Способ бурения горных пород

Иллюстрации

Способ бурения горных пород (патент 899887)
Способ бурения горных пород (патент 899887)
Способ бурения горных пород (патент 899887)
Способ бурения горных пород (патент 899887)
Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 140280 (21) 2882288/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликдвано 230182. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 230182

Р )М К„з

Е 21 С 1/06

Е 21 С 1/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 622. 233.4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A P Черненко и В.А. Черненко

)

Научно-исследовательский горнорудный институт Министерства черной металлургии Украинской CCP (71 ) 3 а яв итель (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение касается способа бурения горных пород с помощью ударного породоразрушающего инструмента.

Известен способ ударно-вращательного бурения, согласно которому внедрение породоразрушающегося инструмента в породу происходит под одновременным действием осевой нагрузки, ударов и непрерывного вращения в одном направлении. При этом разрушение породы происходит в результате напря-. жения сжатия под инструментом при ударах и частичного скалывания при вращении (1).

Однако этот процесс бурения сопровождается большими знергозатратами, вызванными в результате разруше.ния породы при деформации и разрушении ее сжатием. Кроме того, при этом способе бурения происходит переизмельчение породы и образуется мелкий шлам, трудно поглошаемый пылеулавливающими средствами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ бурения горных пород, в соответствии с которым породораэрушающий ин струмент перемещают в осевом направлении и ему одновременно сообщают осевые удары и возвратно-поворотные движения вокруг оси (2).

Известная технология бурения предусматривает повороты инструмента произвольно без привязки во времени нанесения удара. Поэтому поворот инструмента в обратном направлении может происходить при любом его положении. Это приводит к повышению энергоемкости разрушения породы и снижению скорости бурения.

Цель изобретения — повышение скорости бурения и снижение энергозатрат процесса бурения путем увеличения размеров скалываемых частиц породы °

Эта цель достигается тем, что поворот инструмента в обратном направлении осуществляют во время каждого осевого удара.

При этом инструмент в обратном направлении поворачивают на угол, меньший угла поворота в прямом направлении.

На фиг. 1-4 показаны этапы процесса разрушения породы в соответствии с предлагаемым способом; на фиг.5 инструмент, используемый для реализации способа; на фиг. 6 — разрез

А-А на фиг. 5.

899887

Предлагаемый способ бурения горных пород осуществляется следующим образом.

Во время бурения породораэрушающий инструмент 1 повсрачивают по часовой стрелке и наносят им удары по верхнему основанию 2 уступа 3 забоя скважины (фиг. 1) . При нанесении удара инструмент. 1 входит в соприкосновение с горной породой.

В момент соприкосновения инструмента 1 с породой его вращение прекращается из-эа.возникшего сопротивления.

Во время внедрения инструмента..

1 в породу осуществляют его поворот против часовой стрелки на угол, меньший по величине угла, на который был 5 он повернут при первоначальном его вращении по часовой стрелке в промежутке между осевыми ударами (фиг.2) .

При внедрении инструмента 1 в породу и повороте его против часовой стрелки осуществляется скол породы в сторону нижнего основания 4 уступа 3 (фиг. 3) . За счет неполного использования энергии удара, происходит отскок инструмента 1 от забоя скважины и поворот его по часовой стрелке (фиг. 4), далее цикл повторяется.

При вышеописанном способе бурения в породе наряду с напряжениями сжатия возникают напряжения сдвига, благодаря которым частицы 5 (фиг. 3) 30 складываются в сторону нижнего основания 4 уступа 3 ° B результате соз дания напряжения сдвига в сторону свободной поверхности 6 (фиг. 1) уступа 3 отрыв частиц породы от мас- 35 сива происходит с меньшим усилием, что позволяет бурить шпуры и скважины с меньшими затратами энергии и большей скоростью.

Предлагаемый способ может быть 4О реализован, например, с помощью инструмента, представленного на фиг. 5 и 6.

Инструмент имеет цилиндр 7, в котором размещены с возможностью осевого перемещения ударный поршень 8 и хвостовик 9 коронки 10. На хвостовике 9 выполнены наклонные шлицы 11, входящие в зацепление с наклоннымй шлицами 12, выполненными на внутренней стороне цилиндра 7. Коронка 10 зО удерживается в цилиндре 7 шпонкой 13, входящей в паз ее хвостовика 9.

Бурение осуществляется следующим образом. При работе инструмента цилиндр 7 вращается по часовой стрелке. В момент удара поршня 8 по хвостовику 9 коронки. 10 она перемещается в осевом направлении к забою скважины и одновременно поворачивается за счет наклонных шлицов 11 и 12 против часовой стрелки. При этом поворот коронки 10 осуществляется на угол, меньший угла, полученного при вращении цилиндра 7 между двумя осевыми ударами. Возвращается коронка 10 в исходное положение за счет отскока, а затем процесс повторяется.

Размеры выбуриваемых частиц породы при использовании предлагаемого способа оказались в 4-6 раз больше по сравнению с частицами, выбуриваемыми известным ударно-вращательным способом. Это говорит о том, что энергия при бурении меньше тратится на излишнее измельчение выбуренных частиц породы и она в большей степени расходуется непосредственно на процесс бурения скважины.

Формула изобретения

1. Способ бурения горных пород, в соответствии с которым породораэрушающий инструмент "перемещают в осевом направлении и ему одновременно сообщают осевые удары и возвратноповоротные движения вокруг оси, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости бурения и снижения энергозатрат путем увеличения размеров скалываемых частиц породы, поворот инструмента в обратном направлении осуществляют во время каждого осевого удара.

2. Способ по. п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что инструмент в обратном направлении поворачивают на угол, меньший угла поворота в прямом направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов К.И. и др. Техника бурения. М., Недра, 1966, с. 12.

2 ° Патент СССР 9 419050, кл. Е 21 С 1/00, опублик. 1974.

899887

Составитель В. Левин

ТехредЛ.Пекарь КорректорМ. Шароши редактор В. Лазаренко

Заказ 12115/46

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ 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