RU2064585C1

RU2064585C1 - Injector for securing rock

Info

Publication number: RU2064585C1
Application number: RU93035167A
Authority: RU
Inventors: Н.Т. Фатеев
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт "ВИОГЕМ"
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: injection is provided at section length exceeding injector operating length. The injector does not withdrawn out of the well. Hydraulic fracture is prevented due to reliable well orientation and pressure maintaining in sealing shell below hydraulic fracture design pressure at the expense of providing the injector with radial gap sealing unit. The unit is made in the form of cylindrical elastic shell placed between coils of warm conveyor winding out of area of lateral openings and fastened on tube outside. Tube outer diameter in the area of shell location is smaller by four thickness of cylindrical elastic shell wall than the diameter of the rest tube part. EFFECT: higher reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится в области горного дела, а также может использоваться в промышленном строительстве для закрепления рыхлых и слабых трещиноватых пород путем нагнетания в них твердеющих составов. The invention relates to the field of mining, and can also be used in industrial construction for fixing loose and weak fractured rocks by injection of hardening compositions in them.

Известны способы закрепления пород армировочными винтами, штанговой крепью, через которую инъектируют укрепляющие растворы в породу и скважину для закрепления анкеров (А. С. Кузьмич, М.С. Генин, Д.Н. Дьяконов). О механическом упрочение слабых горных пород. Горный журнал, N 12, 1987, с. 36-38, А.С. СССР N 821702, кл. E 21 D 21/00). Known methods for fixing rocks with reinforcing screws, rod support, through which reinforcing solutions are injected into the rock and well for fixing anchors (A. S. Kuzmich, M. S. Genin, D. N. Dyakonov). On the mechanical hardening of weak rocks. Mountain Journal, N 12, 1987, p. 36-38, A.S. USSR N 821702, class E 21 D 21/00).

Недостатками этих способов является то, что устройства для их реализации не обеспечивают надежную герметизацию скважины без дополнительных мероприятий, например, покрытия поверхности набрызгбетоном, а следовательно, требует дополнительных затрат времени и материалов, что снижает производительность труда и повышает стоимость закрепления. The disadvantages of these methods is that the devices for their implementation do not provide reliable sealing of the well without additional measures, for example, coating the surface with spray concrete, and therefore requires additional time and materials, which reduces labor productivity and increases the cost of fixing.

Известен инъектор для закрепления грунтов, включающий трубу с боковыми отверстиями, буртовой наконечник, охватывающие участок трубы винтовые лопасти-лопасти и отдельные винтовые лопасти-лопатки, клапаны для предохранения отверстий от засорения. Инъектор забуривается в грунт, при этом за счет пробки, образующейся между лопастями из выбуренного грунта, герметизируется скважина, что позволяет вести инъектирование без дополнительных мероприятий (А.С. СССР N 1231139, E 02 D 3/12 "Инъектор для закрепления грунтов"). A known injector for securing soils, including a pipe with side openings, a shoulder tip, screw blades-blades and individual screw blades-blades covering the pipe section, valves to protect the holes from clogging. The injector is drilled into the ground, and due to the plug formed between the blades from the drilled soil, the well is sealed, which allows injection without additional measures (AS USSR N 1231139, E 02 D 3/12 "Injector for fixing the soil") .

Недостатками этого инъектора является сложность изготовления и невозможность продолжения бурения после инъектирования, т.е. после каждой инъекции инъектор извлекают, пробки разбуривают и затем забуривают инъектор в следующую заходку. Для этого инъектора отсутствует возможность улучшения герметизации при прорыве инъектируемой жидкости через пробку или при обходе ее. Наиболее близким к заявляемому устройству является трубчатый инъектор, оставляемый в скважине, состоящий из трубы для подачи упрочняющего состава с размещенным внутри обратным клапаном и надетом на нее отрезком рукава из эластичного материала с заделанными в гильзе концами, играющего роль герметизатора, соединенного с полостью трубы вторым клапаном, через который шланг расширяют в скважине, подавая в него рабочий раствор (пат. ФРГ N 3526557, МКИ E 21 F 17/00, опубл. 05.02.87 г.). The disadvantages of this injector are the difficulty of manufacturing and the inability to continue drilling after injection, i.e. after each injection, the injector is removed, the plugs are drilled and then the injector is drilled into the next injection. For this injector, there is no possibility of improving sealing when the injected fluid breaks through the plug or bypasses it. Closest to the claimed device is a tubular injector left in the well, consisting of a pipe for supplying a reinforcing composition with a check valve placed inside and put on a piece of sleeve of elastic material with ends sealed in the sleeve, playing the role of a sealant connected to the pipe cavity by a second valve through which the hose is expanded in the well, supplying a working solution to it (US Pat. Germany N 3526557, MKI E 21 F 17/00, publ. 05.02.87).

Недостатком известного инъектора является то, что при его использовании на шнековом буровом снаряде образуется пробка из выбуренной породы и система перестает работать, при использовании его в пробуренной скважине слишком мало сцепление со стенками и инъектор выдавливается из скважины инъектируемым раствором. A disadvantage of the known injector is that when it is used on a screw drill, a plug from the cuttings is formed and the system stops working, when it is used in a drilled well, there is too little adhesion to the walls and the injector is squeezed out of the well by an injectable solution.

Задачей изобретения является создание инжектора, обеспечивающего возможность инъектирования скважины в процессе бурения на длине участка, превышающего рабочую длину инъектора, не извлекая его из скважины при ее углубке, с одновременным предотвращением гидроразрыва за счет обеспечения надежной герметизации скважины и поддержания давления в герметизирующей оболочке ниже расчетной величины давления гидроразрыва. The objective of the invention is to provide an injector that enables injection of a well during drilling at a length of a section exceeding the working length of the injector without removing it from the well at its depth, while preventing hydraulic fracturing by ensuring reliable sealing of the well and maintaining the pressure in the sealing shell below the calculated value fracturing pressure.

Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата патентуемое изобретение, изображенное на фиг.1 (инъектор в процессе погружения в инъекционную скважину) и фиг.2 (инъектор в рабочем состоянии при инъектировании), имеет следующую совокупность признаков. To solve the problem and achieve the technical result, the patented invention depicted in figure 1 (the injector during immersion in the injection well) and figure 2 (the injector in working condition during injection) has the following set of features.

Инъектор для закрепления пород включает трубу 1 с боковыми отверстиями 2, эластичную замкнутую оболочку в виде шланга 3 и винтовую шнековую навивку 4, отличительной особенностью устройства является расположение оболочки 3 между витками шнековой навивки 4, причем трубу 1, на которой располагают оболочку 3 для сохранения производительности шнека, выполняют меньшего диаметра на четыре толщины стенок оболочки 3. Концы оболочки 3 герметично закрывают обоймами 5 и закрепляют на трубе 1, а внутренние полости трубы 1 и оболочки герметично соединяют между собой втулкой 6. The injector for securing rocks includes a pipe 1 with side openings 2, an elastic closed shell in the form of a hose 3 and screw screw coiling 4, a distinctive feature of the device is the location of the shell 3 between the turns of screw coiling 4, and pipe 1, on which the shell 3 is placed to maintain performance screws, perform a smaller diameter by four wall thicknesses of the shell 3. The ends of the shell 3 are hermetically sealed with clips 5 and fixed to the pipe 1, and the internal cavities of the pipe 1 and the shell are hermetically connected m a sleeve 6 forward.

Для соединения инъектора с буровым снарядом или нагревательным шлангом (не показаны) используют резьбу 7. Давление в оболочке 3 создают рабочей жидкостью (закрепляющим раствором), для чего перед перфорированной частью трубы устанавливают калибровочную шайбу 8. Распирающая жидкость из оболочки 3 выдавливается породой при начале бурения, поэтому начинать бурение необходимо сразу же после инъектирования, чтобы раствор не затвердел в оболочке. To connect the injector with a drill or a heating hose (not shown), a thread is used 7. The pressure in the shell 3 is created by the working fluid (fixing solution), for which a calibration washer is installed in front of the perforated part of the pipe 8. The bursting fluid is squeezed out of the shell 3 when the drilling starts Therefore, it is necessary to start drilling immediately after injection so that the solution does not harden in the shell.

Давление в оболочке можно создавать автономно легкоподвижным составом (жидкостью или газом) через специальный штуцер и шланг (не показан), соединяющие оболочку с агрегатом на поверхности, в этом варианте условие немедленного бурения можно не соблюдать. The pressure in the casing can be autonomously created by a fluidly moving composition (liquid or gas) through a special fitting and a hose (not shown) connecting the casing to the unit on the surface; in this case, the immediate drilling condition may not be met.

Длину оболочки выбирают такой, чтобы расстояние R (фиг.1) превышало радиус распространения инъектируемого раствора в породе по направлению бурения скважины. The length of the shell is chosen so that the distance R (figure 1) exceeds the radius of distribution of the injected solution in the rock in the direction of drilling the well.

Устройство работает следующим образом. Для помещения инъектора в породу предварительно бурят скважину диаметром, равным диаметру инъектора d, в месте расположенния герметизирующей оболочки и вкручивают в нее инъектор на глубину отметки инъектирования. В первом варианте с калибровочным отверстием производят нагнетание закрепляющего раствора, во втором через штуцер 9 распирают оболочку инертной жидкостью или газом до расчетного давления и выполняют инъектирование закрепляющего состава через инъектор. The device operates as follows. To place the injector in the rock, a well is pre-drilled with a diameter equal to the diameter of the injector d at the location of the sealing shell and the injector is screwed into it to the depth of the injection mark. In the first embodiment, the fixing solution is injected with the calibration hole, in the second, the shell is bursted with the inert liquid or gas through the nozzle 9 to the design pressure and the fixing composition is injected through the injector.

В зависимости от принятой технологии, следующим этапом может быть ликвидация давления в оболочке и извлечение инъектора или, путем выкручивания его, перемещение на следующую заходку закрепления и выполнение операций в описанном выше порядке до закрепления всего участка. Depending on the technology adopted, the next step may be the elimination of pressure in the shell and removing the injector or, by unscrewing it, moving to the next docking fixation and performing operations in the manner described above until the entire section is fixed.

Claims

1. An injector for fixing rocks, including a pipe with side openings, a screw winding located on the outer surface of the pipe, and a radial clearance sealing unit, characterized in that the radial clearance sealing unit is made in the form of a cylindrical elastic shell located between the coils of screw winding outside the zone side holes and fixed on the outer surface of the pipe, and the outer diameter of the pipe in the zone of placement of the shell is less than four wall thicknesses of the cylindrical elastic shell than the diameter the steel of the tube.

2. The injector according to claim 1, characterized in that it is equipped with a calibration washer located in front of the pipe after (in the direction of the fixing solution) inlet into the cylindrical shell.