Гидромониторная головка

 

Использование: вымывание шпуров на пластах полезного ископаемого. Сущность изобретения: гидромониторная головка содэржит внутреннюю 4 и внешнюю 5 насадки с конически сопряженными между собой поверхностями . Насадки 4 и 5 расположены с возможностью относительного осевого перемещения и с образованием кольцевой камеры 11. На буровой штанге 3 и на насадке 4 закреплена втулка 2. Задний торец 13 насадки 5 расположен во втулке 2 с образованием кольцевой камеры 10. Камера 10 каналами 8 сообщена с проточной полостью 6 насадки 4. Площадь заднего торца 13 насадки 5 в 1,01-1,10 раза превышает площадь проекции зоны сопряжения конических поверхностей насадок 4,5 на плоскость , перпендикулярную их продольной оси. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (й)5 Е 21 С 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIAM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО РС КОМУ С В ИДЕТЕЛ Ь СТВУ

1 (21) 4863538/03 (22) 11,06.90 (46) 15,07.92. 6юл. М 26 (71) Донецкий политехнический институт" . (72) В.И.Николин, В;В.Яйло, О.А.Лопатов, С.В.Краснов и В.Н.Мандриченко (53) 622 232.5 (088,8) (56) Охрименко В,А. и др. Подземная гидродобыча угля. M. Недра, 1975, с.133-135.

Авторское свидетельство СССР

N. 718665, кл. E 21 С.45/00, 1978. (54) ГИДРОМОНИТОРНАЯ ГОЛОВКА (57) Использование: вымывание шпуров на пластах полезного ископаемого. Сущность изобретения: гидромониторная головка со„„ Ц „„1747700 Al:

2 держит внутреннюю 4 и внешнюю 5 насадки с конически сопряженными между собой поверхностями. Насадки 4 и 5 расположенч с возможностью относительного осевого перемещения и с образованием кольцевой камерй 11, На буровой штанге 3 и на насадке

4 закреплена втулка 2. Задний торец 13 насадки 5 расположен во втулке 2 с образованием кольцевой камеры 10. Камера 10 каналами 8 сообщена с проточной полостью

6 насадки 4. Площадь заднего торца 13 насадки 5 в 1,01-.1,10 раза превышает площадь проекции зоны сопряжения конических поверхностей насадок 4, 5 на плоскость, перпендикулярную их продольной оси, 2 ил.

Изобретение относится к горной про- Основным недостатком гидромонитормышленности и предназначено для вымы- ной головки является низкая безопасность вания шпуров заданного диаметра на иэффективностьвымыванияшпуровнаплапластах полезного ископаемого, подвер- стах, подверженных внезапным выбросам женных внезапным выбросам угля и газа. 5 угля и газа, так как величина гидроразмыва

Известна гидромониторная головка; с ее помощью происходит неконтролируемо представляющая собой фасонную трубку .и на практике невозможно получить шпуспециального профиля, котораяжесткосое- ры заданной геометрии; Увеличение же динена со стволом гидромонитора. При ра- поперечного сечения шпура до значения, боте гидромониторная головка формирует 10 большего некоторой величины, устанавлиструю воды и под большим давлением ваемой с учетом конкретных горногеологивыбрасывает ее на угольный забой. B ре- ческих условий, способно спровоцировать зультате сильного удара струи уголь разру- внезапный выброс угля и газа, шается и отделяется от забоя, Целью изобретения является повышеОсновным недостатком гйдромонитор- 15 ние эффективности работы гйдромониторной головки является низкая безопасность ной головки эа счет увеличения точности вымывания шпуров иэ-эа того, что таким поддержания заданных размеров поперечустройством осуществляют гидроразмыв ного сечения вымываемых шпуров. больших массивов угля и проведение сква- Поставленная цель достигается тем, что жин большого поперечного сечения, но на 20 гидромонитооная головка, включающая пластах, подверженных внезапным выбро- внутреннюю и внешнюю насадки с коничесам угля и газа, это возможно только после скими сопряженными между собой поверхпроведения специальных работ по снятию ностями, концентрично расположенные снапряженного состояния угольного массива воэможностью относительного осевого педля предотвращения газодинамических яв- 25 ремещения и с образованием кольцевой калений.,, меры. соединенной каналами с проточной

Наиболее близкой к предлагаемой явля- полостью внутренней насадки, сообщенной ется гидромониторная головка, содержа- с полой буровой штангой, снабжена втулщая внутреннюю коническую насадку с кой, закрепленной на полой буровой штанге боковыми отверстиями, жестко соединен- 30 и внутренней насадке, а задний торец внешнуЮ" с полой буровой штангой, наружную ней насадки расположен во втулке с образонасаДку; имеющую возможность осевого ванием дополнительной кольцевой камеры, перемещения, пружину и кольцевой упор. сообщенной посредством каналов, выполПри бурении вмягкйх породах пружина ненных в стенке внутренней насадки, с ее находится в разжатом состоянии. обеспечи- 35 проточной полостью, при этом площадь эавая зазор между насадками. Струя жидко- днего торца внешней насадки в 1.01-1,10 сти формируется выходным отверстием раза превышает площадь проекции эоны сонаружной насадки, поступая к нему через пряжения конических поверхностей внутвыходное отверстие внутренней насадки и ренней и внешней насадок на плоскость, ее боковые отверстия. При бурении в твер- 40 перпендикулярную их продольной оси, дых породах, требующих высокой скорости На фиг.1 изображено расположение размывающей струи, диаметр скважины гидромониторной головки в шпуре, общий уменьшается и внешняя коническая повер- вид; на фиг.2 — то же продольный разрез. хность наружной насадки упирается в стен- Гидромониторная головка 1 состоит иэ кискважины, Поддействиемосевогоусилия 45 втулки 2, жестко соединенной с помощью на головку наружная насадка перемещается резьб: с одной стороны с полой буровой относительно внутренней насадки, сжимая штангой 3, которая, в свою очередь, соедипружину и перекрывая боковые отверстия кена с гидравлическим механизмом подачи внутренней насадки, В этом случае струя (не показан), а с другой — с внутренней нажидкости формируется выходнымотверсти- 50 садкой 4, на которой размещена наружная ем внутренней насадки, приобретая увели- насадка 5, Внутренняя насадка 4 содержит ченную скорость истечения, необходимую проточную полость 6, в правую часть (к задля размыва твердых огород. бою скважины) которой ввинчено сопло 7, и

При переходе головки изтвердых пород два ряда каналов 8 и 9. Левая часть наружв мягкие высокоскоростная струя жидкости 55 ной насадки 5 размещена в пространстве интенсивно размывает эти породы, в ре- между цилиндрическими поверхностями зультате чего контакт головки с породой ут- внутренней насадки 4 и втулки 2, образуя рачивается, пружина разжимается и кольцевую камеру10, соединенн,ю каналаскорость истекающей струи снижается. ми 8 с проточной полостью 6. l747700

Наружная поверхность насадки 4 в средней части сужена и совместно с внутренней поверхностью насадки 5 образует вторую кольцевую камеру 11, также соединенную каналами 9 с проточной полостью 6.

Правые части внутренней поверхности насадки 5 и наружной поверхности насадки 4 выполнены коническими, Эти две поверхности создают между собой зону сопряжения, служащую запорньгм элементом 12.

Конструктивно наружная насадка 5 выполнена так, что площадь ее заднего торца

13 превышает площадь проекции зоны сопряжения конических поверхностей внутренней 4 и внешней 5 насадок на плоскость, перпендикулярную их продольной оси, в

1;01 — 1,10 раза.

Площадь проекции эоны сопряжения конических поверхностей на плоскость, перпендикулярную их продольной оси, оп ределим следующим образом, Площадь проекции поверхности неусеченного конуса с диаметром основания d< равна площади

его основания т.е,л/4 d> . Поскольку конус усеченный, то из полученной величины следует вычесть площадь его верхнего основания, диаметр которого равен бг, — ж/4 бг . г

Разность этих площадей и определит зависимость для расчета

S = Л/4 (01г-d22) Устройство работает следующим образом.

Вода под напором поступает в гидромониторную головку 1 по полой буровой штанге 3 и далее в проточную полость 6. Сопла 7 формирует высоконапорную струю, которая производит разрушение угля в массиве, Одновременно по каналам 8 и 9 вода поступает в кольцевые полости 10 и 11. За счет разности площадей левого торца 13 и проекции зоны контакта конических поверхностей на плоскость, перпендикулярную продольной оси головки 1, на которые одновременно действует напор воды, возникает усилие, передвигающее наружную насадку 5 вправо и удерживающее эапорный элемент 12 в закрытом положении.

Напор струи воды, выходящей иэ сопла

7, подбирают такой величины, чтобы зона разрушения угля в поперечном сечении не превышала наружный диаметр гидромони10

40 сечения вымываемого шпура, она снабжена втулкой, закрепленной на буровой

50

35 торной головки 1, При продвижении гидромониторной головки 1 вперед нэружная насадка 5 упрется своей передней выступающей кромкой в оставшиеся целики угля и, преодолевая сопротивление запирающего усилия, разомкнет конические поверхности запорного устройства 12. Вода, поступая под давлением по каналам 9 во внутренней насадке 4 в кольцевую полость 11, формируется в образовавшемся кольцевом зазоре в коническую струю; разрушает оставшиеся целики угля и выравнивает боковые стенки. шпура, Как только препятствие будет устранено,-запирающее уси .ие передвинет наружную насадку 5 впереq и запрет элемент

12, Изменяя площадь контактирования конических.поверхностей и давление воды в буровой штанге 3, регулируют величину запирающего усилия, Использование предлагаемой гидромониторной головки позволяет безопасно вымывать в массиве полезного ископаемого длинные шпуры заданного поперечного сечения на пластах, подверженных внезапным выбросам угля и газа;

Формула изобретения

Гидромониторная головка, включающая внутреннюю и внешнюю насадки с коническими сопряженными между собой поверхностями, концентрично расположенные с возможностью относительного осевого перемещения и с образованием кольцевой камеры, соединенной каналами с проточной полостью внутренней насадки, сообщенной с буровой штангой, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы гидромониторной головки за счет увеличения точности поддержания заданных размеров поперечного штанге и на внутренней насадке, а задний торец внешней насадки расположен во втулке .с образованием дополнительной кольцевой камеры, сообщенной посредством каналов, выполненных в стенке внутренней насадки, с проточной полостью последней, при этом площадь заднего торца внешней насадки в 1,01-1,10 раза превышает площадь проекции зоны сопряжения,конических поверхностей внутренней и внешней насадок на плоскость, перпендикулярную их продольной оси.

1747700

Составитель О. Лопатов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор З. Лончакова

Редактор Е. Копча

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

Заказ 2483 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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