Способ термической проходки выработ-ки и устройство для его осуществления

 

(»> 819336

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.10.78 (21) 2675074/22-03 (51) М. К .

Е 21 С 37/16

E 21 В 7/28

Е 21 Р 3/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гооударствеииый комитет

СССР

Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.81 (53) УДК 622.243.

94 (088.8) IIo делам иэооретеиий, и открытий (72) Авторы нзобрстс н и я

А. Н. Генбач, И. P. Гуревич, К. А.

H. В. Танеев и В. И. Шипу

Казахский политехнический институт им.

Министерства высшего и среднего сп образования Казахской СС (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРОХОДКИ ВЫРАБОТКИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение касается способа термической проходки выработки с нижерасположенного на вышерасположенный горизонт путем расширения ранее пробуренной скважины с помощью огнеструйной горелки и устройства для его осуществления.

Способы и устройства для проходки выработок или скважин большого сечения путем термического расширения ранее пройденной скважины достаточно широко известны.

В .частности, известен способ образования скважины большого диаметра, при котором ранее пробуренную скважину расширяют огнеструйной горелкой, перемещая ее снизу вверх по скважине.

При этом горелка закрепляется на конце троса или буровой штанги, которым сообщается поступательное перемещение с помощью подходящего привода вместе с горелкой (1).

Однако, с увеличением глубины скважины до 23 — 30 м значительно усЛожняются условия удаления из скважины продуктов разрушения; т. к. энергии отходящих газов.

2 оказывается недостаточно. Поэтому известное устройство и основанная на его использовании технология непригодны для проходки горных выработок или скважин большого диаметра глубиной свыше 30 — 40 м.

Более близким техническим решением к настоящему изобретению является способ термической проходки выработки с нижерасположенного на вышерасположенный горизонт путем расширения ранее пробуренной скважины снизу вверх с помощью вращаеIO мой огнеструйной горелки.

Устройство для реализации способа содержит буровую штангу и соединенную с ией огнеструйную горелку (2).

С помощью этого устройства и технологии можно проходить выработки сравнительно большой глубины, т. к. продукты разрушения под собственным весом транспортируются на выработку нижерасположенного горизонта. Но процесс разрушения породы остается при этом сравнительно малоэффективным, т. к. газовые высокотемпературные струи, генерируемые горелками, воздействуют не на стенки расширяемой скважины, а на поверхность забоя, плоскость которого перпендикулярна оси проходимой выработки

819336

При этом зона эффективного разрушения для каждой горелки ограничена размерами пятна растения факела газовой струи.

Цель изобретения заключается в том, чтобы повысить эффективность проходки.

Эта цель достигается благодаря тому, что огнеструйную горелку ориентируют сопловым аппаратом противоположно направлению проходки и на пути истечения ее высокотемпературной газовой струи располагают криволинейный вогнутый отражатель для отклонения газовой струи к стенкам расширяемой скважины, образующиеся разрушения разделяют на мелкую и крупную фракции, при этом мелкую возвращают путем эжектирования в газовую струю, а круп.ную транспортируют под собственным весом через отражатель.

Устройство для осуществления способа, в соответствии с изобретением снабжено кливолинейным вогнутым отражателем, расположенным ниже соплового аппарата огнеструйной горелки, и эжектором, закрепленным над ней коаксиально штанге, при этом отражатель имеет отверстия для пропуска крупной фракции продуктов разрушения и на внешней стороне — уплотнительный пояс, контактирующий со стенками расширяемой скважины.

Под отражателем расположен навешиваемый на штангу саморазрушающийся бункер для приема крупной фракции продуктов разрушения.

Над отражателем закреплен вогнутый элемент, образующий с ним суживающийся к стенке расширяемой скважины зазор для прохода газовой струи.

В результате такого выполнения увеличивается площадь контакта газовых струй с разрушаемой поверхностью, максимально используется энергия отраженных газовых потоков и механическое воздействие перемещаемых ими продуктов разрушения на разрушаемую поверхность.

Изобретение поясняется чертежом,, на котором схематично изображено устройство для реализации способа в рабочем положении.

Устройство, с помощью которого реализуется способ проходки горной выработки, содержит приводимую во вращение буровую штангу 1 и соединенную с ее нижней частью огнеструйную горелку 2, ориентированную своим сопловым аппаратом 3 противоположно направлению проходки выработки.

К штанге 1 посредством тяг 4 прикреплен криволинейный, вогнутой формы отражатель 5, располагаемый ниже горелки 2 на пути истечения ее газовых струй и служащий для отклонения их к стенке расширяемой скважины. Отражатель 5 выполнен в виде конуса 6, переходящего в основании в тело с вогнутой поверхностью вращения, 50

55 рубки 13 поступают в бункер 9. Мелкая же фракция эжектируется из отходящего потока с помощью насадки 17 и возвращается в истекающую газовую струю.

Образованный таким путем двухфазный поток воздействует на поверхность стенки скважины 20, осуществляя более эффективное ее разрушение благодаря тому, что твердые частицы, находящиеся в газовом потоке, повышают его теплоемкость и улуч4 и имеет отверстия 7 для пропуска крупной фракции продуктов разрушения.

На внешней стороне отражателя 5 установлен уплотнительный пояс 8 из эластичного материала, контактирующий со стенками расширяемой скважины.

Недосредственно под отражателем 5 расположен соединенный с ним бункер 9 для приема крупной фракции продуктов разрушения, снабженный самооткрывающимся днищем 10, имеющим ось 11 вращения и противовес 12. Над отражателем 5.с помощью патрубков 13 закреплены вогнутые элементы 14, образующие с его поверхностью зазор 15, суживающийся к стенке расширяемой скважины и предназначенный для направления истекающей из горелки 2 газовой струи. При этом, вогнутые элементы 14 имеют отверстия 16 для пропуска крупной фракции продуктов разрушения через патрубки 13 в бункер 9.

Выше огнеструйной горелки 2 коаксиаль20 но буровой штанге 1 закреплена трубчатая насадка 17 с расширением в верхней части, образующая совместно со штангой 1 эжектор для отсоса мелкой фракции продуктов разрушения и возврата ее вновь в газовый поток.

Способ проходки выработки осуществляется следующим образом.

Между нижерасположенной выработкой

18 одного горизонта и вышерасположенной выработкой 19 другого горизонта с помощью известных буровых средств проводится скважина 20.

Буровая штанга 1 с огнеструйной горелкой 2 опускается в скважину 20 так, что выходит на нижерасположенную выработку

18. На буровую штангу 1 навешивается отражатель 5 с вогнутыми элементами 14,бункер 9 и трубчатая насадка 17.

При выведении горелки 2 на рабочий режим буровая штанга 1, которая медленно вращается, поступательно перемеiO щается снизу вверх по скважине 20 при работающей горелке 2, осуществляющей ее расширение. Газы, истекающие из соплового аппарата 3 горелки 2, попадают на отражатель 5 и далее через зазор 15 между ним

45 и вогнутыми элементами 14 устремляются к стенке расширяемой скважины 20 и омывают ее снизу вверх. Образующиеся продукты разрушения содержат крупную и мелкую фракции, при этом крупные фракции попадают на вогнутые элементы 14 и через пат819336

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 840/5 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 шают условия теплообмена с разрушаемой поверхностью. Кроме того, сами эти частицы, обладая большой кинетической энергией, механически разрушают породу.

Разгрузка бункера 9 происходит автоматически после накопления в нем определенного количества разрушенной породы, достаточного для поворота противовеса 12 вокруг оси 11.

Описанные способ и устройство обеспечивают наиболее благоприятные условия взаимодействия теплоносителя с горной породой по всей высоте расширяемой скважины за счет поступательного перемещения отражателя, имитирующего поверхность днища скважины и создающего тем самым условия, которые имеют место при образовании котловых расширений с помощью огнеструйной горелки.

Герметизация проходимой выработки с помощью уплотнительного эластичного пояса 8 позволяет отводить отработанные газы на вышележащую выработку 19, не засоряя нижележащую выработку 18.

1. Способ термической проходки выработки с нижерасположенного на вышерасположенный горизонт путем расширения ранее пробуренной скважины снизу вверх с помощью вращаемой огнеструйной горелки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проходки, огнеструйную горелку ориентируют сопловым аппаратом противоположно направлению проходки и на пути истечения ее высокотемпера турной газОвой струи располагают криволинейный вогнутый. отражатель для отклонения газовой струи к стенкам расширяемой скважины, образующиеся продукты разрушения разделяют на мелкую и крупную фракции, при этом мелкую возвращают путем эжектирования в газовую струю, а крупную транспортируют под собственным весом через отражатель.

2. Устройство по п. 1, содержащее буровую штангу и соединенную с ней огнеструйную горелку, отличающееся тем, что оно снабжено криволинейным вогнутым отражателем, расположенным ниже соплового аппарата огнеструйной горелки, и эжектором, закрепленным над ней коаксиально штанге. при этом отражатель имеет отверстия для пропуска крупной фракции продуктов разрушения и на внешней стороне — уплотнительный пояс, контактирующий со стенками расширяемой скважины.

20 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что под отражателем расположен навешиваемый на штангу саморазгружающийся бункер для приема крупной фракции продуктов разрушения.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что над отражателем закреплен вогнутый элемент, образующий с ним суживающийся к стенке расширяемой скважины зазор для прохода газовой струи.

Источники информации, ЗО принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швеции № 145625, кл. 5а, 19/10, опублик. 08.06.54.

2. Авторское свидетельство СССР № 362132, кл. Е 21 С 17/00, 17.04.71.