RU2344264C2 - Технология образования выработок в осадочных горных породах - Google Patents
Технология образования выработок в осадочных горных породах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344264C2 RU2344264C2 RU2007106325/03A RU2007106325A RU2344264C2 RU 2344264 C2 RU2344264 C2 RU 2344264C2 RU 2007106325/03 A RU2007106325/03 A RU 2007106325/03A RU 2007106325 A RU2007106325 A RU 2007106325A RU 2344264 C2 RU2344264 C2 RU 2344264C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- face
- working
- correction factor
- axis
- course
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к процессам проходки осадочных горных пород путем воздействия на разрушаемую среду энергией струй рабочего агента: газовых, парогазовых, газожидкостных, комбинированных и может быть использовано для образования выработок в различных технологических процессах. Технология образования выработок включает разрушение горных пород на забое путем воздействия на буримую среду энергией рабочего агента в виде струй, истекающих под давлением из полости рабочего органа бурильного аппарата. Углы контакта струй рабочего агента с поверхностью разрушаемой породы на забое и со стенками выработки непосредственно у забоя относительно оси проходимой выработки и плоскости радиального сечения ее ствола, выбирают в пределах: от 10° до 60° по отношению к поверхности забоя, от 0° до 90° по отношению к оси в направлении к устью выработки, от 0° до 45° к поверхности стенки ствола проходимой выработки в плоскости ее радиального сечения. При проходке неустойчивых и водонасыщенных горизонтов для эвакуации бурового шлама к устью выработки формируют канал по оси выработки в виде упругоподатливого кольца, заполненного жидкостью, удельный вес которой превышает удельный вес жидкости, поступающий между упругоподатливым кольцом и стенкой выработки. Бурильный аппарат связан тягами с упругоподатливым кольцом. Обеспечивает повышение эффективности технологии образования выработок. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к процессам проходки осадочных горных пород путем воздействия на разрушаемую среду энергией струй рабочего агента: газовых, парогазовых, газожидкостных, комбинированных и может быть использовано для образования выработок в различных технологических процессах.
В настоящее время известны способы образования выработок в горных породах путем воздействия на разрушаемую среду энергией струй рабочего агента под давлением [RU №2161245, 27.12.2000, А.Плугин; RU №2158369, 17.08.1999, А.Плугин; DE №2607046; JP №61-33940; US №4073351].
Существенными и очевидными недостатками этих способов являются: высокие энергетические затраты на процесс проходки выработки ввиду отсутствия операций регулирования удельных расходов рабочего агента на забое при меняющихся условиях в процессе смены горизонтов по длине ствола, что приводит к незначительной эффективности технологии образования выработок в неоднородных осадочных горных породах.
Наиболее близким решением данной проблемы является технология образования выработок в осадочных горных породах, включающая разрушение горных пород на забое путем воздействия на буримую среду энергией рабочего агента в виде струй, истекающих под давлением из полости рабочего органа бурильного аппарата [RU 2178506, 20.01.2002, А.Плугин].
Существенным недостатком этой технологии является однородность операций подачи рабочего агента на забой и отсутствие методов и средств регулирования кинетической, тепловой энергии и массовых параметров рабочих струй, что приводит к существенному снижению эффективности отдельных операций (разрушение, закрепление стенок, удаление бурового шлама к устью) и всего процесса образования выработок.
Технической задачей и положительным результатом данного изобретения является повышение эффективности технологии образования выработок за счет более рационального расхода рабочего агента и распределения его массы в отдельных рабочих струях, а также путем регулирования подачи кинетической и тепловой энергии на забой, стенки выработки и на вынос бурового шлама, при учете всех штатных и аномальных, стахостически проявляемых условий в выработке.
Это в изобретении достигается за счет технологии образования выработок в осадочных горных породах, включающей разрушение горных пород на забое путем воздействия на буримую среду энергией рабочего агента в виде струй, истекающих под давлением из полости рабочего органа бурильного аппарата, при этом углы контакта струй рабочего агента с поверхностью разрушаемой породы на забое и углы со стенками выработки непосредственно у забоя, относительно оси проходимой выработки и относительно плоскости радиального сечения ее ствола, выбирают в пределах: от 10° до 60° по отношению к поверхности забоя, от 0° до 90° по отношению к оси в направлении к устью выработки, от 0° до 45° к поверхности стенки проходимой выработки в плоскости ее радиального сечения, а при проходке неустойчивых и водонасыщенных горизонтов для эвакуации бурового шлама к устью формируют канал по оси проходимой выработки в виде упругоподатливого кольца; канал соединен с бурильным аппаратом тягами, полость канала заполнена жидкостью, удельный вес которой превышает удельный вес жидкости, поступающей между упругоподатливым кольцом и стенкой выработки, общую энергетическую мощность, передаваемую от рабочего органа на забой выработки, определяют по зависимости
где: NОМ - общая энергетическая мощность;
NК - кинетическая энергия, передаваемая на забой;
NТ - энергия тепловая, передаваемая на забой;
NВП - энергия на образование потока бурового шлама к устью,
а с учетом меняющихся условий при проходке выработки NОМ задают зависимостью
где: ККЭ - поправочный коэффициент на потери кинетической энергии,
КТЭ - поправочный коэффициент на потери тепловой энергии,
Кh - поправочный коэффициент на удлинение выработки при проходке,
КДСВ - поправочный коэффициент на диаметр ствола выработки,
КДБА - поправочный коэффициент на диаметр частей бурового аппарата,
КДВС - поправочный коэффициент на давление высоты водяного столба,
КВП - поправочный коэффициент на массу восходящего от забоя потока бурового шлама во время проходки выработки.
Технология образования выработок также учитывает, что геометрию забоя формируют или в виде плоской поверхности, нормальной по отношению к оси выработки, или в виде криволинейной поверхности, или в виде ступенчатой каскадной, а к коэффициентам ККЭ и КТЭ вводят поправочный коэффициент на форму поверхности забоя выработки КФЗ.
При проходке горизонтальных и наклонных выработок, канал, сформированный по оси выработки, оснащают по длине упругоподатливыми полыми выступами с образованием зазора между ними.
Технология поясняется графическим материалом, где:
на фиг.1 показан общий вид бурильного аппарата для реализации технологии проходки выработки;
на фиг.2 - сечение по I-I на фиг.1 - форма канала по оси выработки;
на фиг.3 - сечение по II-II на фиг.1 - соединение канала с аппаратом;
на фиг.4, 5, 6, 7 и 8 показаны варианты направлений проходки выработки: вертикальные, наклонные и горизонтальный.
Бурильный аппарат содержит корпус 1 в виде удлиненного цилиндра и оснащен рабочим органом 2, предназначенным для разрушения пород на забое 3 выработки 4, начиная от ее устья 5 (фиг.1).
При проходке неустойчивых и водонасыщенных горизонтов в полости (стволе) 6 выработки формируют канал 7 по оси 8 выработки в виде упругоподатливого кольца 9, полость 10 которого заполнена жидкостью; ее удельный вес выбран превышающим тот же показатель жидкости, поступающей в кольцевой зазор между кольцом 9 и каналом 7 и стенкой выработки.
Такая конструкция аппарата (фиг.1, 2, 3) и технология его использования позволяет эффективно проходить выработки в любом заданном направлении: вертикальном (вниз) 11, горизонтальном 12, наклонном (вниз) 13, наклонном (вверх) 14, а также - вертикально вверх 15 (фиг.8, 7, 6, 5, 4).
Для точного ориентирования канала 7 по оси 8 он оснащен по длине упругоподатливыми полыми выступами 16 в виде труб, между которыми образованы полости 17, отделяющие стенку канала 7 (фиг.2) от стенки выработки; при этом процесс проходки выработки осуществляют нормальной работой аппарата 1 при эвакуации бурового шлама по полости канала 7 к устью 5 и сохранении стенок 6 выработки устойчивыми при нахождении жидкости в полости 17.
Бурильный аппарат 1 и его рабочий орган 2 предназначен для разрушения пород и формирования при этом забоя в виде криволинейной поверхности 3 или в виде плоской - 18, или в виде ступенчатой каскадной - 19, при этом постоянное удаление бурового шлама в канал 7 происходит благодаря соединению аппарата 1 с каналом 7 (10) с помощью отрезков тяг 20 (фиг.3).
Технологию образования выработок, как она часто изложена, в осадочных горных породах осуществляют следующим образом. Рабочим органом 2 аппарата 1 разрушают породы на забое 3 (18, 19), начиная от устья 5 выработки 4 (6); струи, истекающие из сопел рабочего органа, ориентированы под различными углами к забою, меняя контакт струи с поверхностью забоя в широком диапазоне: от 10° до 60° по отношению к оси выработки; от 0° до 90° по отношению к оси 8 и в направлении к устью 5; от 0° до 45° к поверхности стенки проходимой выработки в плоскости ее радиального сечения. При этом энергетические затраты и общую мощность, передаваемую на забой, как указано выше, выбирают согласно зависимости (I)
NОМ=NК+NТ+NВП,
а, как отмечено выше, NОМ определяют с учетом коэффициентов по зависимости (II)
NОМ=NК·ККЭ+NТ·КТЭ·Кh+NВП·КДСВ·КДБА·КДВС·Кh·КВП.
При необходимости смены углов наклона (к забою, к стенке, к устью) и проходке выработки разрушением забоя различной формы (криволинейная, плоская, ступенчато-каскадная) к коэффициентам ККЭ и КТЭ вводят поправочный коэффициент КФЗ на форму забоя и его конкретную поверхность.
Таким образом, разработанная технология образования выработок в осадочных горных породах позволяет оперативно менять и выбирать операции и режимы проходки выработки в зависимости от меняющихся условий в стволе выработки, предупреждая возникновение аварийных ситуаций, что позволяет более эффективно вести процессы технологии образования выработки.
Claims (3)
1. Технология образования выработки в осадочных горных породах, включающая разрушение горных пород на забое путем воздействия на буримую среду энергией рабочего агента в виде струй, истекающих под давлением из полости рабочего органа бурильного аппарата, отличающаяся тем, что углы контакта струй рабочего агента с поверхностью разрушаемой породы на забое и со стенками выработки непосредственно у забоя относительно оси проходимой выработки и плоскости радиального сечения ее ствола выбирают в пределах: от 10 до 60° по отношению к поверхности забоя, от 0 до 90° по отношению к оси в направлении к устью выработки, от 0 до 45° к поверхности стенки ствола проходимой выработки в плоскости ее радиального сечения, а при проходке неустойчивых и водонасыщенных горизонтов для эвакуации бурового шлама к устью выработки формируют канал по оси выработки в виде упругоподатливого кольца, заполненного жидкостью, удельный вес которой превышает удельный вес жидкости, поступающий между упругоподатливым кольцом и стенкой выработки, при этом бурильный аппарат связан тягами с упругоподатливым кольцом, а общую энергетическую мощность, передаваемую от рабочего органа на забой, определяют по зависимости:
NОМ=NК+NТ+NВП,
где NОМ - общая энергетическая мощность;
NК - кинетическая энергия, передаваемая на забой;
NТ - энергия тепловая, передаваемая на забой;
NВП - энергия на образование потока бурового шлама к устью,
а с учетом меняющихся условий при проходке выработки NОМ задают зависимостью:
NОМ=NК·ККЭ+NТ·КТЭ·Кh+NВП·KДСВ·KДВА·КДСВ·Кh·KВП,
где ККЭ - поправочный коэффициент на потери кинетической энергии;
КТЭ - поправочный коэффициент на потери тепловой энергии;
Кh - поправочный коэффициент на удлинение выработки при проходке;
КДСВ - поправочный коэффициент на диаметр ствола проходимой выработки;
КДВА - поправочный коэффициент на диаметр частей бурового аппарата;
КДВС - поправочный коэффициент на давление высоты водяного столба;
КВП - поправочный коэффициент на массу восходящего от забоя потока бурового шлама во время проходки выработки.
NОМ=NК+NТ+NВП,
где NОМ - общая энергетическая мощность;
NК - кинетическая энергия, передаваемая на забой;
NТ - энергия тепловая, передаваемая на забой;
NВП - энергия на образование потока бурового шлама к устью,
а с учетом меняющихся условий при проходке выработки NОМ задают зависимостью:
NОМ=NК·ККЭ+NТ·КТЭ·Кh+NВП·KДСВ·KДВА·КДСВ·Кh·KВП,
где ККЭ - поправочный коэффициент на потери кинетической энергии;
КТЭ - поправочный коэффициент на потери тепловой энергии;
Кh - поправочный коэффициент на удлинение выработки при проходке;
КДСВ - поправочный коэффициент на диаметр ствола проходимой выработки;
КДВА - поправочный коэффициент на диаметр частей бурового аппарата;
КДВС - поправочный коэффициент на давление высоты водяного столба;
КВП - поправочный коэффициент на массу восходящего от забоя потока бурового шлама во время проходки выработки.
2. Технология образования выработок по п.1, отличающаяся тем, что при проходке горизонтальных и наклонных выработок канал, сформированный по оси выработки, оснащают по длине упругоподатливыми полыми выступами с образованием зазора между ними.
3. Технология образования выработки по п.1, отличающаяся тем, что геометрию забоя формируют в виде плоской поверхности, нормальной по отношению к оси выработки, или в виде криволинейной поверхности, или в виде ступенчатой каскадной, при этом к коэффициентам ККЭ и КТЭ вводят поправочный коэффициент на форму поверхности забоя выработки КФЗ.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007106325/03A RU2344264C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Технология образования выработок в осадочных горных породах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007106325/03A RU2344264C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Технология образования выработок в осадочных горных породах |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007106325A RU2007106325A (ru) | 2008-10-10 |
RU2344264C2 true RU2344264C2 (ru) | 2009-01-20 |
Family
ID=39926986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007106325/03A RU2344264C2 (ru) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Технология образования выработок в осадочных горных породах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2344264C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509881C1 (ru) * | 2012-07-05 | 2014-03-20 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "С & С" | Способ реанимации скважин |
-
2007
- 2007-03-26 RU RU2007106325/03A patent/RU2344264C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509881C1 (ru) * | 2012-07-05 | 2014-03-20 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "С & С" | Способ реанимации скважин |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007106325A (ru) | 2008-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3917007A (en) | Method of sinking holes in earth{3 s surface | |
RU2344264C2 (ru) | Технология образования выработок в осадочных горных породах | |
CN105041246A (zh) | 一种正反循环潜孔锤转换结构 | |
CN204663435U (zh) | 正反循环潜孔锤转换结构 | |
JP2003262083A (ja) | ガスハイドレート回収システム | |
RU96903U1 (ru) | Лопастное долото | |
CN109098200A (zh) | 水下吸泥取土装置 | |
CN106168115B (zh) | 一种配合旋挖钻机的硬岩钻进钻头 | |
RU2436926C2 (ru) | Буровой снаряд для бурения твердых горных пород | |
RU2373366C1 (ru) | Технология образования скважин и выработок | |
RU158603U1 (ru) | Устройство для проходки выработок в горных породах | |
RU83532U1 (ru) | Устройство для проходки скважин | |
RU2015258C1 (ru) | Способ образования выработки в грунте и устройство для его осуществления | |
RU201798U1 (ru) | Породоразрушающий инструмент | |
RU2078212C1 (ru) | Способ скважинной гидродобычи соли и устройство для его осуществления | |
RU2779170C1 (ru) | Способ бурения скважин в ледниковом покрове | |
RU65937U1 (ru) | Технический комплекс для проходки скважин и выработок | |
RU2169248C2 (ru) | Способ образования скважин и выработок в геологических структурах | |
RU89588U1 (ru) | Устройство для проходки скважин и выработок | |
RU105933U1 (ru) | Буровая установка для проходки горных пород | |
GB631094A (en) | Improvements in or relating to mining and excavating | |
RU2232874C1 (ru) | Гидромониторный узел щелевого перфоратора | |
CN107023292B (zh) | 一种孔道压裂装置及方法 | |
RU2161245C1 (ru) | Технология образования скважин в геологических структурах | |
RU122685U1 (ru) | Установка для проходки скважин |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110327 |