Устройство для подачи цемента в буровую скважину для крепления пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для креплено горных пород в горных выработках. Цель - обеспечение повышения качества закрепления пород. Для этого на корпусе устройства закреплены механизм подачи крепежных штанг и механизм подачи связующего цементного материала (ЦМ) с трубой-питателем (ТП) и приспособлением для подачи ее в скважину. Механизм подачи связующего дополнительно снабжен чувствительным элементом-редукционным барабаном для контроля подачи в скважину и вывода из скважины ТП и взаимодействующими с ней приводными роликами /ПР/. Для установки в скважине без зазора ТП выполнена гибкой. Редукционный клапан соединен с ПР. При заполнении пространства между забоем скважины и наконечником ТП связующим ЦМ последний создает в скважине определенное давление подачи. Это давление создает выталкивающую силу на ТП, за счет чего ТП движется наружу в скважине благодаря взаимодействию выталкивающей силы и силы тяги приспособления для подачи. Для этого ПР освобождается от контакта с ТП и включают редукционный клапан, который пропускает текучую среду под давлением к приспособлению подачи ТП. Благодаря перемещению ТП давление ЦМ в скважине уменьшается. Уменьшается и давление в схеме приспособления подачи и ПР останавливает ТП в ее положении. 1 з.п.ф-лы, 18 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Е 21 D 20/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbiTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

G llHCAHNE 83O6P ETEHHFII .-. . =,,:-;.: "-, -",."„"„„.„,.

Н ПАТЕНТУ

1 (21) 3751 707/23-03 (22) 12. 06. 84 (31) 832124 (32) 13.06.83 (33) FI (46) 23.01.90. Бюл. Р 3 (71) Ой Тампелла АБ (РТ) (72) Онни Иссакайнен (РХ) (53) 622 ° 285.9(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 605978, кл. Е 21 D 21/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

9 889853, кл. Е 21 D 20/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ЦЕМЕНТА

В БУРОВУИ СКВАЖИНУ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для крепления горных пород в горных выработках.

Цель — обеспечение повышения качест.ва закрепления пород. Для этого на корпусе устр-ва закреплены механизм подачи крепежных штанг и механизм подачи связующего цементного материала (ПМ) с трубой-питателем (ТП) и приспособлением для подачи, ее в

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при креплении горных пород в горных выработках.

Целью изобретения является обеспечение повышения качества закрепления пород.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство для штангового крепления горних

„,Я0„„1538904 А 3

2 скважину. Механизм подачи связующего дополнительно снабжен чувствительным элементом — редукционным барабаном для контроля подачи в скважину н вывода из скважины ТП и взаимодействующими с ней приводными роликами (ПР) °

Для установки в скважине без зазора

ТП выполнена гибкой. Редукционный клапан соединен с ПР. При заполнении пространства между забоем скважины и наконечником ТП связующим ЦМ последний создает в скважине определенное давление подачи. Это давление создает выталкивающую силу на ТП, за счет чего ТП движется наружу в скважине благодаря воздействию выталкивающей силы и силы тяги приспособления для подачи. Для этого ПР освобождаются от контакта с ТП и включают редукционный клапан, который пропускает текучую среду под давлением к приспособлению подачи ТП. Благодаря перемещению ТП давление ЦМ в скважине уменьшается. Уменьшается и давление в схеме приспособления подачи и ПР останавливают ТП в ее положении .

I пород с подающим устройством для цементного материала, вид сбоку; на фиг. 3 — труба питателя, вид сбоку, на фиг. 4 — исполнительный механизм, вид сбоку, на фиг. 5 — разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 6 — опорное устройство, вид сбоку, на фиг. 7 — разрез Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 — разрез

В-В на фиг. 6, на фиг. 9-1 1 — первая, 1538904 вторая и третья схемы управления устройством подачи для цементного ма— териала соответственно, на 12-18 различные ступени производства работ предлагаемым устройством.

Устройство состоит из бурового механизма 1, механизма 2 для подачи штанги, кассеты 3 штанги и подающего механизма 4 для цементного материала.

Механизм 4 подачи имеет трубу 5 питателя, исполнительный механизм 6 и опорное устройство 7. Труба 5 питателя содержит жесткую трубу 8. К одноМу концу трубы прикреплено сопло 9, а к другому концу — гибкий рукав. Свободный конец рукава снабжен соедини| телем 10, при помощи которого рукав подключается к насосу 1 для заканчи— ! вания цементного материала в трубу

70 питателя.

Диаметр трубы питателя так соотнесен с диаметром буровой скважины, что проникновение цементного материа; ла в зазор между трубой питателя и горной породой требует большего дав1ления, чем давление подачи цементного материала. Следовательно, посред— ством непрерывнойподачи цементногома— териала вбуровую скважинуторец трубы подвергается воздействиюсилы, которая пропорциональна давлению подачи и вы— талкивает трубу наружу из скважины, когда пространство между забоем скважины на участке заполнения ее цементным материалом и наконечником 35 трубы питателя полностью заполнено цементным материалом.

Возможно использовать гибкий рукав вместо жесткой трубы 5 на переднем конце трубы питателя. Конец рукава может быть снабжен отдел"ным подающим соплом, которое может быть заменено при износе. При использова-нии гибкого рукава подающее сопло направляет рукав, когда он вводится в скважину.

Исполнительный механизм 6 имеет две рамных части 12 и 13, которые гибко крепятся одна к другой болтами 14. Два ролика 15 и 16 соо."вет — 50 ственно, имеющие параллельные оси, отделенные одна от другой промежутком, поворотно смонтированы на каждой рампой детали. Ролики установлены в частях оппозитно один другому и снабжены периферической канавкой

I так, что каждая роликовая пара. образует между роликами приводной зазор

17 для трубы 5. Приводной зазор имеет такой размер, что ролики прижаты к трубе с противоположных сторон.

Ролики 16,, смонтированные в нижней рамкой части, снабжены звездочками

18, поддерживающими цепь 19. Цепь проходит вокру!!г двойной звездочки 20, смонтированной на нижней рамной части, которая поддерживает приводную цепь

21, приводимую в движение мотором 22.

Следовательно,, мотор вращает ролики

16 в нижней рамноч части при помощи цепи .

Исполнительный механизм 6 поддерживается рамой 23 устройства для штангового крепления.

Опорное у-стройство 7 содержит опорную балку 24, прикрепленную параллельно к раме 23 устройства для штангового крепления. U — образные направляющие связи 25 закреплены на расстоянии одна от другой на той стороне опорной балки, которая обращена к раме 23. Направляющие связи имеют такой размер, что труба питателя может скользить через направляющие связи. Опорная балка поддерживается против исполнительного механизма 6 так, что направляющие связи коаксиальны с приводным зазором 17 исполнитель-. ного механизма 6. Расстояние между направляющими связями выбирается таким, что при использовании гибкого рукава в качестве трубы питателя рукав может противостоять усилию пода— чи без коробления. При использовании жесткой трубы в качестве трубы питателя одной направляющей связи достаточно по меньшей мере на расстоянии, контролируемом опорным устройством, когда связь установлена у переднего конца опорной балки.

Ьлагодаря описанной конструкции труба. 5 питателя подвижна относительно опорной балки вдоль направляющих связей, когда ролики 16 исполнительного механизма вращаются при помощи мотора. Труба питателя может таким образом механически проталкиваться в буровую скважину для подачи цементного материала и извлекаться наружу из скважины во время подачи цементного материала .

Когда рычаг клапана 26 управления для исполнительного механизма 6 толкается вперед„ масло под давлением течет в гидравлический мотор 22 исполнительного механизма 6, который

5 15 начинает вращать ролики 16 при помощи цепей так, что ролики толкают трубу 5 питателя в скважину. Когда труба питателя достигает забоя скважины, управляющий клапан возвращается в свое начальное положение так, что мотор останавливается.

Когда приводитсяв действиерычаг уп равляющего клапана 27 для подающего насоса 11 цементного материала, масло под давлением течет к гидравлическому мотору 28, который вращает насос так, что он начинает нагнетать цементный материал в трубу 5 питателя. Схема масла под давлением мотора 28 подключена через клапан 29 регулирования потока, клапан 30 понижения давления и двухстабильный распределительный клапан 31 к гидравлическому мотору 22 исполнительного механизма б. Клапан

30 обеспечивает поток текучей среды через клапан до тех пор, пока давление текучей среды в моторе 22 не увеличивается до величины, при которой исполнительный механизм 6 еще один не перемещает трубу питателя наружу из скважины, за счет через через клапан течет только такое количество текучей среды, что давление остается на той же самой величине.

Когда цементный материал нагнетается в буровую скважину под определенным давлением подачи SP, цементный материал заполняет возможные трещины и зоны обрушения, а также пространство между забоем буровой скважины и наконечником трубы питателя. Так как цементный материал не может течь через зазор между трубой питателя и горной породой вследствие размеров трубы питателя, то цементный материал создает в скважине определенное давление подачи TP. Это давление создает выталкивающую силу на трубе питателя, за счет чего труба питателя движется наружу в скважине благодаря взаимодействию .выталкивающей силы и силы тяги исполнительного механизма. Количество цементного материала, которое необходимо подать, может регулироваться различными путями согласно тому, должна ли штанга цементироваться по всей ее длине или только у ее внутреннего конца. Когда предел давления клапана отрегулирован соответственным образом, давление подачи остается на такой величине, что труба питателя движется наружу в скважине с точно такой же ско3890ч 6 ростью, с какой цементный материал подается в скважину. При помощи клапана 33 контроля потока может регулироваться наибольшая скорость обратного движения трубы питателя.

Количество подаваемого в скважину . цементного материала может регулироваться, например, посредством аккумулятора давления 32 и одноходовым ограничительным клапаном 33, посредством чего предопределенное количество масла под давлением подается в единицу времени к аккумулятору давления через дроссель ограничительного

15 клапана 33. Когда масло течет в аккумулятор, давление аккумулятора увеличивается соответственно. Когда давление аккумулятора увеличивается до определенной величины, управляющий клапан 27 возвращается в свое начальное положение так, что насос

1i подачи и гидравлический мотдр ос. танавливаются. Посредством регулирования потока масла, подаваемого в аккумулятор, при пбмощи дросселя ограничительного клапана 33 заранее может быть определено время подачи и посредством этого количества цементного материала, подаваемого в скважину.

30 Соответственно, регулировка конечно может быть выполнена за счет регулировки давления, которое заставляет управляющий клапан 27 вернуться в исходное положение.

35 Когда рычаг управляющего клапана

26 исполнительного механизма толкается назад, гидравлический мотор 22 продолжает вращать ролики 16 так, что они двигаЫт трубу питателя в пол40 костью извлеченное начальное положение.

Возврат управляющих клапанов в начальное положение также может быть осуществлен .при помощи импульсов дав45 ления, создаваемых трубой питателя в определенной точке. Также возможно осуществить работу при помощи электрического импульса, когда исполь. зуется соленоидный клапан, например

50 при помощи счетчика величины потока.

Работа устройства может быть осуществлена автоматически, посредством чего оператор только начинает операцию подачи, а устройство выполняет

55 подачу стадии за стадией, возвращаясь окончательно в свое начальное положение.

Возможно осуществлять управление для выполнения способа шаг эа шагом, 1538904 например от продольного перемещения ° трубы питателя, от гидравлического давления ее подающего потока, а также при измерении количества цементного материала, подаваемого в сква5 жину.

В схеме управления (фиг. 10) исполнительный механизм 6 трубы питателя снабжен силовым цилиндром 34 с возвратной пружиной. Поршень цилиндра перемещает приводные ролики

16 исполнительного механизма б между приводным положением и холостым поло жением. Цилиндр 34 подключен через управляемый давлением клапан управления направлением потока к схеме давления мотора 28 подачи.

Схема управления работает следующим образом. 20

Труба питателя вводится в скважину посредством мотора 22 и цементный материал подается через трубу питателя описанным образом. Когда пространство между забоем скважины и наконеч- 25 ником трубы питателя заполняется цементным материалом, давление заполне= ния TP .цементного материала вызывает увеличение давления в схеме мотора

28 подачи, посредством чего текучая среда под давлением течет через клапан 30 в цилиндр 34. Вследствие этого поршень цилиндра толкает приводные ролики 16 исполнительного механизма 6, освобождая их от контакта с трубой питателя так, что труба питателя может двигаться по оси относительно исполнительного механизма и таким образом двигаться наружу в скважине благодаря давлению заполнения TP действующему на трубу питателя. Благодаря перемещению трубы питателя давление цементного материала в скважине уменьшается, посредством чего давление в схеме мотора подачи уменьшается соответственно и давле, ние в цилиндре уменьшается. Вследствие этого приводные ролики исполнительного механизма снова остановят трубу питателя в ее положении .

В третьей схеме управления 50 (фиг. 11) клапан 30 (фиг. 9), заменен соленоидным клапаном 35, который подключен к подключателю 36 давления, который соединен с линией 37 для восприятия давления подачи цементного материала в трубе 5 питателя. Когда скважина заполняется цементньп материалом и давление в трубе питатепя вследствие этого увеличивается до величины большей, чем нормальное давление подачи, подключатель давления посыпает импульс клапану 35, который пропускает текучую среду под давлением к мотору 22 трубы питателя. Иотор вытягивает трубу питателя наружу из скважины, посредством чего давление подачи цементного материала в трубе питателя снова уменьшается и обеспечивает посредством подключателя 36 давления импульс, изменяющий положение клапана 35 так, что мотор 22 останавливается. Труба питателя движется таким образом шаг за шагом наружу до тех пор, пока скважина не заполнится до желаемой длины и труба питателя не извлечется полностью из скважины посредством приведения в действие управляющего клапана 26. формула изобретения t. Устройство для подачи цемента в буровую скважину для крепления пород, включающее корпус с закрепленными на нем механизмом подачи крепежных штанг и механизмом подачи связующего с трубой-питателем и приспособ-, лением дляподачи еев скважинуи приводы механизмов, о тл ич аю ще ес я тем, что, сцелью обеспеченияповышения качества закрепленияпород, механизмподачи связующегоснабжен чувствительным элементом для контроля подачив скважину и вывода из скважины трубы-питателя и взаимодействующими с ней приводными роликами, при этом трубапитатель выполнена гибкой для установки в скважине без зазора, а в качестве чувствительного элемента использован редукционный клапан.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что редукционный клапан соединен с приводными роликами .

1538904

1538904

1б

1 538904

1538904

ESP

1538904 фиг !2 Щир Д

Фиг 14 Фиг. /S

Ф. в фиг. 16

Составитель Л. Березкина

Техред Л.Сердюкова

Редактор Н.Бобкова

Корректор О.Ципле

Заказ 1?6 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101