SU1318687A1 - Устройство дл удалени воды из скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу,а именно к технологии осушени  взрывных скважин на карьерах, преимущественно в слабоустойчивых породах и районах вечной мерзлоты. Цель изобретени  - упрощение изготовлени  и обслуживани , а также увеличение полноты осушени . Устр-во включает эластичную оболочку 1 со (Л со СХ) О5 00 Фиг. 7

Description

13

ступенчать5м изменением эластичности в донной части. На ее входе установлен обратньй клапан (К) 7 в виде лепестков, расположенных внутри оболочки 1 и охваченных эластичной втулкой 8. Вход в оболочки 1 выполнен с конической выемкой. Со стороны К 7 в выполненных в оболочке 1 приливах шарнирно закреплены серьги 11. В нижней части оболочка 1 сочленена с дном 4,в котором установлен выходной К 5. В обводненную скважину 2 опускают оболочку 1,из которой удален воздух. В выемку оболочки 1 вставл етс  штуцер (Ш) 13. При вдвигании

1

Изобретение относитс  к горному делу,а именно к технике и технологии осушени  взрывных скважин на карьерах, преимущественно в слабоустойчивых породах и районах вечной мерзлоты.

Цель изобретени  - упрощение изготовлени , обслуживани , а также увеличение полноты осушени . .

На фиг. 1 показана скважина,снар женна  устройством, разрез; на фиг. 2 - верхн   часть эластичной оболочки и глтуцер дл  подачи сжатого воздуха; на фиг. 3 - эластична  оболочка, вид сверху.

Устройством дл  удалени  воды из скважин (фиг. 1) состоит из эластичной , например резиновой, цилиндрической оболочки 1, которую помещают в скважину 2, заполненную водой 3,эластична  цилиндрическа  оболочка 1 в нижней своей части сочленена с дном 4, в котором установлен регулируемый предохранительный клапан 5. Оболочка 1 крепитс  к дну 4 обжимным кольцом 6. Верхн   внутренн   часть эластичной цилиндр.ической оболочки 1 представл ет собой обратный клапан 7 лепесткового типа, на который надеваетс  эластична  (например, резиновё ) втулка 8 (фиг. 2). В приливы 9 наружной верхней части оболочки 1 вставлены металлические втулки 10,сквозь которые продеты серьги 11. В центре

687

Ш 13 лепестки К 7 расход тс  и пропускают ег о. Серьгами 11 Ш 13 крепитс  к оболочке 1. Затем по Ш 13 подают воздух. Деформаци  оболочки 1 начинаетс  снизу вверх, перекрыва  все сечение скважины 2 в нижней ее части и с ростом давлени  продолжаетс  до тех пор, пока вс  вода не будет вытеснена из скважины 2. С ростом давлени  открываетс  К 5 и воздух, выход  из оболочки 1 и К 5 в скважину, вытесн ет оставшуюс  воду. Затем Ш 13 извлекаетс , а лепестки К 7 сход тс , преп тству  выходу воздуха . . из оболочки 1. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

O

5

верхней части оболочки 1 выполнена коническа  выемка 12, в которую может вставл тьс  штуцер 13 с крючками 14, штуцер 13 сочленен со шлангом 15, 5 который вторым своим концом соедин етс  с воздухосборником компрессора (не показан). Эластична  цилиндрическа  оболочка 1 в нижней своей части (около 1/15-1/5 своей длины) выполнена со ступенчатым увеличением эластичности. Пределы повышенной эластичности выбраны экспериментально на небольших модел х. Если длина участка повышенной эластичности мень ше 1/15 длины оболочки, то эластичность нижней части получаетс  недостаточной и возникает опасность начала деформации эластичной оболочки от верхней части к нижней, а если более 1/5, то эластичность нижней части слишком больша , и при наличии случайных складок в средней части оболочки возникает опасность, что оболочка 1 начнет деформироватьс  от верхней части к нижней. В простейшем случае (фиг. 1) повышенна  эластичность нижней части оболочки 1 достигаетс  ступенчатым уменьшением ны стенок оболочки 1 или же в нижней части может использоватьс  более эластичный тип резины, который приклеиваетс  или привулканизируетс  к более жесткой резине средней части устройства.

5

0

31318687

работает следующим об-

ни та ст ск 5 .ка не

В скважину 2, заполненную водой 3, опускают оболочку 1 в состо нии, когда из нее удален воздух. Дно 4 служит грузом, ускор ющим потопл е- мость устройства. Затем в коническую выемку 12 вставл етс  штуцер 13, вдвигаетс  внутрь оболочки 1 и крепитс  к ней серьгами 11, которые набрасываютс  на крючки 14. При вдвигании штуцера 13 внутрь оболочки 1 лепестки обратного клапан 7 расход тс  за счет раст жени  эластичной втулки 8 и свободно пропускают штуцер 13 внутрь оболочки. Посредством шланга 15 по штуцеру 13 воздух от компрессора подаетс  внутрь оболочки 1 . В силу того, что наиболее эластична  часть оболочки 1 находитс  у забо  скважины 2, деформаци  эластичной оболочки 1 под действием сжатого воздуха начнетс  также от забо , перекрыва  все сечение скважины 2 в нижней ее части. С ростом давлени  деформаци  эластичной оболочки 1 продолжаетс  снизу вверх, вытесн   воду 3 из скважины 2 до тех пор, пока вс  вода 3 не удалитс  за пределы скважины 2 по кольцевому зазору между стенками эластичной об лочки (еще не деформированными) и скважины 2. С дальнейшим ростом давлени  открываетс  предохранительный клапан. 5 в дне 4, настроенный на соответствующее давление. Воздух выход  через эластичную оболочку 1 и предохранительный клапан 5 в скважину 2, вытесн ет воду из объема скважины 2, не зан той оболочкой 1, в трещины, после чего штуцер 13 извлекаетс  из оболочки. При этом под действием эластичной втулки 8 лепестки обратного клапан 7 сход тс , преп тству  выходу воздуха из оболочки 1.

Дл  работы с данным устройством необходима компрессорна  станци , котора  может быть смонтирована,например , на шасси автомобил  средней грузоподъемности.

Предлагаетс  следующа  технологи осушени  скважин. В неустойчивых- породах , а также на блоках с проточной водой или в районах вечной мерзлоты осушение производ т вслед за бурением скважины с возможно меньши промежутком времени. После вытесне4

ни  воды из скважины устройство остаетс  в ней, следовательно, нужно столько таких устройств, сколько скважин во взрываемом блоке. Оболоч- 5 .ка 1, прижата  к стенкам скважины 2, не дает возможности им обрушитьс 

,и преп тствует заклиниванию нижней части скважины. В районах вечной мерзлоты оболочка 1, прижата  к стенкам O скважины, преп тствует попаданию в

скважину воды, а также резко сокращает конвекцию воздуха в скважине,что, в свою очередь, затрудн ет оттаивание мерзлоты у усть  скважины.

5

i После бурени  запланированного коI личества скважин и их осушени  присту

паютк зар жанию скважин на блоке,дл 

чего последовательно извлекают устройQ ства из каждой скважины, посредством введени  кусочка трубы в коническую выемку 12 и далее в оболочку 1, при этом раскрываетс  лепестковый обратный клапан 7, воздух выходит из

5 оболочки и ее извлекают из скважины посредством, например, лебедки,установленной на автомобиле. Так как в районах вечной мерзлоты есть опасность примерзани  оболочки к стенкам

0 скважины, оболочку перед спуском в скважину смазывают незамерзающим составом , например солидолом,отработан- маслом и т.п.

Зар жание производ т на некотором

эг удалении с помощью обычной механизации - зар дных и забоечных машин, использу  при этом неводоустойчивые ВВ. Применение подобных устройств только дл  откачки воды, когда обоQ лочку 1 последовательно вставл ют в скважину, откачивают ей воду и перенос т на следующую скважину и т.д. неэффективно, так как дл  этих целей созданы более производительные маши ны - без оболочек.

Способ откачки воды заключаетс  в том, что на дно скважины подают порцию пены поверхностно-активного вещества - сульфанола, а затем под

Q пену производ т подачу сжатого воздуха . Пена преп тствует перемешиванию сжатого воздуха и воды и играет роль поршн , которым из скважины выталкиваетс  вода. Преимуществом известного способа воды по сравнению с предлагаемым  вл етс  отсутствие оболочки, однако этот способ не решает вопроса осушени  скважин в неустойчивых породах и не предотвраща5 . .13

ет замерзание скважин в районах вечной мерзлоты.

Производительность труда по откачке воды из скважины по предложенной технологии высота и определ етс  не Техническими возможност ми, а организацией работы. Чистое врем  t откачки воды из одной скважины определ етс  из соотношени 

V

q

мин,

где V - объем скважины, м ;

q - расход воздуха компрессора,, .

Так как V

D

L, м ;

D - диаметр скважины,, м; L - глубина скважины, м.

D L

4 q

При бурении скважин станком СБШ- 250 D 0,3 м. Прин в высоту уступа 10 м, имеем L i: 12 м (с учетом перебура ) . Прин в производительность компрессора 9 м /мин, имеем t 0,1 мин.

Так как воздух в эластичной оболочке находитс  при избыточном давлении S 2-2,5 атм, то врем  откачки увеличитс  в 2-2,5 раза, т.е. составит 0,2-0,25 мин.

Более продолжительное врем  занимает снар жение скважины устройством . С учетом времени переезда от скважины к скважине, времени снар жени  скважины устройством и времени откачки воды предполагаетс , что все операции займут 10 мин. Так как предполагаетс , что осушение и изол ци  скважин должны производитьс  после бурени  очередной скважины, то это обсто тельство будет сдерживать производительность откачки и изол ции ввиду того, что врем  бурени  одной скважины гораздо больше времени откачки.

Так как бурение на карьерах обычно производитс  сразу на нескольких блоках, то целесообразно откачку воды и изол цию скважин производить группами по 5-7 штук.Машина с компрессорной установкой подъезжает к станку, водитель машины,  вл ющий- с  одновременно оператором компрессорной установки, запускает компрессор . В это врем  помощник машиниста буровог о станка опускает оболочку

76

в скважину и вставл ет штуцер в оболочку . После заполнени  оболочкой объема скважины помощник машиниста бурового станка извлекает штуцер из оболочки и с компрессорной установкой переезжает на другую скважину, где все операции повтор ютс . После осушени  группы скважин машина с компрессорной установкой переезжает на другой обуриваемый блок, где помощником машиниста второго буровог О станка осушаетс  и изолируетс  следующа  группа скважин и т.д. В этом случае изол ци  и осушение сква- жин не сдерживаютс  буровьми работами а в смену осушаетс  столько скважин, сколько их пробур т. Начало и конец смены водител -оператора компрессорной установки целесообразно сдвинуть на 1-1,5 ч по отношению к началу и концу смены бурового участка.

При бурении в неустойчивых пороах или при очень быстром замерза- НИИ сКважин в районах вечной мерзло- ты может быть предложена друга  организаци  работ. В начале смены на все буровые станки доставл ютс  оболон- ки в свернутом виде (эта операци  может совмещатьс  с доставкой на станки долот). После бурени  первой скважины машинист бурового станка переезжает на вторую, в это врем  помощник машиниста вставл ет оболочку в скважину. Переехав на новую скважину, машинист горизонтирует ста- нок и приступает к бурению следующей скважины, а помощник машиниста вставл ет в оболочку штуцер, соединенный с пневмосистемой бурового станка, и производит откачку и изол цию скважины. Так как современные станки шарошечного,бурени  оборудованы мощными компрессорными установками роизводительностью 18-25 , и Так как в начале бурени  скважины такой высокий расход воздуха не нуен , а чистое врем  откачки весьма мало , то така  совмещенна  технологи  откачки и бурени  не снизит произво- дительность бурени .

Втора  технологи  предпочтительнее , так как в этом случае не требуетс  приобретение компрессорной ус- тановки и привлечени  дополнительного количества рабочих дл  осушени  скважин.

Извлечение предлагаемого устройства из .скважин перед зар жанием

потребует привлечени  двух человек и автомобил  небольшой грузоподъемности , обрудованного лебедкой.Один человек выпускает воздух из оболочки , путем вставлени  в обратный клапан кусочка трубы и прицепл ет канат лебедки к серьгам 11, за которые устройство извлекаетс  из скважины. Затем устройство укладываетс  на земле и скатываетс . Так как обратный клапан лепесткового типа 7 раскрыт введенной в него трубой,воздух при скатывании свободно выходит из оболочки и она подготавливаетс  к повторному использованию. Скатанную оболоч- f5 оболочку с измен ющейс  эластичноку загружают в автомобиль и переезжают на другую Скважину, где все операции повтор ютс . Врем  извлечени  устройства составит пор дка 5-7 мин. Так как врем  зар жани  скважины больше времени извлечени  устройства, то така  технологи  не будет сдерживать производительность взрывного участка.

Технологи  откачки воды из скважин с использованием предлагаемого устройства позвол ет в неустойчивых породах и в районах вечной мерзлоты отказатьс  от повторного бурени  и чистки скважин, а также дает возможность примен ть неводоустойчивое ВВ и в этих услови х.

Применение предлагаемых устройств по указанной технологии может оказатьс  полезным в устойчивых породах , так как в этом случае по вл етс  возможность проводить буровые работы с меньшей зависимостью от взрывных , по вл етс  возможность бурени  скважин впрок, можно держать

резервный, полностью обуренный блок, или, выполнив большой объем бурени  на одном карьере, перебросить буровую технику на друг ой, что может привести к сокращению потребного количества буровых станков, особенно в услови х близко расположенных и небольших по производительности карьеров .

Claims (5)

1. Устройство дл  удалени  воды из скважин, включающее эластичную

20

25

стью, на входе в которую установлен обратный клапан, отличающее с   тем, что, с целью упрощени  из готовлени , эластична  оболочка выполнена со ступенчатым изменением эластичности в донной части.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  теп, что, с целью полноты осушени , оно снабжено выходным клапаном.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что обратный клапан выполнен в виде лепестков , расположенных внутри оболочки,

30 охваченных эластичной втулкой.

4.Устройство по пп. 1 - 3, о т- личающеес  тем, что, с целью упрощени  обслуживани , эластична  оболочка со стороны обратно35 го клапана выполнена с приливами,в которых шарнирно закреплены серьги

5.Устройство по пп. 1 - 4, о т- личающеес  тем, что вход

в эластичную оболочку выполнен с ко 40 нической выемкой.

. 4 . V

12

11

Редактор А.Козориз

Фиг,3

Составитель А.Монастыршин Техред М.Ходанич

Заказ 2486/26Тираж 454

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий ,113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Корректор Т,Колб

Подписное