Подрядчику важны не лозунги, а темп, ресурс и себестоимость метра. От корректного выбора метода, оснастки и режимов зависят сроки, стоимость и качество оснований – от свай-стоек и микросвай до скальных стаканов и анкеров.
Ниже – концентрат практических решений и актуальных тенденций по материалам PileBuck и зарубежных производителей/нормативов, с упором на факты и управляемую эффективность.
Геология в числах: что говорит массив
Прочность на одноосное сжатие (UCS):
- Гранит: 100–250 МПа
- Базальт: 150–300 МПа
- Кварцит: 150–300 МПа
- Известняк: 30–150 МПа (карст – отдельный риск)
- Песчаник: 20–150 МПа (зависит от цемента)
Абразивность (Cerchar CAI, 0–6):
- Базальт/кварцит: 3.5–6.0 (очень абразивные)
- Гранит: 2.5–4.0
- Известняк: 0.5–2.5
Модуль упругости E (ориентиры):
- Гранит/базальт: 50–100 ГПа; известняк: 20–60 ГПа; песчаник: 10–50 ГПа
Трещиноватость и хрупкость:
- KIC для большинства скал: \~0.5–2.5 МПа√м – подсказывает, где удар работает лучше вращения.
Пористость/водообильность:
- Карбонаты 1–30% пористости; риск потерь циркуляции и каверн – высок.
Практика: фиксируйте RQD (доброкачественный массив >75%), ведите MSE (удельную механическую энергию). Рост MSE при той же ROP – признак неэффективного режима и/или тупой коронки.
Учет отмеченных факторов позволяет в реальном времени видеть «дорого бурим» и менять режим до того, как «сгорит» коронка.
Методы и производительность: сравнение по диапазонам
Вращательное (rotary) с шарошечными TCI:
- Диаметры: 300–1500 мм
- Типичный темп в UCS >150 МПа: 0.05–0.25 м/мин (на больших Ø – ближе к нижней границе)
- Сильные стороны: крупные Ø, геометрия скальных гнезд; слабые – износ и момент
Погружное ударно-вращательное DTH:
- Диаметры коронок: 115–350 мм (до 406+ мм с кластерными молотами)
- Давление воздуха: 17–30 бар; расход: 14–60 м³/мин (растет с Ø молота)
- Частота удара: \~15–35 Гц
- ROP в граните/базальте: 0.3–1.5 м/мин
- Плюс 2–3× к скорости относительно чистого вращения при высокой UCS
Топ-хаммер (верхний перфоратор):
- Ø 64–152 мм; ROP 0.3–1.2 м/мин; хорош для анкеров/микросвай
Алмазное колонковое (wireline core):
- Ø 76–146 мм; ROP 0.05–0.3 м/мин в очень твердых; зато эталонная траектория и керн 100%
Обратная циркуляция (RC/ALRC):
- Ø 115–311 мм; чистый шлам и стабильный вынос; ROP 0.2–1.0 м/мин по твердым
Итог: для «чистой» крепкой скалы и требуемого темпа логичен DTH; для больших Ø и «архитектуры» стаканов – rotary/TCI; для геологии и пилотирования – алмаз.
Вращательное бурение с шарошечными долотами TCI подходит для установки БНС большого диаметра. Его плюсы:хорошая предсказуемость, хорошая геометрия под скальные стаканы, возможность монтажа очень прочный свай.
Оснастка и режимы: что ставить и как крутить
Коронки:
- TCI (карбид вольфрама): базовый выбор для rotary/DTH в гранитах/базальтах; усиливайте калибр и защиту матрицы при CAI >4.0
- Импрегнированные алмазы: для колонкового в UCS >200 МПа и/или высокой абразивности
- Гибридные решения (усиленный калибр, reaming-buttons, матричные сплавы) существенно продлевают ресурс в базальтах/кварцитах
Режимы для rotary по твердым породам:
- RPM: 6–25 об/мин (чем тверже – тем ниже)
- Осевое усилие: 0.4–1.0 кН на мм Ø коронки (ориентир; следите за вибрацией)
- Крутящий момент: для Ø 1.0–1.5 м – 150–400 кН*м (уровень BG28–BG36)
Режимы для DTH:
- Давление 20–28 бар, расход воздуха под молот 6–10" – 25–60 м³/мин
- Подача: удерживайте стабильную нагрузку на ударник без «подвисаний»
Вынос шлама:
- Воздух: скорость в затрубном пространстве ≥20–30 м/с
- Вода: 60–150 л/мин на Ø 200–300 мм и 150–400 л/мин на Ø 600–1000 мм
- Пены/аэрированный туман: 0.3–1.0% ПАВ по объему воды – для глубоких и пылеопасных скважин
Полезно: прекращайте проходку и перетачивайте DTH-коронку при износе калибра >3–5 мм;
потеря резца = немедленная замена, чтобы не «убить» трубу.
Усиленные мачты/рамы, анти-виброподвесы, крутильная жесткость бурильных труб, защита резьб, качественные переводники – это про снижение аварийности.
Автоматизация и контроль: измеряйте – экономьте
Телеметрия и ассистенты подачи/вращения (Epiroc, Sandvik, BAUER):
- Снижение расхода топлива до 15–30% за счет оптимизации режима
- Рост ROP на 10–20% и до 10–25% экономии на коронках за счет удержания MSE в целевом окне
Мониторинг в реальном времени:
- Параметры: WOB, RPM/крутящий момент, расход воздуха/жидкости, вибрации
- Триггеры: скачки MSE, рост крутящего момента при постоянном WOB, перегрев подшипников ударника
Усиленные мачты/рамы, анти-виброподвесы, высокая крутильная жесткость бурильных труб, защита резьб, качественные переходники – это про снижение аварийности.
Риски массива и качество: где теряются деньги
Отклонение ствола:
- Трещиноватые метаморфиты, анизотропия – снижайте RPM/ударность, ставьте стабилизаторы; контроль вертикальности 1:100–1:200 (по типовым требованиям FHWA/EN)
Каверны/карст (известняки):
- Обсадка до «здоровой» скалы, ступенчатая проходка, цементация/инъекции; водопритоки проверяйте Lugeon-тестом
Потери циркуляции:
- LCM-материалы, пены, переход на RC/ALRC/воздух; мониторьте баланс масс (расход/вынос)
Экономика и HSE: цифры для сметы и допуска
Себестоимость метра в твердых породах:
- До 20–35% прямых затрат – коронки и их обслуживание; 10–20% смены уходит на простои смены оснастки
- Переход с чисто rotary на DTH в UCS >150 МПа часто дает −10–30% к стоимости метра за счет ROP и ресурса
Компрессоры и топливо:
- 24–30 бар при 30–40 м³/мин – это 250–400 кВт и ориентировочно 40–70 л/ч дизеля; автоматизация и правильный подбор Ø молота экономят до 15–30%
Пыль и шум:
- Кремнезем (OSHA): 50 мкг/м³ TWA; ЕС: 0.1 мг/м³ – водотуман/пена обязательны
- DTH-удар на источнике: 120–125 дБ(A); у оператора без экранов 95–105 дБ – нужны экраны/СИЗОД/наушники SNR 30+
Экология:
- Дизели Stage V и HVO-биотопливо уменьшают твёрдые частицы на порядок по сравнению с «старым парком»; убирайте «сухую» продувку там, где можно – это снижает пыль в разы
Вывод по выбору метода
Общие рекомендации:
- Если массив твёрдый (UCS >150 МПа), абразивный (CAI >3.5) и важен темп – DTH с правильно подобранным давлением/расходом воздуха.
- Для Ø >1 м и критичной геометрии – rotary/TCI (БНС) с низкими RPM, высоким моментом и агрессивным охлаждением/выносом.
- Нужен керн и траектория – алмазное колонковое, даже ценой ROP.
Какая коронка предпочтительна?
По производству: карбид-вольфрам (TCI) для rotary/DTH, с усиленным калибром и матрицей под абразив.
По геологии и точности: импрегнированные алмазные коронки (колонковое бурение).
Для воспроизведения технологии БНС без ошибок и лишних затрат покупайте расходники у нас .
