Устройство для локализации выбросов угля и газа

Устройство для локализации выбросов угля и газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: при гидравлическом бурении скважин на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Сущность изобретения: устройство содержит буровой орган с насадками, вращатель с полым валом и двухканальный буровой став, состоящий из сливной и линейных штанг и центральной трубы. Внутри сливной штанги установлен подпружиненный в осевом направлении дифференциальный поршеньклапан, закрепленный на центральной трубе. В верхней части сливной штанги выполнены подпоршневые отверстия, а в нижней - сливные отверстия. Обсадная труба устья скважины имеет направляющий цилиндр , герметизатор, бункер и предохранительный клапан. Линейные штанги выполнены с кольцевым каналом, который сообщен с кольцевым каналом, образованным между центральной трубой и сливной штангой. Линейные штанги имеют кольцевые уплотнительные элементы, расположенные на их наружной поверхности на расстоянии, не превышающем длины направляющего цилиндра. Вращатель содержит муфты и сообщен с напорной магистралью и атмосферой посредством рукавов и переключателя. 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

1()

О (21) 4780637/03 (22) 31.10.89 (46) 07.06.92, Бюл. М 21 (71) Украинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт подземной гидравлической добычи угля "УкрН ИИгидроуголь" (72) А. И. Молчанов, Б, ф. Калмыков, Е, С, Лукьянченко, Л. А, Вайнштейн и Л. Ф. Горягин (53) 622.817(088.8) (56) 1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. — М,:

Недра, 1977, с, 93.

2, Друнов Н, А. и др. Испытания гидравлического комплекса КБГ на крутом пласте". — Уголь Украины, 1987, N 5, с, 21, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ

ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА (57) Использование: при гидравлическом бурении скважин на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Сущность изобретения: устройство содержит буровой

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при гидравлическом бурении скважин на пластах склонных к внезапным выбросам угля и газа, особенно при проведении подготовительных и нарезных выработок.

Известно устройство для снижения интенсивности газодинамических явлений и задержания их развития в начальной стадии (локализация) в подготовител ьн ых вы работках, выключающее заградительную перемычку, установленную на расстоянии 3,0-3,5 м от забоя (1), „„. Ж„„1739053 А1 орган с насадками, вращатель с полым валом и двухканальный буровой став, состоящий из сливной и линейных штанг и центральной трубы. Внутри сливной штанги установлен подпружиненный в осевом направлении дифференциальный поршеньклапан, закрепленный на центральной трубе. B верхней части сливной штанги выполнены подпоршневые отверстия, а в нижней — сливные отверстия. Обсадная труба устья скважины имеет направляющий цилиндр, герметизатор, бункер и предохранительный клапан. Линейные штанги выполнены с кольцевым каналом, который .сообщен с кольцевым каналом. образованным между центральной трубой и сливной штангой. Линейные штанги имеют кольцевые уплотнительные элементы, расположенные на их наружной поверхности на расстоянии, не превышающем длины направляющего цилиндра. Вращатель содержит муфты и сообщен с напорной магистралью и атмосферой посредством рукавов и переключателя. 4 ил.

Недостатками заградительной перемычки являются низкая производительность труда вследствие большого количества ручных операций, большой расход стройматериалов и невозможность использования при проведении скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является устроиствоКБГ, включающее двухкамерный буровой став. буровой орган. вращатель с полым валом и гибкие водоводы (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает задержа1739053

10 зом

20

30

35 ачи

45

55 ние продуктов разрушения и локализации выбросов в начальной стадии.

Цель изобретения — повышение безопасности и надежности технологии бурения по выбросоопасным пластам, Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для локализации выбросов угля и газа при гидравлическом бурении скважин, включающем двухканальный буровой став, буровой орган, вращатель с полым валом и гибкие водоводы, буровой став выполнен из сливной и линейных штанг и центральной трубы и снабжен дифференциальным поршнем-клапаном, подпружиненным в осевом направлении и закрепленным на центральной трубе внутри сливной штанги с образованием кольцевого канала, сообщенного с концевым каналом, выполненным в линейных штангах става, при этом в верхней части сливной штанги выполнены надпоршневые отверстия, а в нижней — сливные отверстия, обсадная труба снабжена герметизатором с бункером, предохранительным клапаном, задвижкой и направляющим цилиндром, при этом двухканальный вал вращателя посредством муфт гибких водоводов и переключателя сообщен с напорной водой и атмосферой, а линейные штанги снабжены кольцевыми уплотнительными элементами, расположенными на их наружной поверхности на расстоянии друг отдруга, не превышающем длины направляющего цилиндра, На фиг, 1 показана схема расположения основных узлов устройства для локализации выбросов угля и газа; на фиг. 2 — сливная штанга; на фиг. 3 — переключатель; на фиг.

4 — герметизатор.

Устройство для локализации выбросов угля и газа состоит из обсадных труб 1, герметизатора 2 с бункером 3 и задвижкой 4, сливной штанги 5, линейных штанг 6 с центральным 7 и кольцевым 8 каналами, бурового органа 9, пульта 10 управления, переключателя 11 с гибкими водоводами 1214 и муфтами 15 и 16 подвода воды к двухканальному валу вращателя 17 станка, манометра 18.

В сливной штанге 5 на трубе 19 центрального канала 7 насажена направляющая втулка 20, по которой перемещается дифференциальный поршень-клапан 21, поджимаемый пружиной 22 и образующий со стенкой корпуса 23 сливной штанги 5 кольцевой канал 24. В нижней части сливной штанги 5 выполнены сливные отверстия

25, а в верхней — надпоршневые отверстия

26, защищенные фильтрами 27.

В корпусе переключателя 11 имеется рукоятка 29, насаженная на вал 30 с эксцентриком 31, перемещающим золотник 32 к одному из седел 33 и соединяющим одно из напорных отверстий 34 со сливом 33.

B герметизатор 2 при помощи фланцевого 36 и сферического 37 соединенный устанавливают направляющий цилиндр 38, в котором в процессе бурения перемещаются линейные штанги 6 с уплотнительными элементами 39. В герметизатор 2 вмонтирован предохранительный клапан 40 избыточного давления.

Устройство для локализации выбросов угля и газа функционирует следующим обраУстье скважины (длина 6-8 м) обсаживают трубами 1. К торцу обсадной трубы подсоединяют герметизатор 2 с бункером 3 и задвижкой 4. Затем заводят в скважину буровой орган 9, сливную штангу 5 и две-три линейные штанги 6, после чего в герметизаторе 2 монтируют направляющий цилиндр

38, При дальнейшем наращивании линейных штанг 6 кольцевые уплотнители 39 обеспечивают полную герметизацию скважины и удерживают столб воды в скважине

Чтобы избежать течи при перемещении штанг длина направляющего цилиндра 38 выполнена большей, чем расстояния между уплотнительными элементами 39. Сферическое соединение 37 направляющего цилиндра 38 с герметизатором 2 облегчает наращивание линейных штанг 6 при некоторой расцентрировке бурового става относительно скважины, Собранный из штанг буровой став соединяют с валом вращетеля 17 станка подВысоконапорная вода для бурения по водоводу 12 поступает в переключатель 11 (фиг. 3), откуда через верхнее напорное отверстие34 и гибкий водовод 13 — к муфте 15 подвода воды, затем через полый вал вращателя 17 — в центральный. канал 7 линейных 6 и сливной 5 шланг к буровому органу

9, При подаче воды на бурение задвижка закрыта. Вода с продуктами разрушения (пульпа) заполняет заштанговое пространство скважины и поднимается до уровня сливной штанги 5. Здесь ее излишки через сливные отверстия 25, кольцевые каналы 24 и 8 штанг, муфту 16 подвода воды, гибкий водовод 14, нижнее напорное отверстие 34, сливное окно 35 и переключатель 11 попадают на почву (канавку) выработки

После окончания бурения на длину штанги подачу воды на буровой орган 9 прекращают, из бункера 3 через задвижку 4 выпускают уголь. Затем задвижку 4 закрывают, наращивают линейную штангу 6, 1739053

50

55 включают воду низкого давления и заполняют водой скважину (заштанговое пространство) до уровня сливной штанги 5. Уровень определяют по появлению воды из сливного отверстия 35 переключателя, после чего включают BblcoKQHBRopH/jlo воду и продол. жают бурение.

При развитии выброса в процессе бурения его продукты заполняют свободное пространство — от забоя скважины до сливной штанги 5 (при диаметре скважины 0,30,4 м и длине свободного пространства

1,5-2,0 м разместится 0,3-0,5 т угля), а повышенное давление газов воздействует через надпоршневые отверстия 26 на торец дифференциального поршень-клапана 21 напорной, который, сжимая пружину 22, перемещается вниз в осевом направлении и перекрывает своим телом сливные отверстия 25. Скважина полностью герметизируется.

При проявлении выброса резко повышается давление в скважине, что фиксирует машинист по манометру 18 на пульте 10. Он перекрывает поступление высоконапорной воды в скважину. При повышении давления до уровня, способного разрушить устройство для локализации выбросов, срабатывает предохранительный клапан 40, После стабилизации послевыбросного давления в загерметизированной скважине производят его снижение путем соединения центрального канала 7 штанг 6 с атмосферой через напорное верхнее отверстие 34 и сливное окно 35 переключателя 11 посредством поворота рукоятки 29, Предлагаемое устройство для локализации выбросов угля и газа при гидравлическом бурении позволяет повысить безопасность труда за счет ограничения объема продуктов и погашения энергии выброса в загерметизированном заполненном пульпой пространстве скважины, Устройство также позволяет повысить надежность технологии, так как при ограни5 чении продуктов выбросов малыми объемами и погашении выброса в начальной стадии резко снижаются отрицательные разрушительные последствия, увеличивается количество и качество скважин пригод10 ных для эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для локализации выбросов угля и газа при гидравлическом бурении скважин, включающее обсадную трубу, 15 двухканальный буровой став, буровой орган с насадками, вращатель с полым валом и напорную магистраль, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения безопасности и надежности технологии бурения по выбро20 соопасным пластам, буровой став выполнен из сливной и линейных штанг и центральной трубы и снабжен дифференциальным поршнем-клапаном, подпружиненным в осевом направлении и закрепленным на центральной

25 трубе внутри сливной штанги с образованием кольцевого канала, сообщенного с кольцевым каналом, выполненным в линейных штангах става, при этом в верхней части сливной штанги выполнены надпоршневые

30 отверстия, а в нижней — сливные отверстия, обсадная труба снабжена герметизатором с бункером, предохранительным клапаном, задвижкой и направляющим цилиндром, при этом вращатель снабжен муфтами и по35 средством рукавов и переключателя сообщен с напорной магистралью и атмосферой, а линейные штанги снабжены кольцевыми уплотнительными элементами, расположенными на их наружной поверхности на

40 расстоянии друг отдруга, не превышающем длины направляющего цилиндра.

1739053

21

23

29

1739053

30 иг.

Фиг,4

Составитель И.Федяева

Техред М.Моргентал Корректор С, Шевкун

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1988 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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