշների քայքայման պայմաններից՝ բեռնվածությունների պարզ ձևերի ժամանակ: Քանի որ ապարի և կտրիչի փոխազդեցությունը տեղի է ունենում զանգվածում, ապա առաջանում են մեծ լարումներ և ապարի դիմադրությունը կարող է լինել շատ մեծ: Այդ պատճառով ապարի քայքայման համար անհրաժեշտ հպման ճնշումը պետք է 10-12 անգամ գերազանցի միառանցք սեղմման (sս) դեպքում գործադրվող ամրության սահմանին:

Գենկի կողմից տեսականորեն ապացուցված է, որ համակողմանի (p) և միառանցք սեղմման (sս) դեպքում ապարի կարծրությունների միջև կա հետևյալ կապը՝

Բանաձևից երևում է, որ համակողմանի սեղմման դեպքում ապարի կարծրությունը 7.28 անգամ պետք է մեծ լինի միառանցք սեղմման արժեքից: Շրեյները, հաշվի առնելով ապարների անհամասեռությունը, տալիս է հետևյալ բանաձևը`

Լ. Ա. Շրեյները առաջարկել է ըստ կարծրության ապարները դասակարգել 12 կարգի` համապատասխանեցնելով հետախուզական սյունակային հորատման համար ընդունված ըստ հորատելիության 12 կարգերին (Պրոտոդյոկանովի) (Աղյուսակ 1): Գոյություն ունեն կարծրության որոշման և դասակարգման այլ մեթոդներ և սարքեր:

Աղյուսակ 1

Ապարների կարծրության դասակարգումը ըստ Շրեյների

Ապարների հորատելիության կարգը

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

 

 

Կարծրությունը, ՄՊա

 

<100

100-250

250-500

500-1000

1000 1500

1500 2000

2000 3000

3000 4000

4000 5000

5000 6000

6000 - 7000

>7000

 

 

 

 

 

 

 

 

>>

 

 

 

2.8 Ապարների աբրազիվություն (քերամաշելիություն, հղկայնություն)

Աբրազիվությունը` ապարաքայքայիչ գործիքը կամ հորատման այլ սարքավորումները ապարների կողմից մաշելու հատկությունն է:

Ապարները օժտված են որոշակի աբրազիվությամբ: Ընդ որում, մեծ աբրազիվությամբ օժտված են հրային և մետամորֆիկ ապարները՝ հատկապես, որոնք պարունակում են մեծ կարծրությամբ միներալներ (քվարց, կորունդ): Ապարների աբրազիվության հետևանքով մաշվում է հորատարկը՝ իր ամբողջ երկարությամբ, ԱԳ-ն և պոմպերը: Պոմպերի մաշումը տեղի է ունենում հորատված ապարները հորատալուծույթի մեջ խառնվելու հետևանքով: Աբրազիվությունից է կախված ԱԳ-ի և հորատման խողովակների ծախսը:

Աբրազիվությունը կախված է ապարկազմիչ նյութերի կարծրությունից, հատիկների չափից և ձևից, դրանց միջև կապերի ամրությունից, ցեմենտացնող նյութի ամրությունից, ճեղքավորվածությունից և այլ գործոններից: Որքան մեծ է միներալի հատիկների մեծությունը, կարծրությունը, բյուրեղների կապակցվածությունը, այնքան մեծ է աբրազիվությունը:

Գոյություն ունեն ապարների աբրազիվության որոշման մի քանի մեթոդներ: Առավել լայն տարածում է ստացել Լ. Ի. Բարոնի և Ա. Վ. Կուզնեցովի առաջարկած մեթոդը, ըստ որի պողպատյա պտտվող ձողը մաշվում է հորիզոնական տեղադրված չմշակված ապարի նմուշի կողմից և այնուհետև 0.1 մգ ճշտությամբ որոշվում է ձողի մաշված մասի զանգվածը: Որպես ձող օգտագործվում է 8 մմ տրամագծով և 70 մմ երկարությամբ չկոփված պողպատ: Ձողի մի ծայրում արվում է 4 մմ տրամագծով և 10-12 մմ խորությամբ անցք: Սկզբում ձողը մաշվում է մի մասով, այնուհետև մյուս: Որպես աբրազիվության ցուցանիշ ընդունվում է պողպատյա ձողի զանգվածի կորուստը, հաստատուն պայմաններում՝ 10 րոպեի ընթացքում, առանցքային բեռնվածությունը 150Ն, պտույտների հաճախությունը 400 պտտ/րոպե: Աբրազիվության ցուցանիշը՝ a հաշվում են հետևյալ բանաձևով`

որտեղ qi -ն էտալոնային ձողի մաշված զանգվածն է յուրաքանչյուր զույգ փորձերում, nզ -ն` զույգ փորձերի քանակը:

Ըստ աբրազիվության ապարները դասակարգվում են 8 խմբի:

Տարբերվում է նաև շլամային աբրազիվության ցուցանիշ: 0.5 մմ-ից փոքր շլամի մասնիկները ջրի և կապարի կոտորակների հետ խառնվում է վիբրացիոն հարմարանքով հաստատուն ժամանակով:

Այս դեպքում աբրազիվության գործակիցը որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ Q -ն կապարի կոտորակների հեռացված զանգվածն է:

Հորատման ժամանակ ապարների քայքայման արագությունը զգալիորեն կախված է գործիքի կտրող ծայրի աբրազիվ մաշումից, այսինքն` աշխատանքային մասի երկրաչափական ձևի փոփոխությունից: Ընդ որում, մաշումը կարող է տեղի ունենալ կտրիչի երկրաչափական չափերի պահպանմամբ, քիչ փոփոխմամբ և ուժեղ փոփոխմամբ:

>>

 

 

 

2.9 Ապարների սորունություն, հոսունություն և ռելաքսացիա

Սորունություն կոչվում է օդում տարբեր չափերի ամուր մասնիկներից կազմված դիսպերս նյութի ազատ տեղաշարժման ունակությունը ծանրության ուժի ազդեցության տակ: Սորունության ցուցանիշ է միավոր ժամանակում միավոր մակերեսով անցքից թափված նյութի քանակությունը կամ որոշակի քանակության նյութի թափման ժամանակը 15 մմ անցքով և 600 կոնություն ունեցող ձագարից: Նյութի սորունությունը գնահատվում է նաև սորունության գործակցով (Kս)`

որտեղ jթ -ն բնական թեքության անկյունն է, որը կախված է մասնիկների չափերից, ձևից և մակերևույթի բնույթից, նյութի տեսակարար կշռից և խոնավությունից, ինչպես նաև շփման գործակցից: Բնական թեքության անկյունը որոշվում է փորձնական ճանապարհով: Դրա համար օգտագործվում է 1մ3 կամ 1դմ3 ծավալով անտակ գլան` լցված սորուն նյութով: Այնուհետև գլանը դանդաղ բարձրացվում է և պարունակությունը թափվում է հորիզոնական հարթության վրա, որի հետևանքով ձևավորվում է կոն: Չափելով բարձրությունը (h) և տրամագիծը (d)` նյութի թեքության անկյունը հաշվում են հետևյալ բանաձևով`

Հոսունություն. վերագրվում է ռեոլոգիական հատկություններին, բնութագրելով ապարների պլաստիկ վարքը առաձգականության սահմանը չգերազանցող երկարատև բեռնվածության դեպքում: Հոսունություն կոչվում է ապարի դեֆորմացիայի անընդհատ աճը հաստատուն լարվածության դեպքում: Այս պատճառով հոսունությունը համարվում է պլաստիկության մասնավոր դեպք, պայմանով որ`

Հոսունությունը յուրահատուկ է մի շարք կավային ապարներին, թերթաքարերին, ավազաքարերին: Դա կախված է ազդող բեռնվածության մեծությունից և ուղղությունից` շերտավորվածության հետ համեմատած: Առավել մեծ դեֆորմացիա նկատվում է, երբ ազդող բեռնվածությունն ուղղահայաց է շերտավորվածությանը: Հոսունության ցուցանիշը ապարների ուռչումն է:

Լարվածության ռելաքսացիա. ապարում լարվածության աստիճանաբար նվազումն է հաստատուն դեֆորմացիայի դեպքում` երևույթ հակառակ հոսունությանը: Բեռնվածության վերացման դեպքում ապարը չի վերականգնում սկզբնական ձևը, որի արդյունքում առաձգական դեֆորմացիաները, չնայած բեռնվածությունը չի գերազանցում առաձգականության սահմանին, անցնում են պլաստիկի:

>>

 

 

 

2.10 Ապարների ծակոտկենությունը

Ապարները այս կամ այն չափով ծակոտկեն են և ճեղքավորված: Ծակոտկենություն ասելով հասկանում են ապարի մեջ տարածություն, որը լցված չէ ամուր մասնիկներով: Տարբերվում են ապարների բացարձակ և արդյունավետ ծակոտկենությունները: Բացարձակ ծակոտկենությունը ապարի ընդհանուր ծակոտիների գումարն է, իսկ արդյունավետ ծակոտկենությունը` միմյանց հետ կապված և մակերևույթի հետ հաղորդակցվող ծակոտիների գումարը: Ծակոտկենությունը որոշվում է ամբողջ ապարի ծակոտիների ծավալի (Vծ) և ապարի ընդհանուր ծավալի (V) հարաբերությամբ, արտահայտված տոկոսներով:

Գոյություն ունի ապարի ծակոտկենության որոշման մի քանի եղանակ:

Բոլոր ապարները օժտված են ծակոտկենությամբ: Հրային ծագում ունեցող ապարները` հատկապես ինտրուզիվները, օժտված են ցածր ծակոտկենությամբ, իսկ նստվածքային ապարները՝ բարձր: Օրինակ՝ գրանիտներում 1.2-1.5% է, իսկ ավազներում 6-12%: Որքան մեծ է ծակոտկենությունը, այնքան փոքր է ամրությունը: Ծակոտկեն ապարներում հորատելիս տեղի է ունենում լվացող հեղուկի կորուստ: Այդ պատճառով հորատելիս օգտագործում են մեծ մածուցիկությամբ լուծույթներ: Ծակոտիների չափերը կարող են լինել միկրոսկոպիկից մինչև մակրոսկոպիկ: Ծակոտկենությունն ազդում է հորատման գործընթացի վրա. մի կողմից` մեծացնում է մեխանիկական արագությունը, մյուս կողմից՝ ԱԳ-ի մաշումը 1մ առաջանցման ժամանակ:

>>

 

 

 

2.11 Ապարների ճեղքավորվածությունը

Ճեղքավորվածությունը որպես ապարների վարքը որոշող երկրաբանական գործոն, ունի առավել բացասական նշանակություն, քանի որ ճեղքավորվածության առկայության հետ են կապված ապարների կայունությունը, լվացող լուծույթի կորուստը, հանուկի ձևավորումը և այլն: Ապարների ճեղքավորվածությունը բացահայտում է ապարի մանրատվածության աստիճանը: Ճեղքավորվածության հիմնական ցուցանիշ ընդունված է տեսակարար մանրատվածությունը՝ հանուկի 1մ երկարության վրա մասնիկների, կտորտանքների և սյուների քանակն է: Երբեմն օգտագործում են նաև այլ ցուցանիշներ:

Ճեղքավորվածության քանակական չափ ընտրվում է ճեղքերի խտությունը և առանձին ճեղքերի չափերը` գծային (ճեղքերին հատման քանակը և գումարային երկարությունը հորատանցքի միավոր երկարության վրա), բախշվածությունը մակերեսում (ճեղքերի քանակը, չափերը և բացվածությունը հորատանցքի միավոր մակերեսի վրա), ծավալային (ճեղքերի քանակը, պատերի մակերեսը և ճեղքերի ծավալը հորատանցքի մերձհորատանցքային տարածության միավոր ծավալի վրա): Ճեղքավորվածության քանակական չափ կարելի է ընդունել նաև հանուկի տեսակարար կտորայնությունը` կտորների քանակը հանուկի մեկ մետր երկարության վրա:

Ըստ ճեղքավորվածության բոլոր ապարները բաժանվում են չորս խմբի ա) թույլ ճեղքավորված (ճեղքավորվածության գործակիցը Kճ<0.45), բ) ճեղքավորված` Kճ=0.45-0.90, գ) ուժեղ ճեղքավորված` Kճ=0.9-1.8, դ) չափազանց ճեղքավորված՝ Kճ>1.8:

Հորատանցքի կտրվածքում խիստ և չափազանց ճեղքավորված ապարների առկայությունը առաջ է բերում հորատման մեխանիկական արագության, հանուկի ելքի, ԱԳ-ի մաշադիմացկունության նվազման, ալմաստների ծախսի մեծացման, կտրիչների ջարդման, լվացող հեղուկի կորուստ, բարդացումներ և հորատանցքի պատերի փլզումներ:

>>

 

 

 

2.12 Ապարների կայունությունը

Կայունությունը փորվածքների բացման ժամանակ ապարների չքայքայվելու հատկությունն է, որից կախված է հորատանցքի պատերի վիճակը և հանուկի ելքը, ընդ որում, անկայուն ապարները փլվում են միանգամից: Ապարների կայունության աստիճանը կախված է մի շարք գործոններից, որոնցից հիմնականներն են` ապարների ամրությունը (մասնիկների միջև կապակցման ուժեր, ներքին շփման գործակից), ֆիզիկաերկրաբանական հատկությունները և վիճակը (ճեղքավորվածություն, հողմահարվածություն, խոնավությունը և այլն): Մյուս կողմից` ապարների կայունության վրա էական ազդեցություն կգործեն արտաքին ֆիզիկական կամ նյութական դաշտերը, որոնք ազդում են զանգվածի մերկացման դեպքում: Ընդ որում, էական նշանակություն է ստանում ժամանակի գործոնը. որքան երկար է այս կամ այն գործոնի ազդման ժամանակը, այնքան ապարների կայունության աստիճանը ավելի շատ է նվազում:

Ըստ կայունության բոլոր ապարները բաժանվում են 4 խմբի.

1.    Չափազանց անկայուն, որոնց հատիկների միջև կապ գոյություն չունի, փխրուն, չկապակցված, սորուն ապարներ՝ ավազ, խճաքար, գլաքար և այլն: Այս խմբի ապարների հորատումը սովորաբար միաժամանակ ուղեկցվում է հորատանցքի պատերի անմիջապես շրջապահ խողովակներով ամրակապմամբ: Հորատումը արդյունավետ կարելի է իրականացնել համատարած հորատախորշով:

2.    Փոփոխական կայունությամբ, երբ կապը վերանում է ջրի առկայության դեպքում` լուծվում կամ լվացատարվում է լվացող հեղուկով, կամ ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում` հալվելով: Այս խումբը միավորում է նստվածքային փխրուն ապարները` հիմնականում կավային (փխրահող (լյոս), կավ, ավազակավ), լուծվող օգտակար հանածոները (աղ) և սառած փխրուն ապարները: Այսպիսի ապարներում հորատելիս առաջանում են բավականին բարդություններ` խոռոչներ, պատերի նեղացում, բռնումներ, հանուկի քայքայում:

Կավերում դա պայմանավորված է կավերի այն կարևոր հատկությամբ, որ ջրի առկայության դեպքում ուռչում են, մեծացնելով պլաստիկությունը, հաճախ հասնելով նաև հոսուն վիճակի, որը բերում է հորատանցքի պատերի նեղացման և հորատարկի բռնումների, իսկ լուծույթի հետ շփման ժամանակի մեծացման հետ ձեռք բերելով հոսունություն, կորցնում է կայունությունը` առաջացնելով պատերի լվացատարում և հորատանցքում շլամաառաջացում:

Սառած փխրուն ապարները տաքանալիս կորցնում են սառույցով ստեղծված կապերը և դառնում են անկայուն:

Այս խմբի ապարների հորատումը պետք է կատարվի շատ կարճ ժամանակահատվածում, օգտագործելով բարձրորակ հորատման լուծույթներ:

3.    Թույլ կայուն, որոնք ունեն կայուն կապ հատիկների միջև և անբավարար կապ ցեմենտացնող նյութերի միջև: Այս խմբի մեջ մտնում են խիստ ճեղքավորված և ջարդոտված ժայռային ապարները, թույլ ցեմենտացված բրեկչաները և կոնգլոմերատները, թույլ ավազաքարերը և թերթաքարերը, օգտակար հանածոներից` ածուխը: Այս խմբի ապարներում հորատելիս առաջանում է լվացող հեղուկի կորուստ, հորատանցքի պատերի փլզումներ, հանուկի և հորատանցքի պատերի քայքայում և լվացատարում:

4.    Կայուն, որոնք ունեն ամուր կապ հատիկների միջև: Մեծ ամրության մոնոլիտ, քիչ ճեղքավորված, լվացող հեղուկից չքայքայվող ապարներ են՝ բազալտ, գրանիտ, պորֆիրիտ, քվարց, կրաքար, դոլոմիտ և այլն: Հորատման տեսակետից այս խմբի ապարներն առավել նպաստավոր են:

>>

 

 

 

2.13 Ապարների դասակարգումը ըստ հորատելիության

Ապարքայքայիչ գործիքի ազդեցությունը ապարի վրա և հորատախորշի տեղաշարժը կոչվում է հորատանցքի առաջանցում: Առաջանցման մեծությունը մաքուր հորատման միավոր ժամանակում կոչվում է հորատելիություն: Ապարների հորատելիությունը որոշվում է փորձնական ճանապարհով: Հորատելիության մեծությունը կախված է ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկություններից: Որքան դժվար է ապարի քայքայումը, այնքան փոքր է նրա հորատելիությունը: Թույլ կապակցված, բայց կարծր ապարը ցուցաբերում է թույլ դիմադրություն, բայց բարձր մաշողականություն: Հորատելիությունը կախված է նաև հորատման եղանակից, ԱԳ-ի տեսակից և հորատման ռեժիմից:

Քանի որ հորատման տարբեր եղանակների դեպքում ապարների քայքայման գորընթացի մեխանիզմը տարբեր է, ապա միևնույն ապարի հորատելիությունը կլինի տարբեր: Ապարների հորատելիությունը բնութագրվում է հետևյալ ցուցանիշներով` հորատման մեխանիկական արագությամբ, առաջանցման մեծությամբ մինչ ԱԳ-ի թույլատրելի մաշումը, 1մ առաջանցման վրա ծախսված ժամանակով:

Կախված ԱԳ-ի և հորատման տեխնոլոգիական ռեժիմի կատարելագործման աստիճանից` մեծանում է ապարների հորատելիությունը:

Ներկայումս գոյություն ունեն հորատելիության որոշման տարբեր սանդղակներ, եղանակներ և սարքեր, կախված ԱԳ-ի տեսակից, հորատման եղանակից, ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկություններից, տեխնոլոգիական արտադրական ցուցանիշներից և այլն:

Որպես հորատելիության քանակական ցուցանիշ` ընդունվում է հորատման մեխանիկական արագությունը, որը բնորոշում է առաջանցման չափը միավոր ժամանակում` մ/ժ, սմ/րոպ:

Հորատման աշխատանքներում լայն տարածում է գտել ապարների, հորատելիության դասակարգման` Պրոտոդյականովի մեթոդը, որը մոտավորապես կարելի է ընդունել հավասար ապարների միառանցք սեղմման ժամանակավոր դիմադրության 0.01-ին: Ամրության գործակիցը տատանվում է 0.3-25-ի ու ավելի սահմաններում և որոշվում է`

որտեղ sս -ն ապարի սահմանային ամրությունն է միառանցք սեղմման դեպքում:

Չնայած ամրության գործակցի և ապարների դիմադրության միջև գոյություն ունեցող կապին, այս դասակարգումը ամբողջովին չի բավարարում ապարների քայքայման պայմանին, քանի որ հիմնական դեֆորմացիա համարվում է ճզմումը, իսկ Պրոտոդյականովի դասակարգումը հիմնված է սեղմման դիմադրության վրա:

Հորատելիությունը կարելի է որոշել ընդհանրացված գործակցով, որը հաշվի է առնում հորատման մեխանիկական արագության կախվածությունը ապարների դինամիկական ամրությունից (Fդ) և աբրազիվությունից (Kա), հետևյալ բանաձևերով`

Այս տվյալներից կարելի է որոշել նաև մեխանիկական արագությունը հետևյալ բանաձևով`

որտեղ l; a; b - ն ապարքայքայիչ գործիքից կախված գործակիցներ են:

Առայժմ գոյություն չունի ապարների միասնական դասակարգում` ըստ հորատելիության: Նման դասակարգման համար անհրաժեշտ է ունենալ տարբեր կառուցվածքի և կազմության ապարների տվյալները:

Աղյուսակ 2-ում ներկայացված է ալմաստային թագագլխիկներով մեխանիկական պտտական հորատման դեպքում ապարների հորատելիության երաշխավորվող դասակարգումը:

 

Աղյուսակ 2

Ալմաստային թագագլխիկներով մեխանիկական պտտական հորատման դեպքում ապարների հորատելիության երաշխավորվող դասակարգումը

 

Ապարների հո-րատելիության կարգը

Ամրությունը

Ընդհանրացված գործակից, rը

Առավել բնութագրիչ ապարներ

Ապարների բնութագրերը

համաձայն ԺՄՆ (ЕНВ) 19712թ.

համաձայն Craclius և Hobic

Ըստ որոշումի ՄՊա

Ըստ Group, բար

I-III

1-4

մինչև 500

100

1.0-3.0

Թույլ ցեմենտացված ավազաքարեր, մերգելներ, կրաքարեր, խիտ կավ

Փափուկ, աբրազիվ, ճեղքավորված

IV-V

4-5

500-1500

150

3.1-6.7

Ալևրոլիտներ, արգիլիտ-ներ, խիտ մերգել, կրա-քարեր, սերպենտինիտներ, մարմար, հողմահարված ալբիտոֆիրներ, սերիցիտացված տուֆեր

Միջին ամրու-թյան, աբրա-զիվ,ճեղքա-վորված

VI-VII

5-6

1500-3000

200

6.8-15.1

Կրաքարեր, խիտ դոլոմիտ-ներ, քվարցացված ավա-զաքարեր, դունիտներ, պերիդոտիտներ, ամֆիբո-լիտներ

Ամուր, աբրազիվ

VIII-IX

6-7

3000-5000

300

15.2-34.1

Բազալտներ, դիաբազներ, անդեզիտներ, դիորիտներ, պերիդոտիտներ, գրա-նիտներ, գրանիտոգնեյս-ներ, գրանոդիորիտներ

Ամուր, չափավոր աբ-րազիվ,

IX-X

8-9

5000-6000

400

22.-51.2

Քվարցիտներ, ջեսպի-լիտներ, եղջրաքարեր, կերատոֆիրներ,լիպա-րիտներ, խիստ քվար-ցացված պորֆիրիտներ

Շատ ամուր, կարծր, չափավոր աբ-րազիվ

XI-XII

10

6000-7000 և ավել

500

51.3-115.2

Ջեսպիլիտներ, քվար-ցիտներ, պորֆիրիտներ, խիստ քվարցացված եղջրաքարեր, էգիրային և կորունդային ապարներ

Գերկարծր մանր հա-տիկային,ոչ աբրազիվ

 

 

>>

 

 

 

2.14 Ապարների քայքայումը հորատման ժամանակ

Հորատանցքերի հորատման ժամանակ ապարների քայքայումը ֆիզիկական գործընթացների ամբողջություն է, որոնք ընթանում են ապարում իր վրա տարբեր եղանակներով ազդեցություն գործադրելիս: Այդ գործընթացների գլխավոր արդյունք համարվում է ապարի մասնիկների միջև կապի քայքայումը: Ապարների քայքայման եղանակները հիմնականում հիմնված են զանգվածի փոքր ծավալով մասերի մեխանիկական բաժանման վրա, տեղային կոնցենտրացված լարվածությունների ազդեցության տակ, որոնք պետք է գերազանցեն ապարում ներքին կապերի դիմադրության ուժերից: Քայքայող լարումները կարող են ստեղծվել ինչպես արտաքին ուժերի ազդեցության տակ, ձևավորված ապարի ծավալից դուրս, օրինակ` հատուկ գործիքների ներդրման, հեղուկի բարձր ճնշումային շթի ազդեցության, հիդրոհարվածի կամ պայթյունի ալիքի, այնպես էլ ներքին ուժերի ազդեցության տակ, ստեղծված օրինակ` ապարը տաքացնելու կամ բարձր լարման հոսանքի ազդեցության դեպքում:

Առանցքային ճնշման գործադրման ժամանակ կտրիչի և ապարի շփման հատվածում պետք է կտրիչի գործադրած ուժը ավելի մեծ լինի, քան ապարի դիմադրությունը: ԱԳ-ի պտտման ժամանակ կատարվում է ապարի պոկում, սահք և հետևաբար ապարի քայքայում: Հորատման ինտենսիվության վրա ազդում է նաև հորատալուծույթի մեջ գտնվող ջրի և այլ նյութերի քանակությունը, որոնք կոչվում են մակերևութային ակտիվ նյութեր և նախատեսված են ապարի դիմադրությունը փոքրացնելու համար: Օրինակ` քվարց պարունակող ապարներում հորատելիս լվացող հեղուկին ավելացնում են նատրիում քլոր, սոդա և այլն:

Ապարների քայքայման հիմնական եղանակների մեծ մասը հիմնված է ոչ մեծ ծավալով զանգվածների մեխանիկական անջատման վրա:

Անկախ քայքայող լարման ստեղծման եղանակից` ապարների քայքայման մեխանիզմը մնում է նույնը և պատկանում ֆիզիկական երևույթներին` ապարի ամբողջականության խախտում:

Քիմիական կամ ֆիզիկաքիմիական գործընթացների հետևանքով ապարների քայքայումը կարող է բերել նրա բնույթի և կազմության փոփոխությանը (ապարների հալման, վառման, լուծման հետևանքով), ընդ որում ապարի բաղկացուցիչ առանձին մասերը փոխում են իրենց վիճակը` վերածվելով գազի կամ գոլորշու: Ապարների քայքայման դասակարգման հիմքում ընկած են երկու սկզբունքներ` ապարի վրա ազդեցության միջոցները և էներգիայի աղբյուրը:

Ըստ առաջին սկզբունքի կարելի է առանձնացնել քայքայման 2 հիմնական եղանակ` ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական:

Ըստ ապարների վրա ազդեցության եղանակի և էներգիայի տեսակի կարելի է առանձնացնել երեք հիմնական մեթոդ, իրենց բազմաթիվ տարատեսակներով` ապարի քայքայում ԱԳ-ով, առանց ԱԳ-ի և համակցված:

Լայն տարածված է ԱԳ-ով ապարների քայքայման մեխանիկական եղանակը:

>>

 

 

 

2.15 Ապարների քայքայման ձևերը մեխանիկական հորատման ժամանակ

Ապարների քայքայման այս կամ այն եղանակի արդյունավետությունը գնահատվում է մի քանի ցուցանիշներով, որոնցից հիմնականներն են` քայքայման մաշստաբը և էներգատարությունը:

Քայքայման մաշստաբը, սովորաբար, գնահատվում է քայքայված ապարի ծավալով:

Էներգատարությունը գնահատվում է ծախսված էներգիայով, կամ քայքայման վրա ծախսված աշխատանքով:

Ապարների մեխանիկական հորատման ժամանակ էներգիայի մեծ մասը ծախսվում է ապարների քայքայման, իսկ որոշ մասը` շփման ուժերի հաղթահարման վրա: Քայքայման գործընթացում առաջանում են որոշակի կոնտակտային ուժեր, որոնց հաղթահարման համար պահանջվում է որոշակի էներգիա: ԱԳ-ի ներթափանցման դեպքում ապարի վրա ազդում է կոնտակտային ճնշում (Pկ), որը որոշվում է առանցքային բեռնվածության (G) հարաբերությամբ կոնտակտային մակերեսին (Sկ)`

Ինչպես երևում է բանաձևից, որոշիչ դեր է կատարում առանցքային բեռնվածությունը: Կախված առանցքային բեռնվածությունից` ապարի քայքայման բնույթը կարող է լինել տարբեր, որն ազդում է առաջանցման արագության և ԱԳ-ի ծախսի վրա:

Սովորաբար տարբերվում են քայքայման երեք հիմնական ձևեր` ծավալային, հոգնածային և մակերևութային:

Ծավալային քայքայում տեղի է ունենում երբ ԱԳ-ի միջոցով ստեղծված կոնտակտային լարումը գերազանցում է ապարի ամրությանը (Pա)`

Այս դեպքում քայքայման գործընթացն ընդգրկում է ապարի բավականին մեծ ծավալ:

Հոգնածային քայքայում տեղի է ունենում երբ ԱԳ-ի միջոցով ստեղծված կոնտակտային լարումը փոքր է ապարի ամրությունից`

Հորատախորշի միևնույն հատվածի վրա այդպիսի փոխազդեցության բազմակի կրկնման դեպքում կարող է տեղի ունենալ որոշակի ծավալով ապարի քայքայում: Քայքայման այս ձևը կարելի է անվանել հոգնածա-ծավալային, որի դեպքում ցածր բեռնվածությունների ազդեցության տակ փոփոխվում է ապարների բյուրեղային կառուցվածքը, առաջանում են միկրոճեղքեր, որոնց մի մասը բեռնվածության վերացումից հետո մնում է բաց և հանգեցնում է ապարի ամրության փոքրացմանը: Բեռնվածության բազմակի ազդեցության դեպքում միկրոճեղքերի քանակը շատանում է, և ամրությունն այնքան է փոքրանում, որ կոնտակտային լարումը գերազանցում է այն, ու տեղի է ունենում ծավալային քայքայում: Բնականաբար քայքայման այս ձևի արդյունավետությունը փոքր է: Կրկնվող ցիկլերի ազդեցության տակ առաջ եկող ամենամեծ լարվածությունը, որին դիմանում է ապարը, կոչվում է հոգնածության սահման:

Մակերևութային քայքայում տեղի է ունենում կոնտակտային լարման առավել փոքր արժեքների դեպքում`

Այս դեպքում նույնիսկ բեռնվածության բազմակի կրկնումը ծավալային քայքայում չի առաջացնում: ԱԳ-ի կտրիչը չի խորասուզվում ապարի մեջ, այլ տեղաշարժվում է հորատախորշի մակերևույթով, կատարելով ապարների քերում: Այս գործընթացը բնորոշվում է ցածր արդյունավետությամբ և մեծ էներգատարությամբ:

Ապարների քայքայման ժամանակ էներգիայի որոշ մաս ծախսվում է առաձգական և պլաստիկ դեֆորմացիաների վրա: Այս տեսակետից ապարը քայքայող էներգիան բաժանվում է մի քանի մասերի` էներգիա, որը ծախսվում է մինչ ապարի քայքայումը, և էներգիա, որը ծախսվում է ապարի քայքայման համար:

Աշխատանքը (Aմ), որը ծախսվում է մինչ ապարի քայքայումը, կարելի է որոշել հետևյալ բանաձևով`

որտեղ K-ն գործակից է` կախված ապարի կարծրությունից և առաձգական հատկություններից, DV-ն` դեֆորմացիայի ենթարկված ապարի ծավալը:

Քայքայման օգտակար աշխատանքը (A0) ծախսվում է մասնիկների անջատման վրա և որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ E-ն քայքայված մասնիկների մակերևութային էներգիան է, DS-ը` քայքայված մասնիկների մակերևույթի մակերեսը:

>>

 

 

 

 

2.16 Ապարների քայքայումը կարծրհամաձուլվածքային

թագագլխիկներով

Փխրուն, փափուկ և միջին ամրության ապարների քայքայումը հաջողությամբ իրագործվում է կտրող և կտրողջարդող գործողության գործիքներով: Կտրում ասելով հասկանում են հորատախորշին սեղմված ԱԳ-ի պտտման ժամանակ դրա կտրող եզրով ապարից շերտիկի անջատման անընդհատ գործընթացը: Ջարդում ասելով հասկանում են առաձգական-պլաստիկ կամ փխրուն ապարներից կտորների պարբերաբար (ոչ ռիթմիկ) անջատում հորատախորշին սեղմված ԱԳ-ի պտտման կամ հարվածներ հասցնելու դեպքում:

Կարծրհամաձուլվածքային հորատման ժամանակ կարծր համաձուլվածքային թագագլխիկի կտրիչը առանցքային բեռնվածության ազդեցության տակ իրականացնում է համընթաց շարժում, որոշակի խորությամբ և կիրառելով ոլորող մոմենտ` տեղաշարժվում է շրջանագծով, առաջ բերելով ապարների ջարդում կամ կտրում: Այդ երկու ուժերի ազդեցության տակ կտրիչը տեղաշարժվում է պարուրային գծով: Քանի որ կտրիչի ներդրման խորությունը մեծ չէ (մի քանի միլիմետր) համեմատած հորատանցքի տրամագծի հետ, ապա կարելի է ընդունել, որ հորատախորշի մակերևույթի թեքման անկյունը հավասար է զրոյի:

Ապարների քայքայումը տեղի է ունենում առավելագույն լարվածության մակերևույթներով, որոնք գերազանցում են ապարի սահքի ամրությունը:

Պտտական հորատման գործիքի աշխատանքային մասերը սովորաբար ունենում են միակողմանի սեպի տեսք:

ԱԳ-ը կարող են ունենալ կարծրհամաձուլվածքային ատամներով

կամ կտրիչներով ամրանավորված թագօղակի համատարած կամ ընդհատվող շեղբի տեսք:

>>

 

 

 

2.17 Ապարների քայքայումը ալմաստային գործիքներով

Ամուր ապարների հորատումը հաջողությամբ իրագործվում է ալմաստի հատիկներով զինված թագագլխիկներով: Այս գործընթացը կարելի է պատկերացնել միկրոկտրում կամ ճանկռոտում մեծ քանակի կտրիչներով: Ալմաստային կտրիչների երկրաչափական տեսքը բավականին բազմապիսի է` եռանիստ կամ քառանիստ բուրգի, կոնի, հատած կոնի, սեպի, կիսագնդաձև և այլն: Ալմաստային թագագլխիկներով ապարների քայքայումը բարդ գործընթաց է և կախված է բազմաթիվ գործոններից: Մանրահատիկ ալմաստային թագագլխիկներով աշխատելիս ալմաստային կտրիչների ներդրման խորությունը կազմում է մմ-ի հարյուրերրորդական և նույնիսկ հազարերրորդական մասը: Քանի որ ալմաստային ԱԳ-ն ունի մեծ քանակությամբ կտրիչներ և ալմաստների բարձր կայունություն, ապա աշխատանքի ռացիոնալ ռեժիմի դեպքում ապարների քայքայումն իրագործվում է ծավալային ռեժիմով: Ալմաստային ԱԳ-ով հորատանցքերի հորատման ժամանակ ապարների արդյունավետ քայքայումը տեղի է ունենում թագագլխիկի պտտման մեծ արագության դեպքում:

>>

 

 

 

2.18 Ապարների քայքայումը համատարած հորատախորշով հորատման ժամանակ

Այս դեպքում ԱԳ-ն շեղբերով (սայրերով) հորատադուրն է: Շեղբերն ունեն ասիմետրիկ սեպի պրոֆիլ և աշխատանքի ժամանակ ապարի քայքայումը տեղի է ունենում հորատախորշի ամբողջ մակերևույթով, հորատադրի ներդրման չափով: Կատարվում է նույն շարժումը, ինչ թագագլխիկներով հորատման դեպքում, իսկ պարուրային հետագծի երկարությունը այնքան մեծ է, որքան կետը հեռու է պտտման առանցքից:

>>

 

 

2.19 Ապարների քայքայումը հոլովակավոր հորատադրերով

Հոլովակավոր հորատադրերով հորատման գործընթացն ընդգրկում է ապարների ստատիկ և հարվածային քայքայման տարրեր: Մշտապես ազդող ստատիկ բեռնվածությանն ավելանում է դինամիկ բեռնվածություն, որն առաջանում է հոլովակների գլորման հետևանքով: Այսպիսի հորատադրերը ապարները քայքայում են ճզմելով (տրորելով): Հորատադրերի մի մասը, բացի տատանումներից, ունեն նաև սահքի տարրեր, որոնք առաջ են բերում լրացուցիչ քայքայում` սահքապոկումով:

Ապարի քայքայման մեխանիզմը կախված է հորատադրի աշխատանքային ռեժիմից, կոնտակտային ճնշումից, հպման տևողությունից և ապարի ֆիզիկամեխանիկական հատկություններից: Ապարի քայքայման աշխատանքն իրագործում են հոլովակների ատամները: Հոլովակների և ատամների քանակը, կախված տրամագծից և կառուցվածքից, տարբեր են:

Առանցքային բեռնվածության ազդեցության տակ հոլովակի ատամը հաղթահարում է ապարի դիմադրությունը և մխրճվում ապարի մեջ: Մխրճված կտրիչը հոլովակի գլորման արդյունքում կատարում է շրջանային շարժում` պոկելով ապարի մասնիկը զանգվածից:

>>

 

 

 

2.20 Ապարների քայքայումը հարվածային հորատադրերով

Որոշակի ուժով հարվածի պահին հորատադրի սայրը որոշակի խորությամբ մխրճվում է ապարի մեջ` իրագործելով ապարների ճզմում և մանրացում: Ընդ որում, հորատադուրը հաղթահարում է ապարի դիմադրությունը (քայքայմանը) և շփման դիմադրությունը: Հորատադրի ներդրման խորությունը այնքան մեծ կլինի, որքան փոքր լինի հորատադրի տրամագիծը, սրման անկյունը, մեծ լինի հարվածի ուժը և փոքր լինի ապարի ամրությունը: Կրկնվող հարվածների դեպքում հորատադրերի բթացման և մաշման հետևանքով մխրճման խորությունը փոքրանում է:

Որպեսզի ապարը քայքայվի հորատախորշի ամբողջ մակերևույթով, անհրաժեշտ է բազմակի անգամ հարվածել հորատախորշին: Միաժամանակ պետք է ձգտել, որ հորատանցքը ձեռք բերի գլանական տեսք, իսկ քայքայման արդյունավետությունը լինի առավելագույնը: Նշված պայմանների ապահովման համար յուրաքանչյուր հարվածից հետո անհրաժեշտ է հորատադուրը պտտել որոշակի անկյան տակ:

Այսպիսով, հարվածաճոպանային հորատման արդյունավետությունը պայմանավորված է հետևյալ գործոններով` ապարների ամրությամբ, հորատադրի սայրի երկրաչափական տեսքով, մաշակայունությամբ, հարվածի ուժով, միավոր ժամանակում հարվածների հաճախությամբ և դրի պտտման անկյամբ:

>>

 

 

 

2.21 Հորատման գործընթացների տեխնիկատեխնոլոգիական հիմնական ցուցանիշները

Ինչպես հայտնի է, հորատումն ընդգրկում է մի շարք գործընթացներ, որոնք ընթանում են միաժամանակ կամ որոշակի հաջորդականությամբ: Հորատման աշխատանքների արտադրողականության և որակի բարձրացման գլխավոր պայմաններից մեկը տեխնոլոգիական գործընթացների կատարելագործումն է: Այդ գործընթացներն են` ապարների քայքայումը և հեռացումը հորատախորշից, անկայուն ապարներում պատերի ամրակապումը, որակյալ նմուշների վերցնումը և հորատումը տրված հետագծով: Այս գործընթացների իրականացումը զուգակցվում է օժանդակ աշխատանքներով` հորատման սարքավորման մոնտաժ և ապամոնտաժ, ԻԲԱ-ներ, մաշված ԱԳ-ի փոխում, հորատանցքում հատուկ աշխատանքների և հետազոտությունների կատարում: Բնական է, որ այս աշխատանքների վրա ծախսվում են որոշակի ժամանակ և նյութական միջոցներ:

Տեսականորեն և գործնականորեն հորատման աշխատանքների արդյունավետությունը կարող է արտահայտվել քանակական, որակական և տնտեսական ցուցանիշներով:

Քանակական ցուցանիշները բնութագրում են առանձին գործընթացների կատարման արագությունները` այսինքն արտադրողականությունը:

Որակական ցուցանիշները բնութագրում են հորատման ժամանակ ծառացած խնդիրների իրագործման մակարդակը` այսինքն հորատանցքը պետք է բավարարի ԵՀ աշխատանքների որոշակի պահանջների:

Տնտեսական ցուցանիշները բնութագրում են ամբողջ հորատանցքի արժեքը:

Այս բոլոր ցուցանիշները սերտ կապված են միմյանց հետ, որոնցից հիմնականը գործընթացների կատարման արագություններն են:

>>

 

 

 

2.22 Հորատանցքերի հորատման գործընթացների
իրագործման արագություններ (քանակական ցուցանիշներ)

Հորատման հիմնական գործընթացը ընթանում է հորատախորշում, որի հետևանքով կատարվում է հորատանցքի խորացում: Այս գործընթացի իրագործումը կարող է բնութագրվել որոշակի արագությամբ: Տարբերվում են հորատման մի քանի արագություններ` մեխանիկական, երթային, տեխնիկական, կոմերցիոն, ցիկլային և պարկային:

Հորատման մեխանիկական արագությունը (Vմ), բնութագրում է ապարների քայքայման արդյունավետությունը կամ հորատախորշի առաջանցման արագությունը մաքուր հորատման ժամանակ`

որտեղ l -ը հորատանցքի առաջանցման մեծությունն է մաքուր հորատման ժամանակ, (մ), tմ -ն` մաքուր հորատման ժամանակը (ժ):

Հորատման ժամանակ ԱԳ-ի մաշվելու հետ փոփոխվում է մեխանիկական արագությունը: Դրա համար անհրաժեշտ է տարբերել մեխանիկական արագություն որոշակի պահի համար: Տարբերվում են հորատման հետևյալ մեխանիկական արագությունները. ա) մեխանիկական ակնթարթային արագություն (Vա.մ), որը բնութագրում է առաջանցման արագությունը ցանկացած պահի, բ) առավելագույն մեխանիկական արագություն (Vառ.մ), որը բնութագրում է տվյալ ԱԳ-ով ստացված առավելագույն արագությունը, գ) հորատման մեխանիկական միջին արագություն (Vմիջ.մ), որը բնութագրում է միջին արագությունը որոշակի ապարների շերտերում, դ) մեխանիկական սկզբնական արագություն (Vս.մ):

Մեխանիկական արագությունը հիմնական ցուցանիշն է և արտահայտում է հորատման այս կամ այն եղանակի, կիրառվող հորատախորշային գործիքների և դրանց շահագործման, ռացիոնալ ռեժիմի և կիրառվող տեխնիկայի արդյունավետությունը:

Երթային արագությունը (Vե), բնութագրում է հորատախորշի առաջանցման արագությունը մեկ երթի ընթացքում` հաշվի առնելով միայն արտադրողական օպերացիաների վրա ծախսվող ժամանակը`

որտեղ lե -ը հորատանցքի առաջանցման մեծությունն է մեկ երթի ընթացքում (մ), tա -ն` մեկ երթի ընթացքում միայն արտադրողական օպերացիաների վրա ծախսվող գումարային ժամանակը (ժ) և որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ tմ -ն երթի ընթացքում մաքուր հորատման ժամանակն է, tԻԲԱ -ն` ԻԲԱ-ի վրա ծախսվող ժամանակը, tօժ -ն` երթի ընթացքում օժանդակ աշխատանքների վրա ծախսվող ժամանակը, որի մեջ մտնում են` հորատարկի նախապատրաստումը, իջեցմանբարձրացման մեխանիզմների ստուգումը և յուղումը, սեղմիչ կոթառների ամրացումը, հորատման խողովակների ավելացումը, հորատանցքի մաքրումը, հանուկի սեպումը և կոտրումը:

Կոմերցիոն արագությունը (Vկ), բնութագրում է մեկ երթի ընթացքում հորատախորշի առաջանցման արագությունը` հաշվի առնելով արտադրողական և ոչ արտադրողական գործընթացների վրա ծախսված գումարային ժամանակը:

որտեղ tը -ն բոլոր օպերացիաների (ընդհանուր) վրա ծախսվող գումարային ժամանակն է, (ժ) և որոշվում է հետևյալ բանաձևով`

որտեղ tոչ.ա -ն ոչ արտադրողական գործընթացների վրա ծախսված ժամանակն է, որի մեջ մտնում են պարապուրդները, վթարների և բարդացումների վերացման վրա ծախսվող ժամանակը (հորատանցքի և հորատման սարքավորումների):

Ընդհանուր տեխնիկական արագությունը (Vտ), բնութագրում է հորատախորշի առաջանցումը սկզբից մինչև վերջ` միայն մաքուր հորատման ընթացքում`

որտեղ L-ը հորատանցքի փողի երկարությունն է (մ), Tա -ն` ամբողջ հորատանցքի անցման ժամանակ արտադրողական օպերացիաների վրա ծախսվող ժամանակը, K-ն` հաստոց-ամիս և հաստոց-հերթափոխի միջև համարժեքություն մտցնող գործակիցը:

որտեղ Tհ -ն ամբողջ հորատանցքի մաքուր հորատման ժամանակն է, TԻԲԱ -ն` ԻԲԱ-ի վրա ծախսվող գումարային ժամանակը, Tօժ -ն` օժանդակ աշխատանքների կատարման գումարային ժամանակը, Tամ -ը` պատերի ամրակապման վրա ծախսվող գումարային ժամանակը, Tհետ-ը` հորատանցքում կատարվող հետազոտությունների և հատուկ աշխատանքների վրա ծախսվող գումարային ժամանակը, Tպն.վ -ն` պլանային սպասարկման և նախազգուշական վերանորոգման վրա ծախսվող գումարային ժամանակը:

Հորատանցքի ընդհանուր տեխնիկական արագությունը հնարավոր է մեծացնել մեխանիկական արագության մեծացման և ուղեկցող աշխատանքների վրա ծախսվող ժամանակի կրճատման հաշվին:

Ընդհանուր կոմերցիոն արագությունը (Vը.կ), բնութագրում է հորատախորշի առաջանցման արագությունը` հաշվի առնելով նաև ոչ արտադրողական աշխատանքների վրա ծախսվող ժամանակը`

որտեղ Tը-ն հորատման ժամանակ կատարվող աշխատանքների վրա ծախսվող ընդհանուր ժամանակն է (ժ):

որտեղ Tոչ.ա -ը ամբողջ հորատանցքի հորատման ոչ արտադրողական գործընթացների վրա ծախսվող ժամանակն է (ժ):

Ցիկլային արագություն (Vց), հորատանցքի կառուցման հետ կապված բոլոր գործընթացների կատարման արագությունն է` հաշվի առնելով մոնտաժման-ապամոնտաժման, հորատանցքի լիկվիդացման կամ շահագործման հանձնելու աշխատանքները`

որտեղ Tց -ն հորատանցքի կառուցման վրա ծախսվող ամբողջ ժամանակն է:

որտեղ Tը -ն հորատանցքի անցման աշխատանքների ընդհանուր ժամանակն է, Tմ.ա-ն` մոնտաժման-ապամոնտաժման վրա ծախսվող ժամանակը, Tլ -ն` հորատանցքի լուծարման կամ շահագործման հանձման աշխատանքների ժամանակը (շրջապահ խողովակների դուրս հանում, հորատանցքի տամպոնացում կամ ցեմենտացում):

Պարկային արագություն (Vպ), արտադրական միավորումում գտնվող յուրաքանչյուր հորատման կայանքի օրացուցային մեկ տարում հորատանցքի կառուցման միջին ցուցանիշն է`

որտեղ Lը -ն մեկ տարվա ընթացքում հորատված բոլոր հորատանցքերի գումարային երկարությունն է (մ), Nմիջ -ը` մեկ տարվա ընթացքում արտադրական միավորման հորատման կայանքների միջին քանակը (հատ), h-ն` մեկ տարվա ընթացքում հորատման պարկի շահագործման միջին տևողությունը` ամիսներով:

Պարկային արագությունը բնութագրում է հորատման տեխնիկայի օգտագործման միջին մակարդակը, վերանորոգման և հորատման աշխատանքների ծառայությունների վիճակը:

>>

 


3.                  ԵՐԿՐԱԲԱՆԱՀԵՏԱԽՈՒԶԱԿԱՆ ՀՈՐԱՏԱՆՑՔԵՐԻ ՆԱԽԱԳԾՄԱՆ

ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐ ԵՎ ՆԱԽԱՊԱՏՐԱՍՏՄԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔՆԵՐ

Օգտակար հանածոների հանքավայրերի որոնումը և հետախուզումը հիմնականում կատարվում է տարբեր նպատակային նշանակության հորատանցքերով, որոնք ստացել են ընդհանուր անվանում` հետախուզական: Հետախուզական հորատման ժամանակ օգտագործում են հորատման տարբեր եղանակներ: Ավելի լայն տարածում ունեն պտտական և հարվածապտտական եղանակները: Ցրոնային հանքավայրերը հետախուզելիս մասամբ օգտագործում են նաև հարվածաճոպանային եղանակը:

 

 

 

3.1 Սյունակային հորատում

Մեխանիկական պտտական հորատումը հորատման առավել տարածված ձևն է, որի բնորոշ հատկությունն այն է, որ ապարը քայքայվում է ԱԳ-ի պտտման և ճնշման ազդեցության տակ: Քայքայումը կատարվում է հորատախորշի օղակային մակերեսով: Վերջինիս դեպքում հորատախորշի կենտրոնական մասը չի քայքայվում և պահպանվում է սյան տեսքով:

Սյունակային հորատմամբ անցնում են ուղղահայաց, թեք, վերընթաց, բազմախորշային հորատանցքեր տարբեր ֆիզիկամեխանիկական հատկություններով ապարներում: Սյունակային հորատումը համարվում է հիմնական եղանակը ՊՕՀՀ-ի հետախուզման ժամանակ: Այն տարածված է նաև ինժեներաերկրաբանական, հիդրոերկրաբանական, կառուցվածքային, քարտեզագրական, նավթի և գազի հետախուզական, երբեմն նաև պարամետրական և կառուցվածքային հորատանցքերի հորատման աշխատանքներում: Սյունակային հորատումը կիրառվում է, երբ անհրաժեշտ է չխախտված տեսքով ստանալ հորատվող ապարների նմուշը (հանուկ): Այս դեպքում ստացվում են կարևոր երկրաբանական տվյալներ, որոնք օգտագործում են որպես փաստացի նյութ` տարբեր երկրաբանական հարցեր պարզաբանելու համար:

ԱԳ-ով քայքայված մասնիկները հանվում են մակերևույթ լվացող լուծույթով կամ սեղմած օդով, իսկ ձևավորված հանուկն անցնում է սյունակային խողովակ: Պարբերաբար (0.5-6մ) հանուկը սեպվում է, պոկվում հորատախորշից և բարձրացվում մակերևույթ, սյունակային արկի հետ միասին` ընդ որում, միաժամանակ պարտադիր նշելով վերցման խորությունը: Հանուկի արտաքին տեսքով կատարվում է մակրոսկոպիկ նկարագրություն, այնուհետև երկարությամբ կտրում երկու մասի, որոնք ծառայում են քիմիական, երկրաբանական ապարագրական անալիզի և ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները որոշելու համար: Հանուկի մյուս կեսը պահում են` անհրաժեշտության դեպքում, որպես ստուգիչ:

Սյունակային հորատման ժամանակ ապարների քայքայումը կատարվում է օղակային տեսակի գործիքներով` թագագլխիկներով: Թագագլխիկները լինում են կարծր համաձուլվածքային և ալմաստային կտրիչներով, ըստ որի կոչվում են սյունակային հորատում կարծր համաձուլվածքային թագագլխիկներով և սյունակային հորատում ալմաստային թագագլխիկներով:

Սյունակային հորատումը ունի մի շարք առավելություններ.

1.    Հանուկի ստացումը` որպես փաստացի նյութ:

2.    Փոքր տրամագծով և անհամեմատ մեծ խորությամբ հորատանցքերի հորատման հնարավորություն:

3.    Հորիզոնի նկատմամբ ցանկացած անկյան տակ հորատելու հնարավորություն:

4.    Հորատման սարքավորումները համեմատաբար թեթև են և դրանք աշխատեցնելու համար պահանջվում են փոքր հզորության շարժիչներ:

5.    Հորատման աշխատանքների ցածր ինքնարժեք:

Միևնույն ժամանակ սյունակային հորատումն ունի նաև թերություններ.

1.    Փափուկ, փխրուն և ճեղքավորված ապարներում հորատելիս հանուկի ոչ լրիվ ելքը:

2.    Հորատանցքի ուղղության հաճախակի շեղումը` կախված ապարների անհամասեռությունից:

3.    Սյունակային խողովակի սահմանափակ երկարության պատճառով հորատագործիքի հաճախակի մակերևույթ բարձրացման և հորատախորշ իջեցման անհրաժեշտությունը, որի հետևանքով ԻԲԱ-ները 30 40%-ով ավելացնում են հորատման ժամանակը:

Այս թերությունը որոշ չափով վերանում է, երբ օգտագործում են հանովի հանուկընդունիչ արկեր: Հանուկընդունիչի բարձրացումը կատարվում է ճոպանով և լրացուցիչ կարապիկով հորատման խողովակների միջով, իսկ խողովակաշարը բարձրացվում է` հիմնականում մաշված ԱԳ-ն փոխելու համար:

ԻԲԱ-ի ժամանակը բավականին կրճատվում է հանուկը լվացող հեղուկի հոսքով բարձրացնելիս, սակայն այս եղանակը առայժմ կիրառվում է մինչև 300 մ (երբեմն 500 մ) խորությամբ և փափուկ ապարներում հորատելիս:

>>

 

 

3.2 Համատարած հորատախորշով հորատում

Համատարած հորատախորշով հորատում` երկրաբանահետախուզական հորատանցքերի պտտական հորատում` առանց հանուկի վերցման, որի դեպքում ապարը քայքայվում է հորատախորշի ամբողջ մակերեսով: Կիրառվում է լավ ուսումնասիրված շրջաններում, որտեղ նախկինում կատարվել են հետախուզական աշխատանքներ և հանուկի վերցման անրաժեշտություն չկա, իսկ անրաժեշտության դեպքում նմուշ վերցվում է շլամից:

Համատարած հորատումը սյունակայինի նկատմամբ ունի հետևյալ առավելություները`

ա) կրճատվում է ԻԲԱ-ների քանակը,

բ) արագընթաց հորատման շնորհիվ հազվադեպ է զգացվում հորատանցքի ամրակապման անրաժեշտությունը,

գ) հնարավոր է հորատել շատ մեծ խորություններ:

Միաժամանակ համատարած հորատումն ունի նաև թերություններ`

ա) հանուկի փոխարեն ստացվում է շլամ,

բ) պահանջվում են մեծ հզորությամբ շարժիչներ,

գ) խոր հորատանցքեր հորատելիս հաճախ շեղվում է տրված ուղղությունից:

Առավել բարձր արտադրողական է հարվածապտտական հորատումը, որի դեպքում քայքայումը կատարվում է հարվածի և պտույտի գումարային ուժով, ինչն ապահովում է խորշային հարվածիչ մեքենան` հիդրոհարվածիչը կամ պնևմահարվածիչը: Հիդրոհարվածիչն աշխատում է լվացող հեղուկի հոսքի էներգիայով, իսկ պնևմահարվածիչը` խտացված օդի:

Խոր հորատանցքեր հորատելիս ավելի արդյունավետ են տուրբոհորատների և էլեկտրահորատների օգտագործումը: Երկու դեպքում էլ հորատման ժամանակ խողովակաշարը չի պտտվում: ԱԳ-ը պտույտներ ստանում է մի դեպքում լվացող հեղուկի հոսքի ազդեցության տակ տուրբինների պտտումով, մյուսում` գլանաձև էլեկտրաշարժիչից: Խողովակների չպտտվելը հնարավորություն է տալիս օգտագործել փոքր հզորության շարժիչներ: Այդ պատճառով այս եղանակները լայն տարածում են գտել համատարած հորատման ժամանակ:

>>

 

 

 

3.3 Հորատման եղանակի ընտրություն

Հորատման եղանակը ընտրելիս, որպես հիմնական գործոն ընդունվում են հորատման նպատակը, հորատանցքի խորությունը, տրամագիծը, պրոֆիլը, երկրաբանական պայմանները՝ ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները, կտրվածքում բարդությունների գոտիները, ջրային հոսքի ինտեսիվությունը, հետախուզվող շրջանի աշխարհագրական պայմանները:

Հորատման եղանակի ընտրությունը կարելի է կատարել` հիմնվելով այդ շրջանում նախկինում կատարված աշխատանքների արդյունքների վրա, իսկ եթե չի կատարվել, կարելի է հիմնվել նույնանման երկրաբանական պայմաններ ունեցող այլ շրջանների արդյունքների վրա:

 

 

 

3.4 Հորատանցքի կառուցվածքի ընտրություն

Հորատանցքի կառուցվածքի ընտրությունը համարվում է կարևոր սկզբնական պահ և որոշիչ դեր է խաղում` հորատանցքը լավագույն տեխնիկական ցուցանիշներով նախագծված խորության հասցնելու համար: Կառուցվածքը նախագծվում է յուրաքանչյուր հորատանցքի կամ հորատանցքերի խմբերի համար (Աղյուսալ 3):

Հորատանցքի կառուցվածք ասելով հասկանում են հորատանցքի բնութագրերը` նշված սկզբնական, միջանկյալ և վերջնական տրամագծերը, հորատանցքի խորությունը, շրջապահ խողովակների տրամագծերը և երկարությունը:

Հորատանցքի կառուցվածքի նախագծման սկզբնական տվյալներն են հորատանցքի նշանակությունը և նպատակը, տվյալ տեղանքի երկրաբանական կտրվածքը, հորատանցքի նախագծվող խորությունը, ազիմուտային և զենիթային անկյունները, ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները, բարդությունների միջակայքերը և հորատման անհրաժեշտ վերջնական տրամագիծը:

Հորատանցքի նշանակությամբ և նպատակով որոշում են վերջնական տրամագծի ընտրությունը և ապարների քայքայման եղանակը:

Երկրաբանական կառուցվածքի նկարագրությունը պետք է արտահայտի տվյալ տեղանքի կամ շրջանի ապարների լիթոլոգիական կազմը, դրանց ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները, հորատելիության կարգը, ճեղքավորվածությունը, ջարդոտվածությունը, սորունությունը, կայունությունը, ուռչելիությունը` խոնավությունից, ջրատար շերտերի հորիզոնները, լվացող հեղուկը կլանող շերտերը, գազի և ջրի հնարավոր արտանետման տեղը, նախկինում կառուցված ստորգետնյա լեռնային փորվածքների խորությունը և դիրքը, ինչպես նաև շատ կարևոր է հանուկի ելքի տոկոսը (սյունակային հորատման ժամանակ), որպեսզի նախագծում հաշվի առնվեն տեխնիկական միջոցները և եղանակները` ելքի տոկոսը մեծացնելու համար:

 

Աղյուսակ 3

Հորատանցքի տիպային կառուցվածքների օրինակներ

 

Հորատանցքի նախագծային խորությունը, ազիմուտային և զենիթային անկյուններն ազդում են կառուցվածքի ընտրության վրա: Բոլոր դեպքերում նախագծելիս պետք է հաշվի առնվեն հորատանցքի ուղղությունը և խորությունը, հորատման պայմանները: Այս պայմաններից ելնելով` ընտրում են հորատման կայանքը, ԻԲԱ-ի կատարման եղանակը և այլն:

Վերջնական տրամագծի ընտրությունը նախ` կախված է օգտակար հանածոյի տեսակից և հորատման նպատակից: Բացի այս պետք է հաշվի առնել լաբորատոր հետազոտությունների համար հանուկանմուշի անհրաժեշտ գծային և կշռային չափերը, երկրաբանական կտրվածքի ուսումնասիրումը, տարբեր հետազոտական սարքավորումների երկրաչափական չափերը: Հաշվի առնելով տնտեսական պայմանները, որպես կանոն, ընտրվում է հնարավոր նվազագույն, բայց թույլատրելի տրամագիծը:

Բարդ երկրաբանական կառուցվածքներում և քիչ ուսումնասիրված շրջաններում հորատելիս վերջնական տրամագիծը վերցվում է մեծ, իսկ թույլատրելի նվազագույնը մնում է պահուստային:

Որոշ պայմաններում նախատեսվում են պահուստային շրջապահ խողովակներ, որոնք պահպանում են առաջին խողովակը շուտ մաշվելուց: Օրինակ, երբ վերին շերտը ներկայացված է սորուն կամ տիղմային ապարներով, հորատումը կատարվում է արագ և միանգամից տեղադրվում են շրջապահ խողովակները, այնուհետև եթե հաջորդում են ամուր ապարներ, հորատման մեխանիկական արագությունը կտրուկ ընկնում է, և խողովակների շփումից հնարավոր է շրջապահ խողովակների մաշում և սորուն ապարները անցնեն հորատախորշ` առաջացնելով բռնումներ: Երբեմն օգտագործում են հաստ պատերով շրջապահ խողովակներ:

Բոլոր դեպքերում կառուցվածքի նախագծումը կատարվում է ներքևից վերև, սկսելով վերջնական տրամագծի հիմնավորումից:

Հորատանցքը նախագծելիս պետք է ձգտել աստիճանների քիչ քանակության: Յուրաքանչյուր աստիճան պետք է ծառայի միայն շրջապահ խողովակներ տեղադրելու համար: Եթե ապարները կայուն են անհրաժեշտություն չկա տրամագիծը փոքրացնել` նախագծելով հետագա վերահորատում, որը պահանջում է շատ ժամանակ և հնարավոր է նոր փողի առաջացում: Տրամագծերի փոփոխում անհրաժեշտ է կատարել ապարների շերտերի կոնտակտից ներքև, քանի որ հաճախ կոնտակտային մասը լինում է թուլացած, և կարող է տեղի ունենալ լվացող հեղուկի կորուստ, կոնտակտային մասի լվացում, շրջապահ խողովակների տեղաշարժ դեպի ներքև, որը կարող է վթարների պատճառ դառնալ: Այս նկատառումով շրջապահ խողովակաշարը պետք է իջեցվի կոնտակտային շերտից 2-5 մ ներքև, որպեսզի ծայրակալը նստի ամուր հիմքի վրա:

Հորատանցքի փողի ամրակապումը շրջապահ խողովակաշարով ապահովում է` հորատանցքը հասցնել նախագծված խորության, հետազոտման հնարավորություն, թափանցելի հորիզոնների մեկուսացում, շահագործման նախագծված ռեժիմների իրականացում: Կառուցվածքի մեջ ամպայման պետք է նախատեսվի շրջապահ խողովակաշարերի քանակը, երկարությունը, տրամագծերը և ծայրակալի տեղադրման խորությունը, արտախողովակային տարածության ցեմենտացման միջակայքերը: Շրջապահ խողովակների և պատերի միջև բացվածքը պետք է ցեմենտացվի կամ տամպոնացվի, որը, կախված հորատանցքի նշանակությունից արվում է տարբեր ձևերով:

ՈՒղղորդ խողովակը (направляющий) տեղադրվում է 3-6 մ խորությամբ, տամպոնացվում, իսկ ավելի հաճախ ցեմենտացվում` մինչև հորաբերան: ՈՒղղորդ խողովակը պահպանում է հորաբերանը լվացումից, ուղղում է լվացող հեղուկը դեպի ճոռերը (желоб) և պահպանում է կայանքի հրապարակը ողողումներից: ՈՒղղորդ խողովակի համար նախահորատումը կատարվում է փոքր առանցքային բեռնվածությամբ, ցածր պտուտաթվերով և լվացող հեղուկի նվազագույն քանակությամբ: Ցանկալի է հորատումը կատարել թագագլխիկներով, քանի որ հորատադրերով հորատելիս պահանջվում են ռեժիմի պարամետրերի ավելի մեծ արժեքներ: Այնուհետև տեղադրվում է համաուղղիչ խողովակը ()` վերին անկայուն միջակայքերը ամրակապելու, գրունտային ջրերի հորիզոնները մեկուսացնելու, հորաբերանին հակաարտանետման սարքավորումներ տեղադրելու համար: Կայուն ապարներում համաուղղիչի անհրաժեշտություն չկա:

Բացի այս, հորատանցքի կառուցվածքում կարող են լինել միջանկյալ (մեկ կամ մի քանի) շրջապահ խողովակաշարեր` ավելի խոր միջակայքեր հորատելիս, մեծ քանակությամբ լվացող հեղուկի կլանման դեպքում, ջրատար շերտերը իրարից մեկուսացնելու, լեռնային փորվածքները փակելու և այլ հնարավոր բարդություններ կանխելու համար, մասամբ երբ վերը տեղադրված շերտերի հորատման պայմաններն անհամատեղելի են ներքևի շերտերի պայմանների հետ, հորատանցքի պատերը անկայուն են, և հնարավոր չէ պայքարել հատուկ լվացող հեղուկներով:

Շահագործական, երբեմն նաև հեղուկ և գազային օգտակար հանածոների հետախուզական հորատանցքեր հորատելիս տեղադրվում է շահագործական խողովակաշարեր` հորիզոնների մեկուսացման և նավթ, գազ ու ջուր մակերևույթ բարձրացնելու համար:

Կառուցվածքը նախագծելիս պետք է հաշվի առնել նախորդ շրջապահ խողովակի ներքին տրամագիծը և հաջորդ խողովակաշարի կցորդիչների տրամագծերը: Բոլոր շրջապահ խողովակաշարերը պետք է տեղադրվեն մինչև հորաբերան:

Երբեմն մեծ խորություններում վերը նշված բարդությունները ստիպում են տեղադրել, այսպես կոչված, թաքնված շրջապահ խողովակաշարեր, միայն տվյալ հատվածը մեկուսացնելու համար:

Հորատանցքի կառուցվածքի սխեման պետք է հեշտ կարդացվի, հակիրճ և բավարար չափով բնութագրի հորատման պայմանները: Կառուցվածքի բոլոր տարրերը պետք է կապված լինեն երկրաբանական կտրվածքի և հնարավոր սպասվող բարդությունների հետ` նշելով հորատանցքի ուղղության պարամետրերը: Հորատանցքի կառուցվածքի հիմնավորման համար կարելի է օգտագործել նաև նմանատիպ պայմաններում հորատման աշխատանքների արդյունքները:

>>

 

 

 

3.5 Երկրաբանատեխնիկական կարգագիր

Հորատացքի կառուցվածքը մշակելուց հետո հիմնավորվում և ընտրվում են հորատման սարքավորումները, վերնակը, ԱԳ-ները, փոխադրման միջոցները, լվացող լուծույթները և դրանց պարամետրերը, տեխնոլոգիական գործիքները, նախանշում են հետազոտական աշխատանքները, կատարվում են տարբեր ստուգողական ու տեխնոլոգիական հաշվարկներ և այլն: Այս բոլորի հիման վրա կազմվում է երկրաբանատեխնիկական կարգագիր՝ ԵՏԿ (ГТН) (Աղյուսակ 4):

ԵՏԿ կազմում են` նշելով հորատանցքի կառուցվածքը, հորատման սարքավորումը և գործիքները, ապարների անվանումները, շերտերի հզորությունները, տեղադրման խորությունները, ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները, հորատման մշակված տեխնոլոգիական ռեժիմները, ԱԳ-ի տրամագիծը և տեսակը, հանուկի ելքի տոկոսը, սյունակային, շրջապահ և հորատման խողովակների և միացումների տրամագծերը և տեսակները, լվացող հեղուկի պարամետրերը, երկրաֆիզիկական հետազոտման սարքերը և դրանց չափերը:

Յուրաքանչյուր հորատանցքի համար ԵՏԿ-ն կազմվում է երկու օրինակից և ստորագրվում երկրաբանատեխնիկական բաժանմունքի տեխնիկական ղեկավարության կողմից: ԵՏԿ-ի մեկ օրինակը լինում է հորատման վայրում, մյուսը մնում է տեխնիկական բաժնում: ԵՏԿ-ում պետք է նախատեսվեն և գրառվեն փաստացի տվյալները:

>>

 

 

 

3.6 Երկրաբանահետախուզական հորատման նախապատրաստական աշխատանքներ

Երկրաբանահետախուզական հորատանցքերի հորատման աշխատանքների նախագծում պետք է նշվեն եկրաբանական և արտադրական մասերը, հետազոտությունների բնույթը և ծավալները:

Արտադրական մասում հատուկ ուշադրության է դարձվում հորատման աշխատանքներին, նպատակին, խնդիրներին, մեթոդիկային: Որպես սկզբնական փաստաթուղթ պետք է ծառայի մանրակրկիտ մշակված և հիմնավորված հորատանցքի նախագծային կառուցվածքը: Նախագծի հաստատումից հետո գեոդեզիստները տեղանքում որոշում են հորատանցքի տեղը: Այնուհետև կառուցում են ճանապարհներ, պատրաստում հորատման կայանքի, լվացող լուծույթի շրջանառու համակարգի, դարսիչների, սարքավորումների տեղադրման հրապարակը, կատարում հորատման կայանքի մոնտաժ, անհրաժեշտության դեպքում` հոսանքագծերի անցկացում: Այնուհետև անցնում են հորատման աշխատանքներին, կատարում են փողի ամրակապում, տամպոնացում, չափում թեքման փոփոխությունները, երկրաֆիզիկական հետազոտություններ` կարոտաժ, խոռոչաչափում և այլն: Ավարտելուց հետո կատարվում է հորատանցքի լուծարում, շրջապահ խողովակների դուրս հանում, կայանքի ապամոնտաժում, տեղափոխում նոր կետ և նախկին աշխատանքային հրապարակում բնական պայմանների վերականգնում:

Կայանքը տեղադրելուց հետո կատարում են նախահորատում և տեղադրում ուղղորդ խողովակը: Եթե տեղանքում առկա են մեծ հզորության նստվածքային ապարներ, անկայուն կամ ջրատար ապարների շերտեր, անրաժեշտ է տեղադրել համաուղղիչ խողովակ և տամպոնացնել ծայրակալը, որպեսզի ամբողջովին մեկուսացվի շերտը և հետագա հորատման համար ապահովի բարենպաստ պայմաններ:

Աղյուսակ 4

Երկրաբանատեխնիկական կարգագիր

 

 

Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: Description: ГТН

 

>>

 

 

4.  ԱՊԱՐՔԱՅՔԱՅԻՉ ԳՈՐԾԻՔՆԵՐ

Ապարքայքայիչ գործիքը նախատեսված է հորատման գործընթացում անմիջապես ապարի քայքայման համար: Ապարքայքայիչ գործիքը հորատման արկի մաս է, որը միանում է հորատման, կամ սյունակային խողովակի ստորին ծայրին և ուղիներ ունի լվացող լուծույթի շրջապտույտի համար: Ցանկացած տեսակի ապարքայքայիչ գործիք կազմված է իրանից, որի ներքևի հատվածն ունի տարբեր տարրեր` ապար քայքայելու և վերևում պարուրակային մաս` հորատարկին միանալու համար: Բացառություն են կոտորակային ապարքայքայիչ գործիքները, որոնց իրանը չի պարունակում ապարքայքայիչ տարրեր, և այժմ ընդհանրապես չեն օգտագործվում:

Ըստ ապարքայքայող նյութի ԱԳ-ները լինում են. ա) ամրանավորված կարծր և գերկարծր համաձուլվածքներով, բ) ամրանավորված բնական կամ սինթետիկ ալմաստներով: Այժմ չցեմենտացված և միջին ամրության ապարներում հորատման համար օգտագործվում են բազմաբյուրեղային ալմաստային կոմպոզիցիոն նյութեր, որոնք կարծրհամաձուլվածքների և ալմաստների միջանկյալներն են:

Ըստ հորատախորշի քայքայման ձևի` ապարքայքայիչ գործիքները լինում են. ա) թագագլխիկներ` սյունակային հորատման համար, որոնք ապարները քայքայում են օղակաձև և ձևավորում հանուկ, բ) հորատադրեր` համատարած հորատախորշով հորատման համար, որոնք քայքայում են ապարները հորատախորշի ամբողջ մակերևույթով: Օգտագործում են նաև սյունակային տիպի հորատադրեր` փոքր տրամագծով հանուկ ստանալու համար:

Թագագլխիկները, որոնց վրա դեռևս ամրանավորված չեն քայքայող տարրերը, կոչվում են թագօղակներ և պատրաստվում են հատուկ, բայց ոչ շատ կարծր պողպատյա խողովակներից, այն հաշվով, որ դրանց վրա առանց դժվարության հնարավոր լինի անցքեր բանալ, ամրացնել և ամրանավորել քայքայող տարրերը: Կոտորակային թագագլխիկները պատրաստվում էին հատուկ պողպատյա խողովակներից և դրանց վրա կտրիչներ չէին ամրանավորվում:

Ապարքայքայիչ գործիքների արտաքին տրամագծերը որոշվում են կտրիչներով և խիստ համաձայնեցված են շրջապահ խողովակների տրամագծերի հետ: Ներքին տրամագծերը կարող են լինել տարբեր: Տարբեր երկրների և ֆիրմաների արտադրած ապարքայքայիչ գործիքների տրամագծերը տարբեր են` տատանվում են մոտ սահմաններում, տարբեր են նաև պարուրակի տեսքով և չափերով:

>>

 

 

 

4.1 Կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկներ

Կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկներն օգտագործում են ըստ հորատելիության փափուկ և միջին ապարներում ապարներում (ըստ հորատելիության I-VII), իսկ երբեմն ամուր, բայց ոչ աբրազիվ ապարներում (VIII-IX, հատկապես փոքր տրամագծով): Թագագլխիկների կտրիչները պատրաստում են մետաղակերամիկական տարբեր մակնիշի կարծրհամաձուլվածքներից, օգտագործելով` վոլֆրամկոբալտ, վոլֆրամկարբիդ, էլբոր, սլավուտիչ և այլն, որոնք ունեն իրենց օգտագործման բարենպաստ պայմանները, և ընտրվում են` ելնելով ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկություններից:

Ըստ այդ հատկանիշների կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկները կառուցվածքային տեսակետից ստորաբաժանվում են երեք խմբի (Նկ. 7)`

 

 

 

-                     փափուկ ապարների հորատման համար` կողավոր, M6 և այլն, (ա)

- միջին ամրության, թույլ աբրազիվ ապարների հորատման համար` կտրիչավոր ողորկափող, CM4; CM5; CM6; CM9; CT2 և այլն (բ),

- միջին ամրության, աբրազիվ ապարների հորատման համար` ինքնասրվող ողորկափող, CA1; CA2; CA5; CA6 և այլն (գ),

Թագագլխիկների ամրանավորման համար օգտագործվում են տարբեր ձևի և չափերի կտրիչներ` եռանկյուն, ութանկյուն, վեցանկյուն, քառակուսի, շեղանկյուն, ուղղանկյուն, թիթեղաձև, ասեղնաձև, բարդ ձևի և այլն: Կտրիչների աշխատանքը արդյունավետ դարձնելու համար դրանց ծայրերը սրում են, և տարբեր բարձրությամբ տեղադրում թագօղակի վրա` հաշվի առնելով հորատվող ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները: Փափուկ ապարների հորատման համար նախատեսված կտրիչների սրման անկյունը կազմում է 45-500, կտրիչի բարձրությունը 2.5-3 մմ, միջին ամրության ապարներում համապատասխանաբար` 60-650 և 1-1.5 մմ, իսկ ամուր ապարներում 70-750 և 0.5 մմ: Ինքնասրվող թագագլխիկների կտրիչները կարող են նախնական սրման անկյուն չունենալ:

Կտրիչները ըստ նշանակության լինում են հիմնական (ճակատային, (торцовые) և կտրող (подрезной): Կտրիչները պղնձի զոդանյութով (припой) զոդում են թագօղակին: Հիմնական կտրիչները քայքայում են հորատախորշը օղակային մակերեսով, իսկ կտրողները տրամաչափարկում (калибриуют) են հորատանցքի պատերը և հանուկը:

Արևմտյան ֆիրմաները արտադրում են կարբիդ-վոլֆրամային ջերմակայուն բազմաբյուրեղային (TSP) և բազմաբյուրեղային ալմաստային կոմպոզիցիոն նյութերով (PDS) ամրանավորված կարծրհամաձուլվածքային թագագլխիկներ (Նկ. 8):

Կտրիչների դասավորությունը մեծ նշանակություն ունի ապարների քայքայման ժամանակ: Ապարների քայքայումը ավելի արդյունավետ կատարելու համար հիմնական կտրիչները տեղադրվում են տարբեր բարձրությամբ, ինչի հետևանքով հորատախորշը ստացվում է աստիճանաձև: Լրացուցիչ մերկացած մակերեսների առկայությունը ստեղծում է ավելի բարենպաստ պայմաններ ապարների քայքայման համար: Որքան փոքր են կտրիչի չափերը, այնքան աստիճանների քանակը շատ է: Կտրիչները թագօղակի վրա տեղադրվում է սիմետրիկ, որպեսզի բեռնվածությունները կտրիչների վրա լինեն հավասար: Կտրիչների թիվը կախված է հորատվող ապարների ֆիզիկամեխանիկական հատկություններից:

 

 

Փոքր դուրս ցցվածքով մանր կտրիչներն, օգտագործում են ճեղքավորված ապարներում: Աբրազիվ ապարներում կտրիչավոր թագագլխիկների օգտագործումն արդյունավետ չէ, քանի որ սուր կտրիչներն արագ մաշվում են, և առաջանցումը թագագլխիկների վրա շատ փոքր է: Այսպիսի ապարներում հորատելիս նպատակահարմար է օգտագործել ինքնասրվող թագագլխիկներ: Մեխանիկական արագությունը կարելի է մեծացնել` մեծացնելով կտրիչների քանակը: Այս պատճառով ինքնասրվ&#