Гидравлический аппарат для проходки скважин и размыва пород струёй воды

Гидравлический аппарат для проходки скважин и размыва пород струёй воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс оа, 15

СССР

% 60641 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро ивобре . о илана рр г Г > .,;", (Э 1";., "ill",д Ф 1

) Н. A. Поройков и В. Ф. Акимов

В Й

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ,ПРОХОДКИ СКВАЖИИ

И РАЗМЫВА ПОРОД СТРУЕЙ ВОДЫ

Заявлено 22 июня 1939 года в Наркогяуголь за № 24960

Опубликовано 31 января 1942 года

Произведенные в последнее время опыты и теоретические исследования указывают на значительное повышение эффективности размыва грунта при нриближении рабочей струи к забою. Однако это по условиям техники безопасности недопустимо без применения специальной конструкции размывающих приспособле ний.

Для приближения размывающей струи вплотную к забою без опасности повреждений при обрушении грунта в предлагаемом аппарате так >ке, как и в известных гидра влическ их проходческих машинах, подача головки гидромонитора к за бою производится при помощи гидравлического цилиндра. Для получения более щи рокой скважины в гидромониторе применены общеизвестные боковые насадки.

Б предлагаемом аппарате осевая насадка головки гидромонитора выполнена. согласно изобретению, в виде двух концентрических .полых конусов. Внутренний конус, кроме главного отверстия для выхода воды, ia осевом направлении снабжен еще боковыми отверстиями, через которые она выходит также,в кольцевое пространство между конусами, а отсюда расходящимся кольцевым потоком наружу, в противоположном главному осевому потоку направлении. Поэтому одновременно с образованием в забое отверстия главная струя направленным обратно кольцевым потоком расширяет его.

Аппарат снабжен боковыми насадками обычного типа, которые приводятся в действие для дальнейшего размь|ва породы, причем для направления воды в осевую или боковые насадки (по желанию) применен цилиндрический золотник, установленный в несущей боковые насадки муфте и управляемый штурвалом, расположенным на верхнем конце аппарата.

На фиг. 1 показан общий вид аппарата; на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — вертикальный разрез осевой насадки, состоящей из двух полых конусов; на фиг. 4 и 5 — продольный и поперечный разрезы золотника для подачи воды по желанию в осеву:о пли боковые насадки; а фиг. 6 — герметическое уплотнение; на фиг. 7 и 8 — поперечный и продольный разрезы телескопического в ал а, служа щего для и о вор ачив ания золотника; на фиг. 9 — разрез по оси верхнего конца аппарата со штурвалом, при помощи которого производится поворот золотника, управляющего подачей воды в осевую и боковые насадки.

Аппарат состоит из ствола 1 гидромонитора с головкой б и двумя ооковыми насадками 9 и гидравлп53

) го 6()641 чсского цилиндра 2 для подачи головки к забою. Ствол 1 входит в цилиндр 2, из которого он гидравлическим давлением направляется в грунт.

Головка гидромонитора состоит из конуса 6 (фиг. 2), переходящего в цилиндрическую часть 7, которая снова переходит в конус 8.

Осевая насадка головки состоит из двух концентрически расположенных конусов 8 и 5 (фиг. 3), образующих кольцевой, сверху закрытый, а снизу открытый, зазор.

В стенках внутреннего конуса 8 имеется по окружности несколько отверстий 4, сообщающих внутренний осевой канал гидромонитора с кольцевым зазором.

Вода, поступающая в головку, разделяется на две части — одну, образующую главную струю, вытекающую через отверстие конуса 8, и дру-гую, проходящую через отверстие 4 в кольцевой зазор между конусами 8 и 5 и образующую направленную назад кольцевую струю.

Вытекающая из конуса 3 по направлению его оси вперед струя размывает в породе скважину, достаточную для прохода осевой насадки головки, а колы. евая, направленная назад, струя расширяет скважину и омывает коническую часть б головки, ее цилиндрическую часть 7 и обратный конус 8. Диаметр цилиндрической части 7 зыбирается так, чтобы боковые насадки 9 своими концами занимали меньший поперечный габарит, чем часть 7. Боковые насадки 9 привернуты к муфте 10, "оединяющей головку со стволом 1.

Внутри муфты 10 установлен цилиндрический золотник П (фиг. 4 и

5), посаженный на шпонке на вал

12. В золотнике прорезаны два отверстия 13 (пунктир на фиг. 5), которые при повороте золотника могут совмещаться с отверстиями в муфте 10 для подачи воды в насадки 9.

Золотник Il удерживается от перемещения в осевом, направлении установочным болтом 14, входящим в канавку на поверхности золотника.

Диск 15, составляющий одно целое со втулкой 16, при помощи пружины 17, прижимаемой контргайкой

54 "

18, плотно соприкасается с донышком золотника П В диске 15 и в донышке золотника 11 просверлено по четыре отверстия 19 равного диаметра, совпадающих друг с другом, когда золотник повернут на положе ние закрытия отвер|стий 18.

Ствол 1 вместе с валом 12 образует телескопический вал.

Вал 12 проходит по всей длине ствола 1:внутри него и при большой длине поддерживается распорными проиежуточными опорам и. На задней части вала 12 устроена шпоночная канавка (фиг. 7 и 8), в которую входит шпонка 2(, приваренная к трубчатому стволу 1, проходящему внутри гидравлического цилиндра 2 по всей его длине и выходящему на заднем конце гидравлического цилиндра 2 через сальник 28 (фиг. 9), набивка в котором поджимавтся грундбуксой 24 и колпаком 25 с резьбой. Сальник 23 п риварен к фланцу 26, в который ввернут указатель 27. Внутрь трубчатого ствола 1 входит скрепленный с и им короткий валик 28, на котором посажены штурвал 29 и диск 80 с де,тениями.

Со стороны, обращенной к головке гид ромонитора, гидравлический цилиндр 2 закрыт фланцем 81 (фиг.

1 и 2), снабженным сальником, через который проходит ствол l. Ha заднем конце ствола 1, входящем внутрь гидравлического цилиндра, нарезана резьба, и прои помощи двух прижимных колец 85 на резьбе (фиг. 6) и двух скользящих фланцев 36 посажено резиновое уплотнепие 87. Детали 85, 86 и 87 образуют поршень (фиг. 6), вплотную соприкасающийся со стенками гидравлического цилиндра 2. С боков к нему прымыкают два патрубка 88 (фиг. 2), два колена 89 и тройник

40. Через газовую трубу 82 и штуцер 33 в переднюю часть цилиндра

2 подводится вода; по концам он имеет краны 48 и 44, а на трубе

82 — кран 34.

Работа аппарата на проходке горизонтальных скважин произ водится следующим образом.

Поворотом золотника П совмещают отверстия 19 в диске 15 с со№ 60641 ответствующими отверстиями в донышке золотника 11. Вода, выходя из конуса и кольцевого зазора, пробуривает .постепенно уширяющуюся скважину, о стенки .которой ствол 1 опирается цилиндром 7 и не соприкасается, таким образом, со стенками скважины Закрьэвая вход воды в насадку 8 новым по во ротом золотника 11, все давление воды через задний кран 44 передают на поршень 85, 8б и 87, который подает ствол 1 вперед, причем соединение трубчатого ствола 1 с,валом 12 с помощью шпонки 21 допускает движение ствола вперед без потери сцепления между валом 12 и стволом. После выхода на полную длину ствол вталкивается обратно в ци линдр 2 подачей .воды по трубке 82 через передний кран 48. На конец ствола 1 навертывается звено грубы для удлинения ствола 1 (при снятых муфте 10 и голов ке) и звено для удлинения вала 12, Затем .привертывается муфта 10 с головкой:и работа возобновляется. Таким способом мо",«o проходить горизонтальные скважины на глубину до

50 — 60 л. В некоторых случаях может быть произведена установка дополнительных роликовых опор под ст.вол 1.

Таким буром можно бурить горизонтальные скважины, а укрепленным на станке — вертикальные и наклонные сква.кипы.

Скорость бурения скважины в плотной глине составляет ориентировочно не менее 0,5 м за 3 — 5 мин.

Давление воды — 3 — 5 ат.

При совпадении боковых отверстий 18 в золотнике 11 с входными отверстиями насадок 9 вода подается через насадки 9 в обе стороны от бура. Струи, выбрасываемые из насадок 9, размывают породу в нижней части забоя до обрушения верхних пластов, после чего смыв обрушенной породы производится обычными гидромониторами.

При таком устройстве можно применять аппарат на подрезке забоя.

Этот способ ведения работы дает значительную экономию, особенно при размыве плотных пород

При проходке траншей только одной насадкой 9, одно временно с проходкой скважины давлением воды из этой насадки:размывается грунт над скважийой, для чего на ствол

1 надевается хомут, при помощи которого ствол,поворачивается около своей горизонтальной оси. Насадка

9, будучи направлена в верх, описывает некоторый угол с гаким расчетом, чтобы выбрасываемая из нее струя размывала откосы траншеи.

При проходке штреков работа ведется аналогично работе по проходке т раншей, с размывом скважины вперед и боковым размывом через насадку, которая в случае необходимости может быть отогнута назад.

Благо даря размыву на близком расстоянии, величина на пора может быть выбрана ниже, чем у обычных гидромониторов, так же, как и удельный расход воды.

Предмет изобретения

1. Гидравлический аппарат для проходки скважин и размыва пород струей воды, состоящий из прикрепленной к стволу головки гидромонитора с осевой л боковыми насадками и гидравлического цилиндра для подачи ствола с головкой к забою, отличающийся тем, что, с целью размыва грунта, осевая насадка головки гидромонитора состоит из двух концентрически расположенных конусов 8 и 5, из которых внутренний конус 8 снабжен боковыми отверстиями 4 для прохода воды и на правления ее наружным конусом 5 назад через кольцевой зазор, образуемый конусами, в виде расходящегося кольцевого потока.

2. Форма вы полнения аппарата по п. 1, о т л,и ч а ю щ а я с я тем, что для направления, воды в осевую или же в боковые насадки применен цилиндрический золотник 11, установленный в несущей боковые насадки

9 муфте 10 и имеющий в боковой стенке отверстия 18 для напра влеHHiI воды в насадки 9, а в донышке — отв ер стия 19 для н апр авлен и я в осевую насадку, для управления которыми золоти иком служит телескопический вал 12 и 1 со штурвалом

29 на верхнем конце.