Устройство для электротермомеханического бурения горных пород

 

(((1 533729

Союз Советских

Социалистических

Республик (61 ) Доно. I ((((Tc. Iiiпос i; BBT. Cn((E-ny (22) Заявлено 29.11.74 (21) 2079451/03 с прпсосд(гне пем заявки Хо (23) Приоритет

О",c(iëèl 0BBE(0 30.10.76. Бюллетеш М 40 (11) A(1 л, Е. 2)C 37 13

Г 21С 2! 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (03) У, 1К 622 243 94 (ев. )"

Дата опубликования описания 01.12.76 (72) Авторы изобретения

А. H. Москалев, В. К. Коробской, О. В. Явтушенко и В. П. Прудкий

Институт геотехнической механики АИ Украинской CCP (71) Заявитель (5-1) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЗЛ ЕКТРОТЕРМОМЕХАИ ИЧ ЕСКОГО БУРЕИ ИЯ

ГО Р И ЫХ Г(О РОД

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для электротермомеханического бурения горных пород, использующих совместное воздействие электромагнитной энергии (СВЧ-энергии) и механического породоразрушающего инструмента.

Известно устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее генератор электромагнитной энергии, волновод, излучатель и механический породоразрушающий инструмент 11).

Недостатком этого устройства является то, что в результате дифракции электромагнитных волн часть электромагнитной энергии в виде поверхностных волн распространяется по зазору между торцовой частью и поверхностью забоя. Основная доля этой энергии поглощается горной породой на забое и на стенках скважины призабойной зоны. Незначительная часть по зазору между буровым ставом и стенками скважины уходит в свободное пространство.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для электротермомеханического бурения горных пород, включающее генератор электромагнитной энергии, волновод, рабочий орган с заградителями и буровой став (2).

Однако в этом устройстве заграждающие пазы выполнены пяваллельно кромки излучатсля B рабочей (торцовой) части устройства. Эти заградители препятствуют paciipocz рансшпо электромагнитных волн пяраллсльно

I(OBCpXE(OCTII зябо(1 C(IBBAi(11(hl B Ilp0CTpBHCTBe

5 между забоем и торцом устройства, т. е. концентрируют излучснную B".:забой СВЧэнерггпо. Это приводит к увслнчс(шю производительности процесса бурения.

Кромс того, сконцентрировать и передать

I0 в породу всю излучаемую на забой СВЧ-энерппо не(1озмож(10. Увлекаемая выоурснным шламом, незначи гсльная часть СВЧ-энергии

B01Ibl Oолучсн((я. На IipO((3I303(Iтельпость бурения это E(c оказывает влияния, 15 но ня обслу>кпва(ощий персоназ оказывает отрицательное Boздействие, создает нсблагопрпятныс санитарпыс услогпя труда.

1(ель(0 изобретения является улучшение

20 санитарных уc;10BIIII труда путем пск,по(свня излучения электромагнптноп энергии в открытое пространство.

Для этого предлагаемое устройс гво для электротср»O»cia(»«ec(бурения горных

25 пород снабжено экраном, установленным между буровым ставом и рабочим органом и выполненным в виде винтового бурта с пазамп чствертьволновой глубины, прпчсA(pacCTOEIIIII0 межд COCO+I(i(51(I в((ткамн ái(pTQ pB(3ЗЗ ПО ЦС;10М (ЧИСЛ ПОЛОВНН ДЯННЫ ВОЛНЫ, 533729

50 кл. Е 21 С 37/18, 1-1а <риг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство для электротермомеханического бурения горных пород; на фиг. 2— экран, разрез.

Устройство состоит из бурового става 1, передающего волновода 2, рабочего органа 3 с заградителями 4. Между ставом и рабочим органом размещен жестко соединенный с. ним (нанример, посредством резьбы), экран

О, выполненный в виде винтового бурта 6. спурт выполнен по винтовой линии с расстоянием между соседними витками, равным цело/. му числу половин длины волны,т. е. L=n —, где л — длина волны излучения, n=1,2,3... (см. фиг. 2). На боковой поверхности бурта вдоль его выполнены пазы 7, глубина которых равна четверти длины волны излучения.

i1азы заполнены твердым диэлектриком с большой диэлектрической проницаемостью (например, стеатитовой керамикой).

У стройство работает следующим образом.

i енерируемую генератором электромагнитную энергию по передающему волноводу 2 направляют в рабочий орган 3, где происход г ее излучение и концентрация при помощи заградителеи 4 на забое скважины.

Часть непоглощенной горной породои электромагнитной энергии по зазору между буровым органом и стенками скважины распространяется вверх параллельно оси скважины. блоковая поверхность бурта с его пазами совместно со стенками скважины в электрическом отношении для электромагнитных волн представляет собой короткое замыкание, от которого происходит отражение распространяющейся вверх СйЧ-энергии. Экранирующие свойства бурта с пазами более полно проявляются в том случае, если электрическая глуоина пазов равна четверти длины волны излучения. Часть электромагнитной энергии, просочившейся через первые витки бурта, отражается последующими и т. д, Из теории поля известно, что при падении электромагнитнои волны на короткозамыкающую поверхность образуется стоячая электромагнитная волна с узлами (минимумами) и пучностями напряженности поля. Минимум напряженности поля расположен на расстоянии от короткозамыкающей поверхности, равном половине длины волны. В предлагаемом устройстве короткозамыкающие бурты с пазами выполнены на расстоянии друг относи5

30 тельно друга, равном половине длины волны излучения. Этим достигается то, что бурты находятся в минимумах напряженности стоячей электромагнитной волны. Это обеспечивает более эффективное экранирование СБЧэнергии.

11ри необходимости, для полного устранения излучения электромагнитной энергии пз скважины, буровое устройство снабжают, несколькимп, следующими друг за другом экрапамп.

Вынос из скважины буровой мелочи осуществляют потоком сжатого воздуха. На участке экрана выоуренная порода выносится по винтообразной полости, образованной витками бурта и стенками скважины (на фиг. 1 показано стрелками). Это устраняет возможность выноса СВЧ-энергии пз скважины, иыбуреннои породои. для устранения возможности попадания разрушенной породы в пазы бурта, что снпжае r эффективность экранировки, последние заполняют твердым диэлектриком с высокои диэлектрическои проницаемостью.

Размещение между буровым ставом и рабочим органом экрана выгодно отличает предложенное устройство от известных, так как оно позволяет бурить скважины без излучения СВЧ-энергии в открытое пространство, чем достигается улучшение санитарных условий труда обслуживающего персонала.

Формула изобретения

1 стройство для элсктротсрмомеханического бурения горных пород, включающее генератор электромагнитной энергии, волновод, рабочий орган с заградителями и буровой став, отличающееся тем, что, с целью улучшения санитарных условий труда путем исключения излучения электромагнитнои энергии в открытое пространство, устройство снабжено экраном, установленным между буровым станом и раоочим органом и выполненным в виде винтового бурта с пазами четвертьволновой глубины, причем расстояние между соседними витками бурта равно целому числу половин длины волны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. Ч 353039, кл. Е 21С 3iji8, 07.12.70.

2. Лвт. св. № 488924, 20.05.74 (прототип) .

533729

Фия 2

Составитель В. Корчаков

Техред М. Семенов Корректор 3. Тарасова

1 едактор 3. Ходакова

Заказ 2528/! Изд. ¹ 1810 Тираж 690 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета . Ьпгистров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, 7К-35, Ра1кчская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова. 2