Устройство для удаления воды из скважин

 

Изобретение относится к горному делу,а именно к технологии осушения взрывных скважин на карьерах, преимущественно в слабоустойчивых породах и районах вечной мерзлоты. Цель изобретения - упрощение изготовления и обслуживания, а также увеличение полноты осушения. Устр-во включает эластичную оболочку 1 со (Л со СХ) О5 00 Фиг. 7

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1318687 А1 (51) 4 Е 21 С 37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3976276/22-03 (22) 30.09.85 (46) 23.06,87. Бюл. В 23 (71) Донецкий филиал Научно-исследовательского горно-рудного института (72) Е.А.Тихомиров, И.В.Андрющенко, Т.Н.Якименко и В.В.Супиталов (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NF 735772, кл. Е 21 С 37/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР у 402659, кл. E 21 С 37/00, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВОДЫ ИЗ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горному делу,а именно к технологии осушения взрывных скважин на карьерах, преимущественно в слабоустойчивых породах и районах вечной мерзлоты.

Цель изобретения — упрощение изготовления и обслуживания, а также увеличение полноты осушения. Устр-во включает эластичную оболочку 1 со

Фиг.7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

1318687 ступенчатым изменением эластичности в донной час.ти. На ее входе установлен обратный клапан (К) 7 в виде лепестков, расположенных внутри оболочки 1 и охваченных эластичной втулкой 8. Вход в оболочки 1 выполнен с конической выемкой. Со стороны К 7 в выполненных в оболочке 1 приливах шарнирно закреплены серьги 11. В нижней части оболочка 1 сочленена с дном 4,в котором установлен выходной

К 5. В обводненную скважину 2 опускают оболочку t из которой удален воздух. В выемку оболочки 1 вставляется штуцер (Ш) 13. При вдвигании

Изобретение относится к горному делу,а именно к технике и технологии осушения взрывных скважин на карьерах, преимущественно в слабоустойчивых породах и районах вечной мерзлоты.

Цель изобретения — упрощение изготовления, обслуживания, а также увеличение полноты осушения.

На фиг. 1 показана скважина,снаряженная устройством, разрез; на фиг. 2 — верхняя часть эластичной оболочки и штуцер для подачи сжатого воздуха.; на фиг. 3 — эластичная оболочка, вид сверху.

Устройством для удаления воды из скважин (фиг. 1) состоит из эластичной, например резиновой, цилиндрической оболочки 1, которую помещают в скважину 2, заполненную водой З,эластичная цилиндрическая оболочка 1 в нижней своей части сочленена с дном

4, в котором установлен регулируемый предохранительный клапан 5. Оболочка 1 крепится к дну 4 обжимным кольцом

6. Верхняя внутренняя часть эластичной цилиндрической оболочки 1 представляет собой обратный клапан 7 лепесткового типа, на который надевается эластичная (например, резиновая) втулка 8 (фиг. 2). В приливы 9 наружной верхней части оболочки 1 вставлены металлические втулки 10,сквозь которые продеты серьги 11. В центре

Ш 13 лепестки К 7 расходятся и пропускают его. Серьгами 11 IH 13 крепится к оболочке 1. Затем по Ш 13 подают воздух. Деформация оболочки 1 начинается снизу вверх, перекрывая все сечение скважины 2 в нижней ее части

I и с ростом давления продолжается до тех пор, пока вся вода не будет вытеснена из скважины 2. С ростом давления открывается К 5 и воздух, выходя из оболочки 1 и К 5 в скважину, вытесняет оставшуюся воду. Затем Ш

13 извлекается, а лепестки К 7 сходятся, препятствуя выходу воздуха из оболочки 1. 4 з.п. ф-лы, 3 ил. верхней части оболочки 1 выполнена коническая выемка 12, в которую может вставляться штуцер 13 с крючками

14, штуцер 13 сочленен со шлангом 15, 5 который вторым своим концом соединя- ется с воздухосборником компрессора (не показан). Эластичная цилиндрическая оболочка 1 в нижней своей части (около 1/15-1/5 своей длины) выполнена со ступенчатым увеличением эластичности. Пределы повышенной эластичности выбраны экспериментально на небольших моделях . Если длина участка повышенной эластичности мень

15 ше 1/15 длины оболочки, то эластичность нижней части получается недостаточной и возникает опасность начала деформации эластичной оболочки от верхней части к нижней, а если более

1/5, то эластичность нижней части слишком большая, и при наличии случайных складок в средней части оболочки возникает опасность, что оболочка 1 начнет деформироваться от верхней части к нижней. В простейшем случае (фиг. 1) повышенная эластичность нижней части оболочки 1 достигается ступенчатым уменьшением толщи.

30 ны стенок оболочки l или же в нижней части может использоваться более эластичный тип резины, который приклеивается или привулканизируется к более жесткой резине средней части устройства.

1318687

Устройство работает следующим об,разом. !

В скважину 2, заполненную водой

3, опускают оболочку 1 в состоянии, когда из нее удален воздух. Дно 4 служит грузом, ускоряющим потопляемость устройства. Затем в коническую выемку 12 вставляется штуцер 13, вдвигается внутрь оболочки 1 и крепится к ней серьгами 11, которые набрасываются на крючки 14. При вдвигании штуцера 13 внутрь оболочки 1 лепестки обратного клапан 7 расходятся эа счет растяжения эластичной втулки 8 и свободно пропускают штуцер 13 внутрь оболочки. Посредством шланга 15 по штуцеру 13 воздух от компрессора подается внутрь оболочки 1 ° В силу того, что наиболее эластичная часть оболочки 1 находится у забоя скважины 2, деформация эластичной оболочки 1 под действием сжатого воздуха начнется также от забоя, перекрывая все сечение скважины 2 в нижней ее части. С ростом давления деформация эластичной оболочки 1 продолжается снизу вверх,, вытесняя воду 3 из скважины 2 до тех пор, пока вся вода 3 не удалится эа пределы скважины 2 по кольцевому зазору между стенками эластичной обо лочки (еще не деформированными) и скважины 2. С дальнейшим ростом давления открывается предохранительный клапан 5 в дне 4, настроенный на соответствующее давление. Воздух, выходя через эластичную оболочку

1 и предохранительный клапан 5 в скважину 2, вытесняет воду из объема скважины 2, не занятой оболочкой

1, в трещины, после чего штуцер 13 извлекается из оболочки. При этом под действием эластичной втулки 8 лепестки обратного клапан 7 сходят-. ся, препятствуя выходу воздуха из ,оболочки 1.

Для работы с данным устройством необходима компрессорная станция,. которая может быть смонтирована,например, на шасси автомобиля средней грузоподъемности.

Предлагается следующая технология осушения скважин. В неустойчивых породах, а также на блоках с проточной водой или в районах вечной мерзлоты осушение производят вслед за бурением скважины с возможно меньшим промежутком времени. После вытесне-. ния воды из скважины устройство остается в ней, следовательно, нужно столько таких устройств, сколько скважин во взрываемом блоке. Оболочка 1, прижатая к стенкам скважины 2, не дает воэможности им обрушиться ,и препятствует заклиниванию нижней части скважины. В районах вечной мерзлоты оболочка 1, прижатая к стенкам скважины, препятствует попаданию в скважину воды, а также резко сокращает конвекцию воздуха в скважине,что, в свою очередь, затрудняет оттаивание мерзлоты у устья скважины.

f5

После бурения запланированного ко личества скважин и их осушения присту пают к заряжанию скважин на блоке,для чего последовательно извлекают устройства из каждой скважины, посредством введения кусочка трубы в коническую выемку 12 и далее в оболочку 1, при этом раскрывается лепестковый обратный клапан 7, воздух выходит из оболочки и ее извлекают из скважины посредством, например, лебедки,установленной на автомобиле. Так как в районах вечной мерзлоты есть опасность примерзания оболочки к стенкам скважины, оболочку перед спуском в скважину смазывают незамерзающим составом,например солидолом, отработан1. ным маслом и т.п.

Заряжание производят на некотором удалении с помощью обычной механизации — зарядных и забоечных машин, используя при этом неводоустойчивые

ВВ. Применение подобных устройств только для откачки воды, когда оболочку 1 последовательно вставляют в скважину, откачивают ей воду и переносят на следующую скважину и т.д. неэффективно, так как для этих целей созданы более производительные машины — без оболочек.

Способ откачки воды заключается в том, что на дно скважины подают порцию пены поверхностно-активного вещества — сульфанола, а затем под пену производят подачу сжатого воздуха. Пена препятствует перемешиванию сжатого воздуха и воды и играет роль поршня, которым из скважины выталкивается вода. Преимуществом известного способа воды по сравнению с предлагаемым является отсутствие оболочки, однако этот способ не решает вопроса осушения скважин в неустойчивых породах и не предотвраща1318687 ет замерзание скважин в районах вечной мерзлоты.

Производительность труда по откачке воды из скважины по предложенной технологии высота и определяется не техническими возможностями, а организацией работы. Чистое время откачки воды иэ одной скважины определяется иэ соотношения

t = —. мин, Я где V — объем скважины, м ;

Ч вЂ” расход воздуха компрессора, м /мин.

70 з где D — диаметр скважины, м;

L — глубина скважины„ м, 4 Ч

При бурении скважин станком СБШ250 D = 0,3 м. Приняв высоту уступа

10 м, имеем L 12 м (с учетом перебура). Приняв производительность компрессора 9 м /мин, имеем — О, 1 мин.

Так как воздух в эластичной оболочке находится при избыточном давлении в 2-2,5 атм, то время откачки увеличится в 2-2,5 раза, т.е. составит 0,2-0,25 мин.

Более продолжительное время занимает снаряжение скважины устройством. С учетом времени переезда от скважины к скважине, времени снаряжения скважины устройством и времени откачки воды предполагается, что все операции займут 10 мин. Так как предполагается, что осушение и изоляция скважин должны производиться после бурения очередной скважины, то это обстоятельство будет сдерживать производительность откачки и изоляции ввиду того, что время бурения одной скважины гораздо больше времени откачки.

Так как бурение на карьерах обыч. но производится сразу на нескольких блоках, то целесообразно откачку воды и изоляцию скважин производить группами по 5-7 штук.Машина с компрессорной установкой подъезжает к станку, водитель машины„ являющийся одновременно оператором компрессорной установки, запускает компрессор. В это время помощник машиниста бурового станка опускает оболочку

Вторая технология предпочтительнее, так как в этом случае не требуется приобретение компрессорной установки и привлечения дополнительного количества рабочих для осушения скважин.

Извлечение предлагаемого устройства иэ скважин перед заряжанием в скважину и вставляет штуцер в оболочку. После заполнения оболочкой объема скважины помощник машиниста бурового станка извлекает штуцер иэ оболочки и с компрессорной установкой переезжает на другую скважину, где все операции повторяются. После осушения группы скважин машина с компрессорной установкой переезжает

10 на другой обуриваемый блок, где помощником машиниста второго бурового станка осушается и изолируется следующая группа скважин и т.д. В этом случае изоляция и осушение сква15 жин не сдерживаются буровыми работами, а в смену осушается столько скважин, сколько их пробурят. Начало и конец смены водителя-оператора компрессорной установки целесообразно сдвинуть1

20 на 1-1,5 ч по отношению к началу и концу смены бурового участка.

При бурении в неустойчивых породах или при очень быстром замерзании скважин в районах вечной мерзло25 ты может быть предложена другая органиэация работ. В начале смены на все буровые станки доставляются оболонки в свернутом виде (эта операция может совмещаться с доставкой на

30 станки долот). После бурения первой скважины машинист бурового станка переезжает на вторую, в это время помощник машиниста вставляет оболочку в скважину. Переехав на новую

35 скважину, машинист горизонтирует станок и приступает к бурению следующей скважины, а помощник машиниста вставляет в оболочку штуцер, соединенный с пневмосистемой бурового станка, 40 и производит откачку и изоляцию скважины. Так как современные станки шарошечного бурения оборудованы мощными компрессорными установками роизводительностью 18-25 м /мин, и

45,так как в начале бурения скважины

1 ,такой высокий расход воздуха не нужен,а чистое время откачки весьма мало, то такая совмещенная технология откачки и бурения не снизит лроизво5D дительность бурения.

1318687

7 потребует привлечения двух человек и автомобиля небольшой грузоподъемности, обрудованного лебедкой. Один человек выпускает воздух из оболочки. путем вставления в обратный клапан кусочка трубы и прицепляет канат лебедки к серьгам 11, за которые устройство извлекается из скважины.

Затем устройство укладывается на зем" ле и скатывается.Так как обратный кла- 10 пан лепесткового типа 7 раскрыт введенной в него трубой, воздух при скатывании свободно выходит из оболочки и она подготавливается к повторному использованию. Скатанную оболоч- 15 ку загружают в автомобиль и переезжают на другую скважину, где все операции повторяются. Время извлечения устройства составит порядка

5-7 мин. Так как время заряжания 20 скважины больше времени извлечения устройства, то такая технология не будет сдерживать производительность взрывного участка.

-Технология откачки воды иэ скважин с использованием предлагаемого устройства позволяет в неустойчивых породах и в районах вечной мерзлоты отказаться от повторного бурения и чистки скважин, а также дает возмож- 30 ность применять неводоустойчивое ВВ и в этих условиях.

Применение предлагаемых устройств по указанной технологии может оказаться полезным в устойчивых породах, так как в этом случае появляется возможность проводить буровые работы с меньшей зависимостью от взрывных, появляется возможность бурения скважин впрок, можно держать 40

8 резервный, полностью обуренный блок, или, выполнив большой объем бурения на одном карьере, перебросить буровую технику на другой, что может привести к сокращению потребного количества буровых станков, особенно в условиях близко расположенных и небольших по производительности карьеров.

Формула изобретения

1. Устройство для удаления воды иэ скважин, включающее эластичную оболочку с изменяющейся эластичностью, на входе в которую установлен обратный клапан, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения изготовления, эластичная оболочка выполнена со ступенчатым изменением эластичности в донной части.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е. с я тем, что, с целью полноты осушения, оно снабжено выходным клапаном.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что обратный клапан выполнен в виде лепестков, расположенных внутри оболочки, охваченных эластичной втулкой.

4. Устройство по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения обслуживания, эластичная оболочка со стороны обратного клапана выполнена с приливами,в которых шарнирно закреплены серьги.

5. Устройство по пп. 1 — 4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что вход в эластичную оболочку выполнен с конической выемкой.

1318687 4

В

Составитель А.Монастыршин

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Т.Колб

Редактор А.Козориз

2486/26 Тираж 454

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4