RU165969U1

RU165969U1 - DRAIN WELL FOR DRIVING INCLINED MINING

Info

Publication number: RU165969U1
Application number: RU2016113853/03U
Authority: RU
Inventors: Михаил Данилович Войтов; Александр Иванович Копытов; Ахмед Аиманович Вети
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Дренажная скважина для проходки наклонных горных выработок, включающая секционную обсадную трубу с соединительными муфтами, всасывающий трубопровод забойного насоса, отличающаяся тем, что секции обсадной трубы состоят из двух частей с разъемом в диаметральной плоскости.A drainage well for driving inclined mine workings, including a sectional casing with connecting couplings, a suction pipe of the downhole pump, characterized in that the sections of the casing consist of two parts with a connector in the diametrical plane.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть реализована при проведении наклонных горных выработок в направлении сверху вниз в обводненных породах.The utility model relates to the mining industry and can be implemented when conducting inclined mining in the direction from top to bottom in watered rocks.

Проведение наклонных горных выработок, особенно по пластам угля, характеризуется большой сложностью, связанной с подтоплением их забоев и невозможностью полного удаления из них воды при существующих способах ее откачки насосами непосредственно из забоев, хотя при этом призабойная зона наклонных выработок загромождается большим количеством работающих, резервных и ремонтируемых насосов и их нагнетательными и всасывающими трубопроводами, причем последние постоянно монтируются и демонтируются при буровзрывных работах.Conducting inclined mine workings, especially over coal seams, is characterized by great complexity associated with the flooding of their faces and the inability to completely remove water from them with existing methods of pumping it directly from the faces, although the bottom-hole zone of the inclined workings is cluttered with a large number of working, reserve and repaired pumps and their discharge and suction pipelines, the latter being constantly mounted and dismantled during drilling and blasting operations.

Известна схема удаления воды из забоев наклонных выработок с использованием временных зумпфов, (см. например, «Справочник инженера-шахтостроителя», под общей редакцией В.В. Белого, Москва: «Недра», 1983. - с. 60-61). Существенным недостатком указанной схемы удаления воды является ее присутствие в пониженных частях забоя и временное подтопление забоя при остановках насосов.There is a known scheme for removing water from the faces of oblique openings using temporary sumps (see, for example, "Reference Engineer-Mining Builder", edited by VV Bely, Moscow: "Nedra", 1983. - S. 60-61). A significant drawback of this water removal scheme is its presence in lower parts of the bottom and temporary flooding of the bottom when the pumps are stopped.

Наиболее близким решением (прототипом) является предварительное бурение в почве забоя наклонной выработки передовой наклонной дренажной скважины, ее обсадки перфорированной трубой и откачкой воды забойными насосами через гибкий всасывающий рукав, опущенный в перфорированную обсадную трубу дренажной скважины. (Е.П. Калмыков «О проведении уклонов в водоносных горных породах». Шахтное строительство. №3, 1989. - с. 19-21).The closest solution (prototype) is the preliminary drilling in the bottomhole soil of the inclined production of an advanced inclined drainage well, its casing with a perforated pipe and pumping water downhole pumps through a flexible suction sleeve lowered into the perforated casing pipe of the drainage well. (EP Kalmykov “On carrying out slopes in aquifers”. Mine construction. No. 3, 1989. - pp. 19-21).

Недостатками этого способа являются частые прекращения откачки воды и подтопления забоя при укорачивании звеньев дренажных труб по мере проходки наклонных выработок, так как при этом необходимо или извлекать из обсадной трубы гибкий всасывающий рукав забойного насоса, или отсоединять его при снятии очередного звена обсадной трубы.The disadvantages of this method are the frequent cessation of water pumping and flooding of the bottom when shortening the links of the drainage pipes as the inclined workings are drilled, since it is necessary either to remove the flexible suction sleeve of the downhole pump from the casing or to disconnect it when removing the next casing link.

Техническим результатом полезной модели является повышение темпов проходки выработок в условиях повышенного водопритока.The technical result of the utility model is to increase the rate of excavation in the conditions of increased water inflow.

В рассматриваемом техническом решении дренажной скважины, включающей в себя секционную обсадную трубу с соединительными муфтами и всасывающий трубопровод забойного насоса. Согласно полезной модели секции обсадной трубы между соединительными муфтами состоит из двух частей с разъемом в диаметральной плоскости.In the considered technical solution of the drainage well, which includes a sectional casing with connecting couplings and a suction pipe of the downhole pump. According to a utility model, the casing section between the couplings consists of two parts with a connector in the diameter plane.

Предложение поясняют фиг. 1-4. На фиг. 1 изображен вертикальный разрез по наклонной выработке и дренажной скважине, на фиг 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - вид по стрелке Б фиг. 2, на фиг. 4 - вид сбоку фиг. 2. Цифрами обозначены: 1 - дренажная скважина; 2 - секционный жесткий всасывающий трубопровод; 3 - секция обсадной трубы; 4 - гибкий всасывающий рукав; 5 - насос забойного водоотлива; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - несущие рамы металлокрепи горной выработки; 8 - соединительная муфта обсадных труб; 9 - палец обсадной трубы; 10 - отверстие в муфте для пальца обсадной трубы; 11 - фиксатор ширины раскрытия продольной щели дренажной обсадной трубы.The proposal is illustrated in FIG. 1-4. In FIG. 1 shows a vertical section through an inclined mine and a drainage well, FIG. 2 is a section AA of FIG. 1, in FIG. 3 is a view along arrow B of FIG. 2, in FIG. 4 is a side view of FIG. 2. The numbers denote: 1 - drainage well; 2 - sectional rigid suction pipe; 3 - casing section; 4 - flexible suction sleeve; 5 - bottomhole drainage pump; 6 - discharge pipeline; 7 - bearing frames of metal support mine workings; 8 - casing joint; 9 - casing pin; 10 - hole in the sleeve sleeve for the casing pin; 11 - the width of the disclosure of the longitudinal slots of the drainage casing pipe.

Предложенный способ использования скважины реализуют следующим образом. Из забоя наклонной выработки бурят или в местах расположения водоотливных канавок или в любом другом удобном месте в почве выработки одну или несколько передовых дренажных скважин параллельно продольной оси выработки. Дренажные скважины бурят значительно больше их активной глубины для уменьшения перерывов в работе по проходке выработки, связанной с периодической углубкой скважины. При использовании нескольких скважин их располагают с опережением одной относительно другой.The proposed method of using the wells is implemented as follows. One or more advanced drainage wells parallel to the longitudinal axis of the development are drilled from the bottom of the inclined workings either at the locations of the drainage grooves or at any other convenient place in the workings soil. Drainage wells are drilled much more than their active depth to reduce interruptions in the work of sinking the development associated with the periodic well recession. When using several wells, they are placed ahead of one relative to the other.

Активную наклонную глубину

дренажной скважины 1 определяют в зависимости от высоты всасывания забойного насоса h_н, угла наклона к горизонтальной плоскости а и превышения установки забойного насоса в выработке над устьем дренажной скважины h_н (фиг. 1).Active inclined depth

the drainage well 1 is determined depending on the suction height of the downhole pump h _n , the angle of inclination to the horizontal plane a and the excess installation of the downhole pump in the output above the mouth of the drainage well h _n (Fig. 1).

В таблице приведены результаты расчетов активной длины дренажных скважин для некоторых фиксированных значений параметров α, h_н.The table shows the results of calculations of the active length of drainage wells for some fixed values of the parameters α, h _n .

Из таблицы видно, что предлагаемая полезная модель может быть реализована при расположении забойного насоса от забоя на расстоянии 5 м при всех углах наклона выработок до 30°, при удалении его от забоя до 10 м - в выработках с углом наклона 22°, а при удалении забойной насосной установки до 20 м - в выработках с углом наклона 10°. В выработках с углом наклона 30° изобретение применять нецелесообразно. В целом же область применения предлагаемого изобретения весьма значительна.The table shows that the proposed utility model can be implemented when the downhole pump is located from the bottom at a distance of 5 m for all tilt angles of workings up to 30 °, when removed from the bottom to 10 m - in workings with a tilt angle of 22 °, and when removed downhole pumping unit up to 20 m - in workings with an inclination angle of 10 °. In workings with an inclination angle of 30 °, the invention is not practical to apply. In General, the scope of the invention is very significant.

Полная глубина бурения дренажной скважины L при одной остановке проходки определяется устойчивостью пород, возможностями имеющейся буровой установки и отклонением скважины от требуемого направления. При обнаружении по мере проходки выработки значительного отклонения скважины не используют ее в дальнейшем и переходят на откачку воды из другой дренажной скважины.The total drilling depth L of the drainage well L at one stop of the penetration is determined by the stability of the rocks, the capabilities of the existing drilling rig and the deviation of the well from the desired direction. If a significant deviation of the well is detected as the mine progresses, it is not used in the future and is transferred to pumping water from another drainage well.

Затем переходят к ее обсадке (скважины). Используют секции обсадной трубы 3 с длиной, определяемой параметрами выработки и возможностями доставки, т.е. 2-4 м. В зависимости от устойчивости и гранулометрического состава пород применяют трубы перфорированные или сплошные и изменяют размер щели между секциями труб с помощью деревянных или из любого другого материала клиньев. Между собой секции обсадных труб 3 соединяют муфтами 8 с отверстиями 10 для входа в них и фиксирования в требуемом положении пальцев 9, приваренных к трубам (фиг. 2-4). Скважину обсаживают на полную глубину.Then proceed to its casing (wells). Casing sections 3 are used with a length determined by production parameters and delivery capabilities, i.e. 2-4 m. Depending on the stability and particle size distribution of the rocks, perforated or continuous pipes are used and the size of the gap between the pipe sections is changed using wedges or from any other material of the wedges. Between themselves sections of casing 3 are connected by couplings 8 with holes 10 for entering them and fixing in the required position the fingers 9 welded to the pipes (Fig. 2-4). The well is cased to the full depth.

В скважину опускают всасывающий трубопровод 2 насоса, состоящий из трубы с длиной, равной активной наклонной длине скважины и длине выступающей над устьем обсадной трубы, и гибкого всасывающего рукава 4, соединенного с насосом забойного водоотлива 5. Труба состоит из секций длиной 2-4 м, соединенных между собой муфтами на резьбе. Нижний отрезок всасывающего трубопровода (храпок) перфорирован и оборудован обратным клапаном. Донное отверстие трубы закрыто сеткой или перфорированной заглушкой.A pump suction pipe 2 is lowered into the well, consisting of a pipe with a length equal to the active inclined length of the well and a length protruding above the mouth of the casing, and a flexible suction sleeve 4 connected to the bottomhole drainage pump 5. The pipe consists of sections 2-4 m long, interconnected by couplings on the thread. The lower section of the suction pipe (ratchet) is perforated and equipped with a check valve. The bottom hole of the pipe is covered with a mesh or perforated plug.

В периоды производства в забое выработки взрывных работ выступающие из скважины часть обсадной трубы, всасывающий трубопровод и насос водоотлива перекрывают обаполами, досками или металлическими листами, если они расположены в зоне воздействия кусков взорванной породы.During periods of production in the face of blasting, the part of the casing protruding from the well, the suction pipe, and the drainage pump are blocked with drapes, boards or metal sheets, if they are located in the zone of influence of the pieces of blasted rock.

По мере проходки выработки, демонтируют выступающие из скважины секции обсадной трубы 3 без разъединения всасывающего трубопровода забойного насоса и, следовательно, без перерывов в откачке воды. Нижнюю часть всаса 2 опускают при этом на длину демонтированной секции обсадной трубы. Соединительные муфты обсадных труб 8 остаются на гибком всасывающем рукаве 4 и снимаются с него за один прием при накоплении их в количестве 10-20 шт путем быстрого разъединения трубы и гибкого рукава. Насос забойного водоотлива 5 сдвигают или одновременно с опусканием храпка всаса или после использования длины петли гибкого рукава 4.As the mine is drilled, sections of the casing 3 protruding from the well are disassembled without disconnecting the suction pipe of the downhole pump and, therefore, without interruptions in pumping water. The lower part of the suction 2 is lowered while the length of the dismantled section of the casing. The casing couplings 8 remain on the flexible suction sleeve 4 and are removed from it in one go when they are accumulated in an amount of 10-20 pcs by quickly disconnecting the pipe and the flexible sleeve. The downhole drainage pump 5 is shifted either simultaneously with lowering the snoring of the suction or after using the length of the loop of the flexible sleeve 4.

К бурению новой скважины приступают при использовании большей длины действующей дренажной скважины.Drilling a new well is started when using a larger length of the existing drainage well.

В целом водоотлив выполняют следующим образом. Поступающая из горных пород вода стекает в передовую наклонную дренажную скважину 1 и откачивается из нее забойным насосом 5 в водосборник перекачного, участкового или центрального шахтного водоотлива. Конструкция скважины, обсадной трубы, нижней части всасывающего трубопровода и постоянное опускание нижней части всасывающего трубопровода в обсадной трубе в пределах расстояния

между длиной скважины L и активной наклонной глубиной

, равной длине всасывающего трубопровода 2 между его храповиком и устьем дренажной скважины 1, исключают попадание в забойный насос бурового шлама и штыба. Поэтому для откачки воды применяют высокопроизводительные насосы любых типов, пригодных для шахтовых условий и не загромождают при этом призабойную зону выработки.In General, the drainage is as follows. The water coming from the rocks flows into the forward inclined drainage well 1 and is pumped out of it by the downhole pump 5 into the catchment of the transfer, local or central mine drainage system. Design of the well, casing, bottom of the suction pipe and continuous lowering of the bottom of the suction pipe in the casing within the distance

between the length of the well L and the active inclined depth

equal to the length of the suction pipe 2 between its ratchet and the mouth of the drainage well 1, exclude the ingress of drill cuttings and a shaft into the downhole pump. Therefore, for pumping water, high-performance pumps of any type suitable for mine conditions are used and do not clutter the bottom-hole production zone.

Описанные выше конструкции дренажной трубы позволяют применить дренажные скважины диаметром 150-200 мм, что значительно облегчает и удешевляет процесс бурения.The design of the drainage pipe described above allows the use of drainage wells with a diameter of 150-200 mm, which greatly simplifies and cheapens the drilling process.

Забойный водоотлив с забором воды из предварительно пробуренной дренажной скважины описанной выше конструкции позволяет обеспечить полное и постоянное удаление воды из забоя в процессе проходки и повысить темпы проходки выработки в 2-3 раза.Bottom-hole drainage with water intake from a pre-drilled drainage well of the design described above allows for complete and constant removal of water from the bottom during drilling and to increase the rate of development by 2-3 times.

Claims

A drainage well for driving inclined mine workings, including a sectional casing pipe with couplings, a suction pipe of the downhole pump, characterized in that the sections of the casing pipe consist of two parts with a connector in the diametrical plane.