SU438785A1 - Способ бурени шпуров и скважин - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к горнодобывающей промышленности и может примен тьс  при конструировании термобуровых установок.

Известен способ бурени  шпуров и скважин путем возбуждени  гидравлических ударов на забое при подаче энергоносител  через каналы в фокусирующих и локализирующих экранах буровой коронки к источнику импульсов давлени .

Устройства, работающие на этом принципе сложны по конструкции, не безопасны в эксплуатации , поскольку в качестве источника импульсов давлени  используютс  электрические разр ды, и имеют низкий к.п.д.

Предлагаемый способ отличаетс  от извест ,ного тем, что в качестве энергоносител  примен ют газообразный кислород и водород, по даваемые к источнику импульсов давлени  по раздельным каналам в буровой коронке. Это позвол ет повысить безопасность и экономичность бурени . Детонаци  получающейс  при этом гремучей смеси необходима только в момент включени  устройства, а в дальнейшем процесс протекает автоматически. Дл  детонации смеси не требуетс  мощных источников импульсов давлени , что позвол ет дл  этого вместо генератора высокочастотных колебаний примен ть, например, свечу зажигани . Па чертеже изображено устройство, по сн ющее предлагаемый способ.

В коронке 1, закрепленной на полой штанге 2, выполнены фокусирующие и локализирующие экраны в виде куполообразных выемок 3, бокова  поверхность которых в осевом сечении

имеег форму параболы (дл  лучшего отражени  волн). Выемки 3 расположены вокруг осевого отверсти  4 дл  подачи воды из штанги 2, и их боковые поверхности пересекаютс , образу  общее фасонное углубление в коронке 1. Па боковой поверхности коронки 1 выполнена кольцева  проточка 5, закрыта  снаружи цилиндрическим кольцом 6, котора  служит кольцевым коллектором. Из этой проточки под купол каждой выемки 3 выполнены

каналы 7 и 8, последний выходит в штуцер 9 дл  присоединени  гибкого бронированного шланга 10. Второй кольцевой коллектор образует стакан 11 с осевым отверстием в дне дл  прохода штанги 2, который открытым торцом

закреплен герметично на коронке 1, а кромкой отверсти  в две - на штанге 2. Из вершин куполообразных выемок (или из точек вблизи вершин) в этот коллектор выполнены каналы 12, выход щие в трубки 13, закрепленные в торце коронки 1 внутри коллектора. В боковой стенке стакана 11 вблизи коронки I закреплен угловой штуцер 14 дл  присоединени  гибкого бронированного шланга 15. Шланги 10 и 15 проход т вдоль штанги 2 и

креп тс  к ней съемными ст жными кольцами 16. Газообразный кислород подаетс  по шлангу 10 в кольцевую проточку 5, а по шлангу 15 - в образованный стаканом И коллектор газообразного водорода. При подготовке устройства к работе коллектор дл  подачи водорода предварительно заполн ют жидкостью (водой, лучше дисцилированной), образующей гидрозатвор и преп тствующий попаданию гремучей смеси из куполообразных выемок 3 в магистраль подачи водорода при работе устройства. Шланги 10 и 15 могут быть намотаны на барабанах, установленных на поверхности, с обеспечением подачи в каждый из них соответствующего газа через ось барабана (на чертеже не изображен). При использовании в качестве источника импульсов давлени  высокочастотного генератора последний может быть установлен практически в любой точке канала дл  подачи жидкости в скважину , однако мощность его должна быть увеличена в сравнении с необходимой дл  детонации пропорционально удалению от коронки. При использовании свеч зажигани  в качестве источника импульсов давлени  последние устанавливают у вершин куполообразных выемок 3 и обеспечивают подвод к ним питани . Однако использование такого источника импульсов давлени  усложн ет конструкцию устройства и ее обслуживание. Наращивание штанги 2, подачу ее в сквал ину или перемещение по мере выработки последней, а также отвод жидкости или кусков разрушенных пород из скважины осуществл ют известными в технике средствами и способами. Способ заключаетс  в следующем. Коронку I на штанге 2 ввод т в предварительно выполненное углубление в грунте и по штанге 2 подают воду. После заполнени  углублени  водой в коллекторы подают кислород и водород при установленном соотношении расхода газов. Под фокусирующие экраны коронки 1, под купола выемок 3, кислород поступает через каналы 7, а водород - через трубки 13 и каналы 12, пройд  предварительно через слой жидкости гидрозатвора в верхнюю часть образованного стаканом И коллектора . Здесь газы смешиваютс  с образованием взрывчатой гремучей смеси, котора  взрываетс  от действи  на нее импульсов давлени  при включении источника, например ультразвукового генератора. При взрыве смеси , протекающем с образованием вод ных паров , образуетс  ударна  волна, а последующа  быстра  конденсаци  пара вызывает резкое надение давлени  в рабочей зоне. В отрицательной фазе давлени  при взрыве и при конденсации пара с резким понижением давлепи  в рабочей зоне в жидкости происходит сильное развитие кавитационных полостей, периодическое захлопывание которых вызывает серию гидроударов. Резкие колебани  давлени , сопровождающие описанные процессы , и постепенное повыщение температуры воды в рабочей зоне, а также фокусирующее и локализующее действие экранов коронки, способствуют интенсивному разрушению грунта и породы. При продолжении подачи газов под каждым экраном образуютс  новые порции гремучей смеси, которые взрываютс  уже без включени  источника импульсов давлени , а от действи  гидроударов - после предыдущего взрыва, т. е. устройство продолжает работать в режиме автоколебаний, частота которых зависит от разных факторов. Разрушенна  порода уноситс  из скважины водой, подаваемой через коронку 1 по штанге 2, т. е. обычным образом. При непрерывной нодаче газов процесс разрушени  пород и выработки скважины будет тоже протекать непрерывно при условии соответствующей подачи коронки 1 ко дну скважины. Мощность и производительность устройства может регулироватьс  изменением производительности непрерывной подачи газов, статического давлени  воды, частотой выдачи доз газов при их периодической подаче и объемах этих доз и другими известными способами. При этом частоту взрывов при непрерывной подаче газов можно регулировать частотой пульсаций давлени , возбуждаемых примененным в устройстве источником , который в этом случае должен быть включен в течение всего времени работы устройства. Дл  повышени  долговечности устройства за счет защиты его элементов от воздействий колебаний давлени  во врем  работы воспринимающие колебани  давлени  поверхности устройства покрывают эластичным материалом , например резиной или пластиком. Предмет изобретени  Способ бурени  шпуров и скважин путем возбуждени  гидравлических ударов на забое ри подаче энергоносител  через каналы в окусирующих и локализирующих экранах буровой коронки к источнику импульсов давени , отличающийс  тем, что, с целью овышени  безопасности и экономичности буени , в качестве энергоносител  примен ют азообразный кислород и водород, подаваеые к источнику импульсов давлени  по разельным каналам в буровой коронке,

д-Г1.

tl