Способ бурения горных пород

Способ бурения горных пород

Иллюстрации

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