Устройство для термомеханическогобурения горных пород

Устройство для термомеханическогобурения горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 84034

Союз Советских

Соцкалистнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.09.79 (21) 2815646/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) M Кч з

Е 21 С 21/00

E 21 В 9/08

Государствеииый комитет па делан изооретеиий и открытий

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 28.06.81 (53) УДК 622.243. .94.622.233.051. .7 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Бызов, В. Д. Ицхакин, В. И. Жолн ч, С. А. Тищенко, О. А. Гуляева и С. Н. Клейм но

Криворожский ордена Трудового Красного Зн горнорудный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к устройству для термомеханического бурения горных пород в виде комбинации шарошек и источников нагрева.

Известно устройство для термомеханического бурения горных пород, содержащее центрально расположенную огнеструйную горелку и шарошечный расширитель в виде нескольких шарошек, где горелка имеет несколько сопел, ориентированных под углом к поверхности забоя буримой скважины, при этом шарошки сдвинуты относительно этих сопел на заданный угол. Бурение скважины этим устройством осушествляется ступенчатым забоем. Центр его разрушается при помощи термического воздействия, а расширение скважины до требуемого диаметра производится шарошками (1). ф нако при такой схеме разрушения шарошки подвергаются интенсивному износу, так как порода, располагаемая по периферии забоя скважины, не подвергается практически термическому воздействию и шарошки работают в режиме собственного механического разрушения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для термомеханического бурения горных пород, в корпусе которого размешены в чередующемся порядке источники нагрева и шарошки, армированные по своим вен. цам породоразрушаюшими зубками (2).

Однако при работе этого устройства каждая шарошка в результате одного оборота обрабатывает всю поверхность забоя. Эффективность его оказывается недостаточной из-за того, что время прогрева породы мало и термически напряженный слой при этом не превышает десятой доли миллимегра. Поэтому происходит чисто механическое бурение и повышение эффективности процесса разрушения практически не происходит.

Улучшение режима термической обработки за счет увеличения теплового потока ведет к нежелательному оплавлению поверхности забоя, повышению вязкости горной породы и снижению эффективности процесса разрушения.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения за счет улучшения согласования режимов термической и механической обработки.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что зубки на венцах шарошек

Формула изобретения з 84 расположены с шагом, равным 2,8 — 3,2 диамегра зубка, а венцы выполнены с чередованием увеличенного и уменьшенного шага зубков, при этом длина венца выбрана из того условия, что длина соответствуюшей кольцевой дорожки, увеличенная или уменьшенная на одну треть шага, кратна шагу расположения зубков.

На фиг. 1 показано устройство, обший вид; на фиг. 2 — схема обработки забоя (в плане) предлагаемым устройством; фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2.

Устройство для термомеханического бурения горных пород, (фиг. 1) содержит корпус 1 с лапами 2, на осях которых установлены шарошки 3. На корпусе 1 между шарошками 3 закреплены источники 4 нагрева, например плазматроны.

Длина каждого венца 5 шарошек 3 и количество зубков 6, которыми армированы шарошки 3, в каждом венце 5 выбирается таким образом, чтобы шаг между зубками 6 на венце 5 был равен 2,8 — 3,2 диаметра зубка 6. При этом длина соответствуюшей венпу дорожки 7 на забое, увеличенная или уменьшенная на одну треть шага зубка, а должна быть кратна шагу расположения зубков.

Венцы 5 шарошек 3 с уменьшенным и увеличенным - шагов зубков чередуются между собой.

Устройство работает следующим образом.

При его вращении плазменные факелы, создаваемые с помощью плазматронов 4, производят термическую обработки поверхности забоя буримой скважины, на которую затем воздействуют зубки 6 шарошек 3.

При этом зубки 6 скалывают шелушки горной породы по кольцевым дорожкам 7 (фиг. 2) с пропусками. Вследствие того, что длина соответствующей дорожки забоя, увеличенная или уменьшенная на одну треть шага, кратна шагу расположения зубков 6, поражение происходит по схеме (фиг. 3).

0342

Учитывая, что шаг расположения зубков 6 на венцах 5 шарошек 3 выбран, равным 2,8 — 3,2 диаметра зубка, полная механическая обработка забоя скважины происходит за три оборота. Причем каждый участок забоя перед механическим воздействием троекратно обрабатывается всеми источниками 4 нагрева — плазматронами.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет совместить высокие скорости вра10 шения, обеспечивающие эффективную работу шарошек с многократным продолжительным нагревом и ослаблением горной породы, т. е. согласовать режимы термического и механического воздействия при бурении.

Устройство для термомеханического бурения горных пород, в корпусе которого

2р размещены в чередуюшемся порядке источники нагрева и шарошки, армированные по своим венцам породоразрушаюшими зубками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности за счет улучшения согласования режимов термической и механической обработки, зубки на венцах шарошек расположены с шагом, равным 2,8-3,2 диаметра зубка, а венцы выполнены с чередованием увеличенного и уменьшенного шага зубков, при этом длина венца выбрана из того условия, что длина соответствуюшей кольцевой дорожки, увеличенная или уменьшенная на одну треть шага, кратна шагу расположения зубков.

Источники информации, 3S принятые во внимание при экспертизе

1. Максимов В. И. и др. Новые способы бурения скважин. Обзор института ВИЭМС, М., 1971, с. ЗЗ вЂ” 34.

2. Великий М. А. и др. Техника бурения скважин комбинированными способами. М., «Недра», 1977, с. 30.

840342

Б

5 б

Д

Фиг. 1

Фиг. Я

Составитель В. МахаеВа

Редактор Т. Киселева Техред А. Бойкас Корректор E. Рошко

Заказ 4709/45 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4