SU1578328A1 - Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out - Google Patents
Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out Download PDFInfo
- Publication number
- SU1578328A1 SU1578328A1 SU884485103A SU4485103A SU1578328A1 SU 1578328 A1 SU1578328 A1 SU 1578328A1 SU 884485103 A SU884485103 A SU 884485103A SU 4485103 A SU4485103 A SU 4485103A SU 1578328 A1 SU1578328 A1 SU 1578328A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- drilling
- well
- water
- coal
- tool
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к горной промышленности и предназначено дл бурени восстающих скважин при разработке опасных по внеземным выбросам угл и газа крутых пластов. Цель - предотвращение развити газодинамических влений при проведении скважин и повышение эффективности гидравлического бурени путем подбора оптимального режима гидровымывани угл . Дл этого выбирают режим бурени с учетом прочностных характеристик угольного массива. Задают скорость вращени и подачи бурового инструмента /БИ/, выполненного в виде колонны концентрических труб, образующих двухканальный став, и давление напорной воды /НВ/, которую подвод т к средствам бурени . В процессе бурени контролируют удаление струеформирующих насадок /СФН/ буровой головки от забо . Задают пределы допустимого отставани СФН от забо скважины, в диапазоне которых каждому контрольному положению соответствуют взаимосв занные значени переменных параметров режима бурени . Часть НВ в процессе бурени отвод т на сброс, не довод до СФН. При этом оперативно контролируют скорость подачи БИ в скважину, расход НВ, отводимой на сброс, и объем пульпы, выход щей из скважины. Фактический объем пульпы сравнивают с расчетным дл каждого контролируемого положени СФН, а скорость подвигани забо скважины - со скоростью подачи БИ. По результатам сравнени корректируют расход НС через БИ и угловую скорость знакопеременного БИ. По допустимой разнице между фактическим и расчетным значени м и объема пульпы контролируют безопасность процесса гидровымывани угл . Бурение ведут в оптимальном режиме дл каждого конкретного участка скважины. Дл повышени безопасности работ при падении давлени НВ на СФН до нул или при импульсном росте усилий подачи БИ забой скважины мгновенно герметизируют. Устройство дл осуществлени способа снабжено системой автоматического поддержани режима бурени . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.The invention relates to the mining industry and is intended for the drilling of rising wells in the development of steep seams that are dangerous due to extraterrestrial emissions of coal and gas. The goal is to prevent the development of gas-dynamic effects during well drilling and to increase the efficiency of hydraulic drilling by selecting the optimal mode of hydraulic washing of coal. For this, a drilling mode is selected taking into account the strength characteristics of the coal massif. The speed of rotation and supply of the drilling tool (BI), made in the form of a column of concentric pipes forming a two-channel stand, and pressure of pressure water (HB), which are supplied to the drilling means, are set. In the process of drilling, the removal of stream forming attachments / SFC / drill head from the bottom is monitored. The limits of the allowable lag of the SFN from the bottom of the well are set, in the range of which, each reference position corresponds to the interrelated values of the variable parameters of the drilling mode. A portion of the HB during the drilling process is diverted to discharge, not an argument to the SFN. At the same time, the flow rate of the BI to the well, the flow rate of the wastewater discharged to the discharge, and the volume of pulp leaving the well are operatively controlled. The actual pulp volume is compared with the calculated for each monitored SFN position, and the bottom hole advance speed is compared with the BI feed rate. According to the results of the comparison, the flow rate of the NS through BI and the angular velocity of the alternating BI are adjusted. According to the allowable difference between the actual and calculated values and the volume of the pulp, the safety of the process of coal hydration is controlled. The drilling is carried out optimally for each particular section of the well. In order to increase the safety of work at a drop in pressure HB on the SFN to zero or with a pulsed increase in the effort of supplying the BI, the bottom of the well is instantly sealed. A device for carrying out the method is provided with a system for automatically maintaining a drilling mode. 2 sec. and 2 z. p. f-ly, 4 ill.
Description
Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при разработке опасных по внезапным выбросам угл и газа крутых пластов, в частности дл бурени восстающих скважин, используемых: преимущественно при дегазации пласта, проведении разрезных выработок и безлюдной гидравлической добыче угл . The invention relates to the mining industry and can be used in the development of steep seams hazardous in sudden outburst of coal and gas, in particular, for drilling of rising wells, used: mainly in reservoir degassing, conducting split openings and unmanned hydraulic coal mining.
Цель изобретени - предотвращение развити газодинамических влений при проведении скважин и повышение эффективности гидравлического бурени путем подбора оптимального режима гидровымывани угл , а также повышение безопасности работ.The purpose of the invention is to prevent the development of gas-dynamic phenomena during well drilling and to increase the efficiency of hydraulic drilling by selecting the optimal mode of coal washing, as well as improving the safety of work.
На фиг.1 приведена схема бурени скважин; на фиг.2 - устройство дл гидравлического бурени , вид в плос- кости пласта; на фиг.З - разрез на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.Figure 1 shows the well drilling pattern; 2 shows a device for hydraulic drilling, a view in the plane of the formation; on fig.Z - section in figure 2; figure 4 - section bb in figure 2.
Сущность способа заключаетс в следующем.The essence of the method is as follows.
Задают пределы допустимого отставани струеформирующих насадок от забо скважины,в диапазоне которых каждому контрольному положению соответствуют взаимосв занные значени переменных параметров режима бурени , осуществл ют бурение, в процессе которого часть напорной воды отвод т на сброс, не довод до струеформирующих насадок бурового инструмента, при этом оперативно контролируют скорость подачи бурового инструмента в скважину , расход напорной воды, расход воды отводимой на сброс и объем пульпы, поступающей из скважины, сравнивают фактический объем пульпы, поступающей из скважины, с расчетным дл каждого контролируемого положени струефор- мирующих насадок, а скорость подвига- ни забо скважины - со скоростью подачи инструмента в скважину, по результатам сравнени корректируют , расход напорной воды через буровой инструмент и угловую скорость знакопеременного вращени инструмента, при этом контролируют безопасность процесса гидровымывани угл по допустимой разнице между фактическим и расчетным значени ми объема пульпы и ведут бурение в оптимальном режиме дл каждого конкретного участка скважины , кроме того, производ т герметизацию забо скважины, которую осуществл ют мгновенно при падении давлени The limits of permissible lag of the jet-forming nozzles from the bottom of the well are set, in the range of which the interconnected values of the variable parameters of the drilling mode correspond to each control position, drilling is carried out, during which part of the pressure water is diverted to the discharge, not contingent upon the jet-forming nozzles of the drilling tool Operatively control the feed rate of the drilling tool into the well, the flow rate of the discharge water, the flow rate of the water discharged to the discharge and the volume of pulp coming from the well, comparing t actual volume of pulp coming from the well, calculated for each controlled position of the jet-forming nozzles, and the speed of moving the bottom of the well — with the speed of the tool feeding into the well, according to the results of the comparison, the flow rate of the discharge water through the drilling tool and the angular velocity of the alternating tool rotation, while monitoring the safety of the process of coal washing by the allowable difference between the actual and calculated values of the pulp volume and drilling in the optimal mode for each specific section of the well, in addition, the well is sealed, which is carried out instantaneously with a pressure drop
5 0 5 5 0 5
00
5five
00
напорной воды на насадках до нул или при импульсном росте усилий подачи инструмента.pressure water on the nozzles to zero or with a pulse of increasing effort supply tool.
Устройство дл гидравлического бурени скважин содержит гидромониторную установку, включающую основа- ние 1 станка с вращателем 2, исполнительными механизмами в виде гидроцилиндров подачи 3 и вращени 4 б уро- вого инструмента. Буровой инструмент выполнен в виде колонны концентричных труб, образующих став штанг 5 с двум обособленными друг от друга каналами: центральным б и периферийным 7, - включает направл ющую опору 8 и буро- вуют головку, включающую струеформи- рующие стволы 9 и соединительный патрубок с внутренней 10 и наружной 11 трубами. Дл создани напорной воды примен ют механизм подачи воды в скважину - шахтную насосную установку (НУ) 12 со сбросным вентилем 13, подключенную к водоводу 14, например противопожарному трубопроводу. Устройство включает также станцию гидропривода (СГ) 15, блок управлени (БУ) 16, программное устройство (ПУ) 17 и контрольно-измерительную аппаратуру: датчик 18 скорости подачи бурового инструмента в скважину 19 к ее забою 20, датчик 21 расхода напорной воды Q«, подаваемой к буровой головке, датчик 22 расхода воды QC4, сбрасываемой в буровой головке, и пульпомер 23.The device for hydraulic drilling of wells includes a jetting unit comprising a base 1 of the machine with a rotator 2, actuators in the form of feed cylinders 3 and rotation 4 b of the level tool. The drilling tool is made in the form of a column of concentric pipes, which form by becoming rods 5 with two channels separated from each other: central b and peripheral 7, includes a guide support 8 and drill a head including jet-forming trunks 9 and a connecting pipe with an internal 10 and outer 11 pipes. To create pressurized water, a water supply mechanism is used in a well — a shaft pumping unit (CU) 12 with a waste valve 13 connected to a conduit 14, for example, a fire line. The device also includes a hydraulic drive station (SG) 15, a control unit (CU) 16, a software device (CW) 17 and test equipment: sensor 18 of the feed rate of the drilling tool into the well 19 to its face 20, sensor 21 of the discharge water flow Q " supplied to the drill head, the sensor 22 water flow QC4, discharged in the drill head, and the pulpometer 23.
Выходы датчиков 18, 20-23 св заны с входом программного устройства 17, выход которого св зан с входом блока 16 управлени , выход которого сообщен с исполнительными механйзмами 3% 4 подачи вращени бурового инструмента и с механизмом 12 подачи воды.The outputs of the sensors 18, 20-23 are connected to the input of the software device 17, the output of which is connected to the input of the control unit 16, the output of which communicates with the actuating mechanisms 3% 4 of the rotational supply of the drilling tool and the water supply mechanism 12.
Бурова головка имеет струеформи- рующие стволы 9 с насадками 24, соединительный патрубок с внутренней 10 и наружной 11 трубами. Стволы 9 одно- плоскостными шарнирами 25 присоединены к внутренней трубе 10 и имеют ролики 26, плоские пружинные элементы 27 и опережающее ребро 28. Вдоль продольной оси внутренней трубы 10 выполнены отверсти 29. Наружна труба 11 снабжена торообразной диафрагмой 30 из эластичного материала и имеет отверстие 31.The drill head has stream-forming trunks 9 with nozzles 24, a connecting pipe with an internal 10 and an external 11 pipes. The trunks 9 are single-plane hinges 25 attached to the inner tube 10 and have rollers 26, flat spring elements 27 and leading rib 28. Along the longitudinal axis of the inner tube 10, holes 29 are made 29. The outer tube 11 is equipped with a toroidal diaphragm 30 of elastic material and has an opening 31 .
Направл юща опора 8 состоит из цилиндрического корпуса с двум радиальными перегородками, имеющимиThe guide support 8 consists of a cylindrical body with two radial partitions having
отверсти 32 и 33, и снабжена пружи- ной 34. Забойна часть внутренней поверхности 35 направл ющей опоры 8 выполнена с углом конусности дл обес печени посто нного истечени струй на контакт опоры 8 с забоем 20. Радиальна перегородка с отверсти м 32 снабжена полым плунжером 36 с наружным пазом 37 и отверстием 38.holes 32 and 33, and is provided with a spring 34. The downhole part of the inner surface 35 of the guide support 8 is made with a taper angle for ensuring a constant flow of jets of the liver at the contact of the support 8 with the bottom 20. The radial partition with holes 32 is provided with a hollow plunger 36 with an external groove 37 and a hole 38.
Дл ведени работ по бурению определ ют , исход из паспортных данных оборудовани (в основном по расходу и давлению напорной воды на выходе насосной установки) и крепости угл на участке проведени скважины, начальные услови бурени . К ним относ т: расход воды QgQ в забое скважины (через насадки) при среднем значении углов истечени струй относитель° ysiii- iisiii LFor drilling operations, it is determined from the equipment's passport data (mainly on the flow rate and pressure of the discharge water at the outlet of the pump unit) and coal strength at the well site, the initial drilling conditions. These include: water flow QgQ in the bottom of the well (through nozzles) with an average value of jet outflow angles relative ° ysiiiiiiii L
22
но оси бурени oiu but the axis of drilling oiu
давление воды PQ в стволах буровой головки, угловую скорость С00 знакопеременного вращени става подачи в секторе углов 0 - 360°, расчетную скорость подачи Vno инструмента, равную скорости подвигани забо скважины , расход пульпы О по в соответствииPQ water pressure in the drill head, the angular speed C00 of alternating rotation of the feed rate in the angle sector 0 - 360 °, the estimated flow rate Vno of the tool, equal to the speed of the bottom hole, pulp flow O according
с Q So и vno with Q So and vno
Затем на поверхности шихты производ т запись информации дл программного устройства, котора включает зависимости расхода QJ. через насадки и давлени воды Р в стволах от раз- личных значений расхода напорной вод Otj, подаваемой по ставу к буровой головке (Qy 6 QH-) и углов истечени струй ( otW|1H Ј od Ј oi Mal(c зависимость скорости подачи инструмента Vn от различных значений углов истечени струй об при условии, что Vn Упмакспри° ° ААИНИ vn ° при об осмакс a Кроме того, в посто нно запоминающий блок программного устройства ввод т за- висимость объема пульпы О от различных , значений скорости подачи инструмента Vp и глубины бурени 1$ скважины диаметром РскВ.Then, information is written on the surface of the charge for a software device, which includes the flow dependences QJ. through nozzles and water pressure P in the trunks from different values of Otj pressure water flow, supplied to the drill head (Qy 6 QH-) and jet outflow angles (otW | 1H Ј od Ј oi Mal (c dependence of tool feed rate Vn from different values of jet outflow angles, on condition that Vn Umaxmax ° ° AAINI vn ° with osmax a In addition, the program block of the program device is inserted into the permanent storage unit of the O pulp volume from different values of the tool feed rate Vp and depth drill $ 1 bore dia.
В общем случае программное устройство 17 кроме посто нно запоминающего блока содержит блоки считывани информации, дешифраторов и регистровIn the general case, the software device 17, in addition to the permanently storing unit, contains blocks for reading information, decoders and registers.
Перед началом работ по проведению скважины подготавливают оборудование дл реализации начальных условий бурени . Подают буровую головку на ось бурени , при этом направл юща опоBefore starting work on the well, equipment is prepared for implementing the initial drilling conditions. The drill head is fed to the drill axis, with the guide bearing
00
00
5 five
нии: uio Nii: uio
а рассто ра 8 контактирует с пластом угл , а стволы 9 наход тс в среднем положе .tUL-i . and the distance 8 is in contact with the reservoir coal, and the trunks 9 are in the middle position .tUL-i.
2 5i2 5i
ние гидроотбойки 1% -«- (1 длинаhydrotreating 1% - “- (1 length
контролируемого диапазона отставани струеформирующих частей буровой го0 ловки от забо ).controlled range of lag of the jet-forming parts of the drillhead from the bottom).
Вентиль 13 устанавливают в положении , обеспечивающим при подаче насосной установки Q истечение струй в забое с расходом Qf Q§ приЫ оЈ0The valve 13 is installed in a position that ensures, when the pumping unit Q is supplied, the outflow of the jets in the bottomhole with the flow rate Qf Q§ PYS oЈ0
5 и давлением воды Р0.5 and water pressure P0.
Настраивают гидроцилиндр вращени 4 дл перемещени става штанг 5 с выбранной скоростью .Adjust the rotational cylinder 4 to move the rod of the rods 5 at a selected speed.
При подаче воды дл бурени и включении программного устройства 17 в нем поступает команда на считывание информации от датчиков 18, 21 и пульпомера 23. Кроме того, информаци из посто нного запоминающегоWhen water is supplied for drilling and the program device 17 is turned on, it receives a command to read information from sensors 18, 21 and pulp meter 23. In addition, information from a permanent storage
блока переноситс на выходные регистры устройства 17, основным сигналом которых при бурении вл етс расход воды через насадки (разность показаний датчиков 21 и 22 - 0. Qu; Qc(il ) sthe block is transferred to the output registers of the device 17, the main signal of which during drilling is the flow of water through the nozzles (the difference in the readings of the sensors 21 and 22 is 0. Qu; Qc (il) s
0 поступающий в задатчик скорости подачи V,, инструмента.0 arriving at the setpoint feed speed V ,, tool.
При изменении расхода воды в забое Q Ј (увеличении или уменьшении) выдаетс команда в блок 16 управлени на изменение скорости подачи Vn (снижение или повышение). Контроль скорости подачи инструмента на забой Vn ведетс с помощью датчика 18, информаци с которого поступает в программное .устройство 17.When the water consumption in the bottom Q Ј (increase or decrease) is changed, a command is issued to the control unit 16 to change the feed rate Vn (decrease or increase). The control of the tool feed rate to the bottomhole Vn is carried out by means of a sensor 18, information from which is fed to the software device 17.
При росте эффективности гидравлического разрушени угл забой 20 скважины 19 удал етс от буровой головки, направл юща опора 8 пере5 мешаетс вслед за забоем 20, а рассто ние гидроотбойки 1 , увеличиваетс . При этом измен ют углы истечени струй относительно оси бурени ь( и параметры струй - падает их энер0 говооруженность (за счет снижени Qg-и, в меньшей степени, Р) . Одновременно с ростом скорости гидро- вымыва скважины и увеличением отставани струй от забо 20 программноеWith an increase in the efficiency of hydraulic destruction of the coal, the bottom 20 of the well 19 moves away from the drill head, the guide support 8 re-5 interferes with the bottom 20, and the distance of the hydraulic backfill 1 increases. At the same time, jet outflow angles change relative to the drilling axis (and jet parameters — their power ratio decreases (due to Qg reduction and, to a lesser extent, P). Simultaneously with an increase in the rate of flushing of the well and increase in the jet lag from software
устройство 17 выдает сигнал на блок 16 управлени на увеличение скорости подачи Vn. Если за счет снижени энерговооруженности струй и увеличени скорости подачи инструмента рассто ни гидроотбойки не удаетс стабилизировать и сохранить в пределах контролируемого диапазона (скорость подвигани забо продолжает быть больше скорости подачи инструмента), но наступает момент, когда забой удалитс на максимально контролируемое рассто ние, т.е. d , ,0)(;c. В этом случае на блок 16 управлени поступает команда с устройства 17 на сброс напорной воды с помощью вентил 13 (QH QCH) и подачу инструмента на рассто ние, равное начальному, 1the device 17 outputs a signal to the control unit 16 to increase the feed rate Vn. If, by reducing the power supply of the jets and increasing the tool feed rate, the hydroturbation distance cannot be stabilized and maintained within a controlled range (the bottom speed continues to be greater than the tool feed speed), but the moment comes when the bottom is removed for the maximum controlled distance, t. e. d,, 0) (; c. In this case, the control unit 16 receives a command from the device 17 to discharge the discharge water using a valve 13 (QH QCH) and supply the tool for a distance equal to the initial one
. Затем-снижают расход через насадки путем уменьшени величины расхода воды Оц, подаваемой к буровой головке ( Qtt QLJ) вентилем 13 посредством перевода его в новое положение, при котором увеличивают объем сбрасываемой воды от насосной установки 12. Процесс бурени возобновл ют , добива сь стабильной работы по проведению скважины с отставанием насадок от забо в контролируемом диапазоне до наступлени нового изменени эффективности гидравлического разрушени .. Then, the flow through the nozzles is reduced by reducing the amount of water flow Ots supplied to the drill head (Qtt QLJ) by valve 13 by moving it to a new position, which increases the amount of water discharged from the pumping unit 12. The drilling process is resumed to achieve stable operation on carrying out the well with the lagging of the nozzles from the bottom in a controlled range until a new change in the efficiency of hydraulic fracture occurs.
При подаче воды дл бурени ведут контроль объема пульпы, поступающей из забо 20, с помощью датчика 23, устанавливаемого в устье скважины 19. Информаци датчика 23 подаетс на программное устройство 17, которое сравнивает фактический объем поступающей пульпы с расчетным, и при увеличении разницы между ними дает команду на блок 1 б управлени на снижение скорости подачи става штанг 5 и расхода напорной воды через насадки вплоть до прекращени перемещени инструмента в скважине и подачи к головке напорной воды, т.е. на герметизацию забо . Увеличение объема пульпы свидетельствует о начале высыпани угл в забое, про влении предупредительных признаков внезапного выброса.When drilling water is supplied, the volume of pulp coming from bottom 20 is monitored using sensor 23 installed at the wellhead 19. Sensor 23 information is fed to a software device 17, which compares the actual volume of incoming pulp with the calculated one, and when the difference between them increases gives a command to block 1b of control to reduce the feed rate of the rod stand 5 and the flow of pressure water through the nozzles until the tool moves in the well and stops the flow of pressure water to the head, i.e. for sealing the bottom. The increase in pulp volume indicates the beginning of precipitation of coal in the face, about the appearance of warning signs of sudden release.
Информаци , подаваема из посто нно запоминающего блока на выходные регистры программного устройства 17, содержит также сигнал, включающий реле задержки времени на герметизацию забо в крайних точках диапазона перемещени стволов относительно забо 20, которую осуществл ют мгновенно одновременно с прекращением подачи на забой инструмента при порывеThe information supplied from the persistent storage unit to the output registers of the software device 17 also contains a signal that includes a delayed time delay switch for sealing the bottom at the extreme points of the range of movement of the barrels relative to the bottom 20, which is carried out instantaneously simultaneously with the stoppage of the tool
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
става штанг или разгерметизации его водоподающего канала (дл исключени механического воздействи буровой головки на забой) и отжатии от забо направл ющей опоры ввиду интенсив- ного выдавливани или внезапного обрушени угл в забое скважин (дл прекращени развити газодинамических влений).placing rods or depressurization of its water supply channel (to avoid mechanical impact of the drill head on the bottomhole) and squeezing from the bottom support bearing due to intense squeezing or sudden collapse of coal in the bottom of the well (to stop the development of gas-dynamic effects).
Устройство дл бурени скважин работает следующим образом.The device for drilling wells works as follows.
При включении насосной установки 12 вода по центральному каналу 6 става штанг 5 поступает к внутренней трубе 10 буровой головки. Далее одна часть напорной воды через отверсти 29 во внутренней трубе 10 попадает в периферийный канал 7, а втора часть через стволы 9 и насадки 24 подаетс в забои 20 дл разрушени угл и образовани скважины 19. Одновременно с подачей воды в забой 20 включают станцию гидропривода 15 и программное устройство 17. Управление устройством при бурении ведут при помощи блока 16 управлени . При знакопеременном вращении става штанг 5 гидроцилиндром вращени 4 получают движение также и внутренн труба 10 со стволами 9. Стволы 9 посредством пружинных элементов 27 разведены, при этом ролики 26 контактируют с внутренней поверхностью 35 опоры 8. Направл юща опора 8 имеет возможность перемещатьс в направлении бурени только по оси посредством пружины 34 и посто нно контактирует с угольным забоем 20.When you turn on the pump unit 12 water through the Central channel 6 of the rod 5 rods enters the inner pipe 10 of the drilling head. Next, one part of the pressure water through the holes 29 in the inner pipe 10 enters the peripheral channel 7, and the second part through the trunks 9 and nozzles 24 is fed into the faces 20 to destroy the coal and form a well 19. At the same time as the water supply to the bottom 20, turn on the hydraulic drive station 15 and software device 17. The control of the device during drilling is carried out using the control unit 16. When alternating rotation of the rod of the rod 5, the rotational cylinder 4 also receives movement of the inner tube 10 with trunks 9. The barrels 9 are separated by spring elements 27, while the rollers 26 contact the inner surface 35 of the support 8. The guide support 8 can move in the direction of drilling only axially through the spring 34 and is in constant contact with the coal face 20.
Отбитый угол через отверсти 32 и 33 поступает вместе с отработанной водой, образу пульпу, к устью скважины , где установлен пульпомер - да.т- чик 23, и далее попадает в подготовительную выработку.The repulsed angle through holes 32 and 33 goes along with the waste water, forming a slurry, to the wellhead, where a slurry gauge is installed - da.tchik 23, and then gets into the preparatory development.
При вращении стволов 9 струи вымывают в угольном массиве кольцеобразную щель и скалывают керн (если он образуетс )«стру ми (гидравлическим клином) или опережающим ребром 28. Под действием пружины 34 направл юща опора 8 перемещаетс к забою 20 и, если скорость подачи в скважину става штанг 5 с жестко присоединенными к головной его штанге трубами 10 и 11 равна скорости гидровымыва скважины, разрушение угл ведетс стру ми с практически посто нными параметрами. При рассогласовании скоростей подачи инструмента и образовании скважины положение внутренней трубы относительно плунжера 36 опоры 8 измен етс , что приводит к изменению количества сбрасываемой через отверсти 29 в периферийный канал 7 напорной воды, подаваемой через вентиль 13 по центральному каналу 6. Так, например, при уменьшении эфпри выдавливании угл из забо 20,направл юща опора 8 восстанавливаетс или даже отжимаетс от массива в крайнее заднее положение, давление и расход воды резко возрастают, сброс воды с центрального канала 6 в периферийный 7 прекращаетс , а часть напорной воды из канала 6 через одноDuring the rotation of the barrels 9, the jets wash out an annular slot in the coal array and break the core (if it is formed) by "jets (hydraulic wedge) or leading rib 28. Under the action of the spring 34, the guide support 8 moves to the bottom 20 and, if the flow rate into the well when rods 5 with pipes 10 and 11 rigidly attached to its head rod are equal to the velocity of the hydraulic washing of the well, destruction by coal is carried out by jets with almost constant parameters. When the flow rates of the tool are mismatched and the well is formed, the position of the inner pipe relative to the plunger 36 of the support 8 changes, which leads to a change in the amount of pressure water discharged through the holes 29 into the peripheral channel 7 fed through the valve 13 through the central channel 6. For example, If the coal is extruded from the bottom 20, the guide support 8 is restored or even pressed from the array to the rearmost position, the pressure and water flow increase dramatically, water discharge from the central channel 6 peripheral 7 stops and part of the pressure water from channel 6 through one
фективности разрушени угл (увеличе-JQ из отверстий 29 (верхнее) и отверстиеthe efficiency of the destruction of coal (increase-JQ from holes 29 (top) and hole
1515
2020
30thirty
ние крепости угл ) в забое 20 скважины 19 скорость осевого перемещени направл ющей опоры 8 замедл етс , а став штанг 5 продолжают подавать на забой с прежней скоростью. При этом плунжер 36 плавно перекрывает сбросное отверстие 29, количество сбрасываемой воды, фиксируемое с помощью датчика 22, уменьшаетс , энерговооруженность истекающих из насадок 24 струй увеличиваетс , а эффективность разрушени угл , следовательно , повышаетс в сравнении с исходными услови ми бурени . Одновременно с изменением величины расхо- 25 да напорной воды через насадки 24 (увеличением) программное устройство 17 подает команду на блок 16 управлени на снижение скорости подачи става штанг 5 в скважину 19.The strength of the coal in the bottom 20 of the well 19 speeds the axial movement of the guide support 8 slows down, and once the rods 5 become, they continue to feed the face at the same speed. At this time, the plunger 36 smoothly closes the drain hole 29, the amount of water discharged by sensor 22 decreases, the power supply of the jets flowing from the nozzles 24 increases, and the efficiency of coal destruction therefore increases in comparison with the initial drilling conditions. Simultaneously with the change in the value of the discharge of pressure water through nozzles 24 (increase), the program device 17 sends a command to the control unit 16 to reduce the feed rate of the rods 5 to the well 19.
Отбойка угл в забое 20 ведетс в новом режиме - давление и расход воды через насадки 24 увеличены, скорость подачи става штанг 5 в скважинуThe breaking of coal in the bottom 20 leads to a new regime - the pressure and flow of water through nozzles 24 are increased, the feed rate of the rod 5 into the well
19и рассто ние от стволов 9 до забо 19 and distance from barrels 9 to the bottom
20уменьшены, углы истечени струй относительно оси бурени возросли, но благодар профилю внутренней поверхности 35 забойной части направл ющей опоры 8 и посто нному контакту с н-ей стволов 9 посредством роликов 26 и пружинных элементов 27 обеспечено истечение струй на контакт опоры 8 с забоем 20.20, the angles of outflow of the jets relative to the drilling axis increased, but due to the profile of the inner surface 35 of the downhole part of the guide support 8 and constant contact with the trunks 9 through the rollers 26 and spring elements 27, the outflow of jets to the contact of the support 8 with the face 20 was provided.
Если в дальнейшем эффективность разрушени угл будет падать, то может наступить момент, когда образование скважины будет вестись на рассто нии , близком к минимально контролируемому , с небольшой скоростью подачи инструмента в скважину. В этом случае подачу напорной воды в забой 20 прекращают, корректируют скорость вращени става штанг 5 (уменьшают), а вентиль 13 перевод т в новое положение , увеличива расход через насадки и давление воды в стволах 9.If in the future the destruction efficiency of the coal will fall, then there may come a time when the formation of the well will be carried out at a distance close to the minimum controlled, with a small tool feed rate into the well. In this case, the supply of pressure water to the bottom 20 is stopped, the rotation speed of the rod 5 is adjusted (reduced), and the valve 13 is shifted to a new position, increasing the flow rate through the nozzles and the water pressure in the trunks 9.
В начальный момент возникновени газодинамического влени , напримерAt the initial moment of occurrence of the gas-dynamic phenomenon, for example
3535
4040
4545
5050
5555
38 в плунжере 36 поступает в полость диафрагмы 30, наполн ет ее и мгновенно перекрывает отверсти 32 в радиальной перегородке опоры 8, герметизиру забой 20 от скважины 19. Одновременно поступает команда с программного устройства 17 на останов става подачи штанг 5 и переключение вентилем 13 всей напорной воды (QH) на сброс. После перераспределени горного давлени , разгрузки и дегазации пласта в призабойнон части угольного массива бурение скважины продолжают, не допустив развити газодинамического влени в начальный период его развити .38 in the plunger 36 enters the cavity of the diaphragm 30, fills it and instantly closes the holes 32 in the radial septum of the support 8, sealing the bottom 20 of the well 19. At the same time, the command comes from the software device 17 to stop the rods of the boom 5 and switch the valve 13 to the entire pressure water (QH) to discharge. After redistribution of the rock pressure, unloading and degassing of the reservoir in the bottom of the coal massif, the drilling of the well continues, preventing the development of the gas-dynamic phenomenon in the initial period of its development.
Дл продолжени бурени отвод т став подачи штанг 5 от забо 20 дл обеспечени выпуска воды из диафрагмы 30 в скважину через паз 27.In order to continue drilling, the supply of the rods 5 from the bottom 20 to the discharge of water from the diaphragm 30 to the well through the groove 27 is diverted.
При внезапном образовании полости впереди направл ющей опоры 8 (обрушение или высыпание призабойной части массива) или разком повышении скорости гидровымыва угл в забое 20 (наличие перем того угл , трещиноватого и т.д.) опора 8 под действием пружины 34 подаетс вперед, происходит изменение (скачок) величины расхода и давлени напорной воды на насадках 24 (падает до нул ) за счет сброса всего объема воды через отверсти 29 в канал 7. Одновременно опора 8 воздействует на эластичную торообразную диафрагму 30 и перекрывает отверсти 33 в своей перегородке, герметизиру этим забой 20.When a cavity is suddenly formed in front of the guide support 8 (collapse or rash of the bottom-hole part of the array) or if the speed of the coal leaks out of the bottom 20 (the presence of alternating coal is cracked, etc.) increases, the support 8 is moved forward by the action of spring 34 (jump) of the flow rate and pressure of pressure water on the nozzles 24 (drops to zero) due to discharge of the entire volume of water through the holes 29 into the channel 7. At the same time, the support 8 acts on the elastic toroidal diaphragm 30 and closes the holes 33 odke, sealed this slaughter 20.
Длину контролируемого диапазона 1 отставани струеформирующих частей буровой головки (стволов и насадок) выбирают в зависимости от диаметра скважины, который обусловлен конструктивными параметрами примен емого оборудовани , в частности диаметром корпуса направл ющей опоры и штанг става , а также величиной максимального расхода напорной воды на выходе насосной установки.The length of the controlled range 1 lag of the jet-forming parts of the drill head (barrels and nozzles) is chosen depending on the diameter of the well, which is determined by the design parameters of the equipment used, in particular the diameter of the guide support bar and the rods, and the maximum discharge water flow rate at the pump installation.
1578328Ю1578328Y
при выдавливании угл из забо 20,направл юща опора 8 восстанавливаетс или даже отжимаетс от массива в крайнее заднее положение, давление и расход воды резко возрастают, сброс воды с центрального канала 6 в периферийный 7 прекращаетс , а часть напорной воды из канала 6 через одноwhen extruding the coal from the bottom 20, the guide support 8 is restored or even pressed from the array to the rearmost position, the pressure and water flow increase dramatically, the water discharge from the central channel 6 to the peripheral 7 stops, and some of the pressure water from channel 6 through one
JQ из отверстий 29 (верхнее) и отверстиеJq of holes 29 (top) and hole
1515
2020
30thirty
2525
3535
4040
4545
5050
5five
38 в плунжере 36 поступает в полость диафрагмы 30, наполн ет ее и мгновенно перекрывает отверсти 32 в радиальной перегородке опоры 8, герметизиру забой 20 от скважины 19. Одновременно поступает команда с программного устройства 17 на останов става подачи штанг 5 и переключение вентилем 13 всей напорной воды (QH) на сброс. После перераспределени горного давлени , разгрузки и дегазации пласта в призабойнон части угольного массива бурение скважины продолжают, не допустив развити газодинамического влени в начальный период его развити .38 in the plunger 36 enters the cavity of the diaphragm 30, fills it and instantly closes the holes 32 in the radial septum of the support 8, sealing the bottom 20 of the well 19. At the same time, the command comes from the software device 17 to stop the rods of the boom 5 and switch the valve 13 to the entire pressure water (QH) to discharge. After redistribution of the rock pressure, unloading and degassing of the reservoir in the bottom of the coal massif, the drilling of the well continues, preventing the development of the gas-dynamic phenomenon in the initial period of its development.
Дл продолжени бурени отвод т став подачи штанг 5 от забо 20 дл обеспечени выпуска воды из диафрагмы 30 в скважину через паз 27.In order to continue drilling, the supply of the rods 5 from the bottom 20 to the discharge of water from the diaphragm 30 to the well through the groove 27 is diverted.
При внезапном образовании полости впереди направл ющей опоры 8 (обрушение или высыпание призабойной части массива) или разком повышении скорости гидровымыва угл в забое 20 (наличие перем того угл , трещиноватого и т.д.) опора 8 под действием пружины 34 подаетс вперед, происходит изменение (скачок) величины расхода и давлени напорной воды на насадках 24 (падает до нул ) за счет сброса всего объема воды через отверсти 29 в канал 7. Одновременно опора 8 воздействует на эластичную торообразную диафрагму 30 и перекрывает отверсти 33 в своей перегородке, герметизиру этим забой 20.When a cavity is suddenly formed in front of the guide support 8 (collapse or rash of the bottom-hole part of the array) or if the speed of the coal leaks out of the bottom 20 (the presence of alternating coal is cracked, etc.) increases, the support 8 is moved forward by the action of spring 34 (jump) of the flow rate and pressure of pressure water on the nozzles 24 (drops to zero) due to discharge of the entire volume of water through the holes 29 into the channel 7. At the same time, the support 8 acts on the elastic toroidal diaphragm 30 and closes the holes 33 odke, sealed this slaughter 20.
Длину контролируемого диапазона 1 отставани струеформирующих частей буровой головки (стволов и насадок) выбирают в зависимости от диаметра скважины, который обусловлен конструктивными параметрами примен емого оборудовани , в частности диаметром корпуса направл ющей опоры и штанг става , а также величиной максимального расхода напорной воды на выходе насосной установки.The length of the controlled range 1 lag of the jet-forming parts of the drill head (barrels and nozzles) is chosen depending on the diameter of the well, which is determined by the design parameters of the equipment used, in particular the diameter of the guide support bar and the rods, and the maximum discharge water flow rate at the pump installation.
Дл скважин, буримых гидромониторными установками типа КБГ, их диаметр составл ет 300-500 мм. Насосные установки (ШНУ, УНШ), примен емые в шахтах с КБГ, имеют расход в пределах 10-18 и давление напорной воды до 20 МЛа. Длина контролируемого диапазона находитс в пределах 0,2 - 0,35 м. ;For wells drilled with KBG type jetting installations, their diameter is 300-500 mm. Pumping units (SND, UNS), used in mines with KBG, have a flow rate in the range of 10-18 and pressure water up to 20 MLa. The length of the controlled range is in the range of 0.2 - 0.35 m;
Предлагаемые способ и устройство характеризуютс высоким уровнем безопасности работ по бурению скважин большего диаметра ввиду предотвращени развити газодинамических влений путем автоматизации оперативного реагировани (герметизаци забо , прекращение воздействи струй на напр женный массив угл и движени бурового инструмента в скважине) в начале их про влени (повышенный выход угл из скважины, выдавливание угл из забо и др.). Кроме того, автоматический подбор режима бурени в св зи с изменением эффективности разрушени угл , что характерно дл зон с различным напр женным состо нием массива (основным признаком выбросе- опасности) , позвол т снизить веро тность возникновени газодинамических влений или внезапного обрушени (высыпани ) угл .The proposed method and device is characterized by a high level of safety in drilling wells of larger diameter due to preventing the development of gas-dynamic effects by automating operational response (sealing the bottom, stopping the impact of the jets on the stressed coal mass and movement of the drilling tool in the well) at the beginning of their development (increased output coal from the well, extrusion of coal from the bottom, etc.). In addition, the automatic selection of the drilling mode due to a change in the efficiency of coal destruction, which is typical for zones with a different stress state of the massif (the main sign of a hazardous danger), will reduce the likelihood of gas-dynamic phenomena or sudden collapse of coal. .
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884485103A SU1578328A1 (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884485103A SU1578328A1 (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1578328A1 true SU1578328A1 (en) | 1990-07-15 |
Family
ID=21400327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884485103A SU1578328A1 (en) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1578328A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683606C1 (en) * | 2016-09-23 | 2019-03-29 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Combined pulse and mechanical action device for ground crushing |
-
1988
- 1988-08-08 SU SU884485103A patent/SU1578328A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР К 718605, кл. Е 21 С 45/00, 1980. Авторское свидетельство СССР К 1351245, кл. Е 21 С 25/00, 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683606C1 (en) * | 2016-09-23 | 2019-03-29 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Combined pulse and mechanical action device for ground crushing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1186523C (en) | Roofbolt | |
FI67743B (en) | SAETT OCH ANORDNING FOR BRYTNING AV ETT FAST MATERIAL | |
US4785885A (en) | Method and apparatus for cementing a production conduit within an underground arcuate bore | |
CA1100034A (en) | Subterranean mining | |
SU558524A1 (en) | Device for hydraulic coke removal | |
US4732509A (en) | Method and a device for feeding concrete into a drill hole in the concrete boiling of a rock | |
EP2718063A1 (en) | Percussion device of rock breaking device and method for controlling percussion device | |
SU1578328A1 (en) | Method and apparatus for hydraulic drilling boreholes on steep outburst-prone seam liable to pouring out | |
CN114033367A (en) | Flow channel switching type spray head and drilling and deslagging system and method based on spray head | |
CN203547562U (en) | Integrated drilling and cutting drill stem | |
RU2137915C1 (en) | Device for perforation of cased well | |
CN103573193A (en) | Integrated drilling and splitting drill stem device | |
CN106703698A (en) | Underground coal mine auto-drilling apparatus and method | |
EP1862596B1 (en) | A method and plant for consolidating soil by injecting liquid in the soil | |
CN109611068A (en) | A kind of single channel water-jet punching press pipe nipple and method | |
RU2641150C1 (en) | Deflecting device to cut port in well casing | |
CN206220855U (en) | Underground coal mine automatic drilling device of turning | |
SU1719634A1 (en) | Arrangement for forming relief recesses in coal blocks | |
CN203640620U (en) | Integrated drilling and cutting drilling rod device | |
US5116104A (en) | Method and equipment for loosening and/or winning minerals especially coal and aggregated materials by using compressed air breaking | |
CN217681553U (en) | Full-rotation casing follow-up driving drill rod device | |
SU1133374A1 (en) | Hydraulic system of drilling rig | |
CN114934771B (en) | Hydraulic drilling and flushing mining and filling robot and operation method | |
SU1104281A1 (en) | Arrangement for hole hydraulic mining of useful minerals | |
EP0119268A1 (en) | Hydrojet drilling means and method |