Устройство для бурения восстающих скважин

 

Изобретение относится к машинам для угольной пром-ти и м.б. использовано для бурения дегазационных и других скважин на крутых выбросоопасных пластах угля, характеризуюпцтхся малой механической прочностью. Цель изобретения - повьшение эффективности бурения путем снижения энергозатрат . Устройство включает механизм подачи с полым буровым ставом (БС) 3, имеющим турбинное колесо и буровую головку (БГ) с симметрично закрепленными на ней ножами 5. При этом БГ имеет соосную с БС 3 нижнюю секцию и связанную с ней эластичную верхнюю секцию 1 с куполообразным, обращенным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧВСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5И4Е 2 Р 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4091918/22-03 (22) 10.07.86 (46) 30.01.88. Бюл. В 4 (75) В.И.Завертнев (53) 624.131.34 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 111828, кл. Е 21 D 1/06, 1955.

Авторское свидетельство СССР

В 477232, кл. Е 21 D 3/00, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к машинам для угольной пром-ти и м.б. использовано для бурения дегазационных и других скважин на крутых выбросоопасных пластах угля, характеризующихся малой механической прочностью. Цель изобретения — повьппение эффективности бурения путем снижения энергозатрат. Устройство включает механизм подачи с полым буровым ставом (БС) 3, имеющим турбинное колесо и буровую головку (БГ) с симметрично закрепленными на ней ножами 5. При этом БГ имеет соосную с БС 3 нижнюю секцию и связанную с ней эластичную верхнюю секцию 1 с куполообразным, обращенным

1370247

15 к забою основанием. На нем концентрично размещены зубки 9 и между ними радиально расположены отверстия в виде прорезей 10. В центре основания выполнено дополнительное отверстие 7 в форме усеченного конуса. В полости

БГ размещен рабочий элемент, закрепленный на конце БС 3 и выполненный в виде турбинного колеса 15 с наклонно установленными и направленными на

Изобретение относится к машинам для угольной промьппленности и может быть использовано для бурения восстающих дегазационных и других скважин на крутых выбросоопасных пластах угля, характеризующихся малой механической прочностью.

Цель изобретения — повышение эффективности путем снижения энергозатрат.

На фиг. 1 представлено .предлагаемое устройство для бурения во< ающих скважин, общий вид; на фиг. 2 верхняя секция буровой головки, вид сбоку; на фиг. 3 — то же, вид со стороны забоя.

Устройство включает выполненную в форме усеченного конуса невращающуюся буровую головку, состоящую из верхней 1 и нижней 2 жестко связанных между собой секций, невращающийся буровой став 3 с турбинным колесом 4, ножи 5, закрепленные на буровой головке, и механизм подачи бурового става (не показан);

Верхняя секция 1 буровой головки выполнена эластичной и имеет куполообразное, обращенное к забою основание 6, в центре которого выполнено отверстие 7. На куполообразном основании 6 в держателях 8 закреплены концентрически размещенные зубки 9, а также выполнены прорези 10, повышающие эластичность основания. В конусной части верхней секции 1 имеются отверстия 11. Нижняя секция 2 буровой головки закреплена с возможностью ограниченного осевого перемещения на буровом ставе 3 и имеет выступы, к которым на осях присоединены основание секции 1 соплами 16. Колесо

15 установлено с воэможностью вращения и гидравлически связано с БС 3.

Энергоноситель поступает в турбинное колесо БС 3 и, вырываясь из сопл 16, вращает колесо, которое ударяет в основание секции 1. На нем образуется волна. Зубки 9, расположенные на ее гребне, подаются на забой, разрушая его. 2 э.п. ф-лы, 3 ил. ножи 5, выполненные в виде рычагов.

Рычаги шарнирно закреплены на нижней секции 2 и установлены с возможностью взаимодействия верхними породораэрушающими концами 12 с верхней секцией 1 буровой головки, а нижними концами 13 — с упором 14 на буровом ставе 3. На конце бурового става, выходящем в полость буровой головки, закреплено с возможностью вращения турбинное колесо 15 с соплами 16.

Сопла 16 установлены с наклоном в одну сторону и направлены на основание 6 верхней секции 1 буровой головки. Турбинное колесо 15 гидравлически связано с буровым ставом 3, который выполнен полым.

Устройство для бурения восстающих скважин работает следующим образом.

Энергоноситель (сжатый воздух или вода) поступает через буровой став 3 в турбинное колесо 4 и, вырываясь иэ сопел 16 струями, реактивной силой вращает турбинное колесо 4 и ударяет в куполообразное основание эластичной верхней секции 1 буровой головки, растягивая ее пропорционально давлению энергоносителя, образует на поверхности основания 6 по его диаметру вращающуюся волну, подавая зубки 9, расположенные на ее гребне, на забой, разрушая его. Таким образом, куполообразное основание буровой головки работает как волновая шарошка. Частота вращения волны, равная высоте вращения турбинного колеса 4, пропорциональна давлению энергоносителя и углу наклона сопел 16. За один оборот волны зубки 9 дважды подаются на забой.

0247

3 137

Вследствие того, что верхняя секция 1 буровой головки выполнена эластичной, она деформируется струями энергоносителя и принимает форму эллипса, несколько растягиваясь в направлении одного из диаметров (а б) скважины — по линии максимального давления, развиваемого ударами струй, и сжимаясь по другому диаметру (в г), где давление минимально.

Во время рабочего хода буровой головки нижние концы 13 ножей 5 фиксируются упором 14, а верхние концы

12 опираются на породные целики. Ножи 5 имеют малый угол резания, воспринимают усилие подачи и исключают заклинивание буровой головки в скважине.

Основная часть отработанного энергоносителя уходит нз буровой головки в атмосферу через боковые отверстия

11, меньшая часть — через центральное отверстие 7, удаляя буровую мелочь ив забоя скважины.

Зубки 9 вставляют в держатели и располагают концентрически на основании 6. Гнезда в держателях под зубки 9 выполнены конусообразными, что обеспечивает надежность крепления зубков. Подачу буровой головки на забой скважины и извлечение ее из скважины осуществляют механизмом подачи, расположенным на штреке, и буровым ставом 3, к верхнему концу которого крепится буровая головка. Нижний конец бурового става, закрепленный в механизме подачи, посредством гибкого шланга подсоединяется к магистральному воздуховоду на штреке. Так как буровой став 3 не передает вращающего момента, то соединение отдельных труб бурового става может производиться посредством безреэьбового соединения.

В случае зажатия зубков 9 буровой головки в скважине во время опускания ее на штрек, буровой став 3 с упором 14, опускаясь, освобождает нижние концы 13 ножей 5, которые, 10

15 г

50 поворачиваясь на осях, сжимают верхнюю эластичную секцию 1 буровой головки, уменьшая ее диаметр.

Формула изобретения.

1. Устройство для бурения восстающих скважин, включающее механизм подачи с буровым ставом, буровую головку с симметрично закрепленными на ней ножами, имеющую нижнюю соосную с буровым ставом секцию и связанную с нижней верхнюю секцию с куполообразным, обращенным к забою основанием с концентрически размещенными на нем зубками и радиально расположенными между зубками отверстиями и размещенный в полости буровой головки рабочий элемент, закрепленный на конце бурового става, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем снижения энергозатрат, верхняя секция буровой головки выполнена эластичной с дополнительным отверстием в центре куполообразного основания и в форме усеченного конуса, рабочий элемент выполнен в виде турбинного колеса с наклонно установленными и направленными на основание соплами, а буровой став — полым, при этом турбинное колесо установлено с воэможностью вращения и гидравлически связано с буровым ставом.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что буровая головка установленва с возможностью ограниченного осевого перемещения на буровом ставе, который имеет упор, а ножи выПолнены в виде рычагов и шарнирно закреплены на нижней секции буровой головки с воэможностью взаимодействия верхних концов рычагов с верхней секцией, а нижних концов рычагов — с упорами.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что отверстия в куполообразном основании верхней секции буровой головки выполнены в виде прорезей.

1370247

Чп

Фис. 2

Фие. Ю

Составитель В.Чуносов

Редактор Т.Парфенова Техред И.Верес Корректор И. Муска

Заказ 383/29

Тирам 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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