Скважинный гидромонитор для образования горизонтальных полостей

 

1. СКВАЖИННЫЙ ГИДРОМОНИТОР ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОЛОСТЕЙ, включающий став, шарнирно соединенный со стволом с насадкой , выполненным из отдельных секций труб соединенных одна с другой посредством шарниров с одной степенью свободы, и снабженным ограничителями поворота секций труб относительно продольной оси более 90 и более 180°, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидродобычи путем увеличения длины горизонтальных полостей при одновременном увеличении радиуса выемки полезного ископаемого , концевые части секций труб загнуты относительно соответствующих им средних прямолинейных частей навстречу одна другой в плоскости, перпендикулярной осям вращения шарниров, а головная часть ствола снабжена сообщенными с его полостью реактивными подающими и разворачивающей насадками с перекрывающими элементами.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(58 Е 21 С 45/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3350763/22-03 (22) 04.11.81 (46) 07.12.83. Бюл. № 45 (72) В. П. Петренко (53) 622.234.5 (088.8) (56) 1. Аренс В. Ж. и др. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых.

М., «Недра», 1980, с. 107.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3293941/03, кл. Е 21 С 45/00, 1981 (54) (57) 1. СКВАЖИННЫИ" ГИДРОМОНИТОР ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОЛОСТЕЛ, включающий став, шарнирно соединенный со стволом с насадкой, выполненным из отдельных секций труб, соединенных одна с другой посредством

„„SU„„1059186 A шарниров с одной степенью свободы, и снабженным ограничителями поворота секций труб относительно продольной оси более

90 и более 180, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гидродобычи путем увеличения длины горизонтальных полостей при одновременном увеличении радиуса выемки полезного ископаемого, концевые части секций труб загнуты относительно соответствующих им средних прямолинейных частей навстречу одна другой в плоскости, перпендикулярной осям вращения шарниров, а головная часть ствола снабжена сообщенными с его полостью реактивными подающими и разворачивающей насадками с перекрывающими элементами.

1059186

2. Гидромонитор по п. 1, отличающийся тем, что реактивные подающая и разворачиваюшая насадки снабжены гидроцилиндрами с поршнями-штоками и втулками с пружинами, перекрывающие элементы выполнены в виде заслонок, кинематически

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для скважинной гидродобычи полезйых ископаемых.

Известен скважинный гидромонитор для образования горизонтальных полостей с применением телескопического ствола, который состоит из вертикального става труб, нижнего поворотного колеса, поворотного механизма, троссов управления с лебедкой, телескопического ствола, выполненного из нескольких звеньев и насадки (1).

Недостатком известного устройства является ограниченная длина развижки телескопа, большие потери давления в телескопическом стволе из-за малого сечения головного звена, кроме того, телескопический ствол не надежен в работе, так как при деформации одного из звеньев от обрушения пород или при зацеплении конца ствола при работе за неразрушенный выступ породы не удается с помошью каната сдвинуть. звенья телескопического ствола и из- 2О влечь его из скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является скважинный гидромонитор для образования горизонтальных полостей, включающий став, шарнирно соединенный со стволом с насадкой, выполненным из отдельных секций труб соединенных одна с другой посредством шарниров с одной степенью свободы, и снабженным ограничителями поворота секций труб относительно продольной оси более

90 и более 180 (2).

Недостатком известного устройства является недостаточно большая длина вымываемых полостей и недостаточный объем вымыва полезных ископаемых вследствие небольшого радиуса выемки его.

Целью изобретения является повышение эффективности гидродобычи путем увеличения длины горизонтальных полостей при одновременном увеличении радиуса выемки полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем став, шарнирно соединенный со стволом с насадкой, выполненным из отдельных секций труб, соединенных одна с другой посредством шарсоединенных с поршнями-штоками гидроцилиндров, при этом поршневые полости гидроцилиндров сообшены каналами с полостью ствола гидромонитора, а в штоковых полостях размешены втулки с пружинами. ниров с одной степенью свободы, и снабженным ограничителями поворота секций труб относительно продольной оси более

90 и более 180, концевые части секций труб относительно соответствующих им средних прямолинейных частей навстречу одна другой в полости, перпендикулярной осям врашения шарниров, а головная часть ствола снабжена сообшенными с его полостью реактивными подающими и разворачиваюшей насадками с пересекающими элементами.

Кроме того, реактивные пода юшая и разворачивающая йасадки снабжены гидроцилиндрами с поршнями-штоками и втулками с пружинами, перекрываюшие элементы выполнены в виде заслонок, кинематически соединенных с поршнями-штоками гидроцилиндров при этом поршневые полости гидроцилиндров сообшены каналами с полостью ствола гидромонитора, а в штоковых полостях размещены втулки с пружинами.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2-вид А на фиг, 1; на фиг. 3 — гидромонитор, разрез; на фиг. 4— вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 — шарнирный став (вид В на фиг. 6); на фиг. 6 разрез à — Г на фиг. 5; на фиг, 7 — схема спуска устройства в скважину; на фиг.8, 9 — схема вывода гидромонитора в горизонтальное положение; на фиг. 10 — схема размыва горизонтальной полости.

Устройство состоит из жесткого секционного става 1, шарнирного ствола, секции 2 которого содержат среднюю прямолинейную часть 3 и расположенные под углом концевые части 4. Секции 2 соединены между собой шарнирами 5, расположенными Ilo взаимно параллельным осям

6. На шарнирах 5 имеются ограничители 7, препятствуюшие развороту смежных секций на угол более 180 и ограничители 8, не позволяющие развернуться одной секции относительно другой на угол более

90 в рабочем положении.

На головной части шарнирного става посредством шарнира 5 закреплен гидромонитор 9, который имеет головную часть

1059186

3 ствола 10 и расположенную под углом хвостовую часть 11. На прямолинейном участке ствола размещены врубовая насадка

12, разворачиваюшая насадка 13, выводящая гидромонитор в горизонтальное положение, и падающие насадки 14, предназначенные для. оконтуривания образуемой полости и подачи шарнирного става с гидромонитором на забой. Насадка 13 выключается из работы перекрывающей заслонкой 15, управляемой гидроцилиндром 16 с помощью воды, которая по каналу 17 поступает в поршневую полость 18 гидроцилиндра и воздействует на поршень-шток

19, соединенный с перекрываюшей заслонкой 15. В штоковой полости 20 находится пружина 21, усилие поджатия которой регулируется резьбовой втулкой 22. В исходном положении насадка 13 открыта, а пружина 21 гидроцилиндра 16 отрегулирована таким образом, чтобы насадка перекрывалась при давлении воды в стволе гидромонитора, например 30 ат.

Насадка 14 закрывается перекрывающей заслонкой 23, управляемой гидроцилиндром 24 с помощью жидкости, поступающей по каналу 25 в поршневую полость

26 гидроцилиндра и воздействуюшей на поршень-шток 27, соединенный с перекрывающей заслонкой 23. B штоковой полости 28 находится пружина 29, усилие поджатия которой регулируется резьбовой втулкой 30. В исходном положении насадки 14 открыты, поскольку пружины 29 отрегулированы таким образом, чтобы насадки перекрылись при давлении, например 40 ат.

На гидромониторе установлены лыжи

31 и 32 для предохранения насадок соответственно 13 и 14 от механического повреждения.

Устройство работает следуюгцим образом.

Обычным способом устройство вводят в скважину 33 (фиг. 7) . В гидромониторе

9 поддерживают давление, например до

30 ат, благодаря чему в работе находятся все насадки: 12 — 14. В результате этого врубовая насадка 12 разрушает массив вдоль оси гидромонитора, насадки 14 оконтуривают выступ 34 в обратном направлении сверху над гидромонитором, а в результате работы насадки 13, установленной под прямым углом, гидромонитор начинает отклоняться от оси скважины реактивной силой, повора1иваясь относительно шарнира 5 на угол 90 до совмещения ограничителей 8 (фи г. 8) .

После вывода гидромонитора в горизонтальное положение жесткий секционный став 1 опускают вниз до упора ствола гидромонитора 9 в почву полости 35 (фиг. 9). Затем повышают давление воды в гидромониторе, например более 40 ат, в результате чего давление воды на поршеньшток 19 и 27 станет больше усилия пружин соответственно 21 и 29, из-за чего они пе4 редвинут перекрывающие заслонки соответственно 15 и 23 и закроют соответствующие насадки 13 и 14, а в работе останется одна врубовая насадка 12, которая будет образовывать полость 36, перпендикулярную оси скважины (фиг. 10).

При движении воды по гидромопитору

9 в результате того, что головная часть ствола 10 расположена под углом к хвостовой части 11, возникает реактивный крутящий момен г M. равный произведению усилия реакции струи воды Р, на плечо

L (фиг. 3), который будет прижимать головную часть ствола 10 гидромонитора к почве образованной полости 36 и удерживать его в этом положении (фиг. 10).

По мере образования полости на следуюшую заходку давление в гидромониторе создают, йапример 35 ат, что приводит к включению насадок 14, реактивная сила от работы KQTQpblx с одновременной подачей жесткого секционного става

1 обеспечивают передвижение за забоем гидромонитора 9 и первой секции шарнирного става. Прп этом первая секция шарнирного става развернется от вертикали относительно шарнира 5, который будет скользить по кровле сопряжения скважины с образованной полостью и займет промежуточное положение 11. После полного выдвижения первой секции шарнирного става в образованную полость опускают жесткий секционный став 1 в скважину до тех пор, пока первая секция не расположится на почве образованной полости.

После образования очередной заходки полости давление ьоды снижают, например до 35 ат, что приводит к включению насадок 14, создающих реактивное усилие подачи на забой. Одновремешю осуществляют подачу вниз жесткого секционного става 1, в резу "IbTBTc чего гидромонитор 9, первая и вторая секции шарнирного става перемещаются по образованной полости к забою. Аналогичным образом осуществляется дальнейшее образование полости и передвижение в ней остальных секций шарнирного става до полного выдвижения всех секций.

Извлечение устройства производится обычным способом с помощью подъема вверх жесткого секционного става, при этом подача воды прскрагцается. В резуль тате движения жесткого секционного става вверх шарниры 5 секций шарнирного става прижимаются к кровле образованной полости и скользят по ней.

Предложенный скважинный гидромонитор предусмотрено использовать при скважинной гидродобыче полезных ископаемых с образованием увеличенного радиуса выемки полезного ископаемого относительно пробуренной скважины при камерной системе разработки или при сплошной системе разработки с образованием

1059186 горизонтальных полостей, перпендикулярных оси скважины.

Устройство позволяет сократить продольность подготовительного периода, включая бурение скважин, снизить затраты и трудоемкость работ, что позволит увеличить удельную добычу полезного ископаемого с одной скважины и повысить коэффициент извлечения полезного ископаемого при камерной системе разработки, а также применить сплошную систему разработки с наиболее высоким коэффициентом извлечения полезного ископаемого и плавной посадкой кровли.

1059186

1059186

Составитель Н. Руденко

Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор В. Гирянк

Заказ 9779/34 Тираж 603 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