Способ термогидроструйного разрушения горных пород

Способ термогидроструйного разрушения горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ТЕРМОГИДРОСТРУЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД путем воз-, действия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости, отличающийся тем, что, с цельюповышения эффективности разрушения, истекающей струе газа придают кольцеобразную форму, а струю жидкости внутри пространства, ограниченного газовой струей. а 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (П) 3(59 Е 21 В 7/14; Е 21 С 37/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !"

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБР1. ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3425463/22-03 (22) 03.02.82 (46) 15.09.83. Бюл. Р 34 (72) E.Ê.ßñòðåáîâ, Б.Ф.Шерстюк и Б.К.Стыоон (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 622.243.04 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 764435, кл. E 21 С 37/16, 1979.

2. Патент США М 3704914, кл. 299-14, опублик. 05.12.72, (прототип). (54) (57 ) СПОСОБ ТЕРИОГИДРОСТРУЙНОГО

РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД путем воз-. действия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости, о т л ич а ю шийся .тем, что, с целью повышения эффективности разрушения, истекающей струе газа придают кольцеобразную форму, а струю жидкости подаЬт внутри пространства, ограниченного газовой струей.

1041664

Изобретение относится к способу термогидравлического разрушения горных пород и может быть использовано для бурения скважин, резки щелей и проходки ныработок в крепких породах.

Известен способ термогидравлического разрушения горных пород, в частности при бурении скважин большого диаметра, н соответствии с которым на поверхность породы одновременно воздействуют раскаленными струями газа и струями воды под давлением, подаваемыми непрерывно f1 ).

При известном способе эффективность разрушения породы достигает- 15 ся, главным образом, за счет больших колебаний температуры, силового воздействия струй газа и жидкости.

Наиболее .близким техническим решением к изобретению является способ термогидранлического разрушения горных пород путем воздействия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости 2 ).

Недостатком известных способов 25 термогидравлического разрушения является заметное снижение силового воздействия нысоконапорной струи жидкости на разрушаемую поверхность в результате нозникающего дополнительного сопротивления окружающей среды в виде встречных потоков, отраженных от разрушаемой поверхности, газа и жидкости. Происходит так называемое явление "затопленной струи", которое особенно усиливается при заглублении струи и скважину или щель.

Цель изобретения — повышение эффективности разрушения горных по- 40 род.

Цель достигается тем, что согласно способу термогидроструйного разрушения горных пород путем воздействия раскаленной струи газа и 45 импульсной струи жидкости, истекающей струе газа придают кольцеобраэную форму, а струю жидкости подают внутри пространства, ограниченного газо- вой струей.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Температурное ослабление прочности поверхностного слоя разрушаемой породы можно осуществлять с помощью известных горелок химического или плазменного тина. Потеря прочности горных пород происходит при различных температурах: от 300 60 о до 1000ОС.

Импульсное воздействие гидравлическими струями на горную породу достигается применением высоконапорных насосов или импульсных водометов.

Интервалы между импульсами гидранлических струй устанавливают доста точными для нагрева поверхностного слоя породы после каждого гидроимпульсного воздействия до температуры, при которой происходит снижение прочности поверхностного слоя на глубину проникновения струи жидкости, Для транспортировки струи жидкости к разрушаемой поверхности со скоростью, близкой к скорости сверхзвукового факела продуктов сгорания (1-2 км/ч ), струя жидкости должна выбрасынаться. из сопла под давлением 30-40 Mila.

Пример. Эффективность термогидроструйного способа проверялась на образцах нетермобуримых горных пород: известняке и мраморе.

Для температурной обработки поверхности образца породы используют бензоноэдушную горелку, содержащую дне коаксиально расположенные каме- ры: кольцевую 1.и центральную 2. Бензовоздушная смесь сжигается в кольцевой камере 1 сгорания и продукты сгорания выбрасываются через кольцевое сопло 3. Скорость истечения факела раскаленного газа 1,2

1,3 км/с, температура его торможения на поверхности образца 1500

61800 К, ннутрикамерное давление

0,4-0, 5 MIla, расход бензина 10

12 л/ч, воздуха 4-5 м 3/мин.

В центральной камере 2 горелки помещен насадок 4 для выброса на разрушаемую поверхность струй жидкости диаметром 2 мм, который расположен в центре кольцевого сопла 3. Импульсная струя жидкости выбрасывается иэ насадка 4 пад давлением 30 МПа, при этом масса выбрасываемой за один импульс жидкости

2 — 2,5 л, длительность импульса—

0,5 - 1 с, скорость истечения струи0,9-1,2 км/с. Для генерирования струи используют высоконапорный плунжерный насос 5 с вращаемым дисковым прерывателем 6 потока. Расстояние от среза сопла 3 до поверхности разрушаемого образца равно

30 мм.

При выбрасывании струи жидкости по каналу внутри кольцеобразного газового факела удается иэбежатв нежелательного воздействия отраженных потоков газа и жидкости на импульсную струю. В результате эффективность разрушения увеличивается н

1,3-1,7 раза по сравнению с процессом разрушения, когда насадок для выбрасывания жидкости располагался

1041664

Составитель Ю.Стрелов

Редактор М.Товтин ТехредЖ„Кастелевич Корректор IO.Макаренко

Заказ 7083/31 Тираж 603 Подписное

ВНПИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 параллельно истекакщей струе раска-,. ленного газа, хотя время нагрева в обоих случаях до воздействия на породу струи жидкости одинаковое и сос-. тавляет 4,5-5 с.

Благодаря предлагаемому способу появляется реальная возможность эффективно разрушать практически все крепкие горные породы, в том числе и нетермобурнмые.