Устройство для определения крепости .горных пород

 

О П И C А Н И Е ()825878

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.06. 72 (21) 1800283/22-03 с присоединением заявки .% 2430189 (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Е 21 В 45/00

Гасударственный комитет

СССР по делан изобретений и втерытий

Опубликовано 30.04.81.Бюллетень М 16 (53) УДК б22.23. .082 (088. 8) Дата опубликования описания 30.04, 81 (72) Автор изобретения

А. В. Сахаров (7l) Заявитель

Всесоюзный научно-исследователь методики и техники разведки (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕПОСТИ . ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам, предназначенным для оптимизации управления процессом бурения, и может быть применено в буровых станках.

Известно устройство для определения крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурения, 10 осевой нагрузки и частоты враще- ния (1).

Однако метод определения категории породы весьма трудоемкий, он основан на измерении обьема разрушенной

15 породы при нормированных ударных воздействиях на мерную пробу породы.

Цель изобретения — повышение точностй определения крепости и частоты вращения в процессе бурения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вра. щения, датчик механической скорости бурения, дополнительно введены блок определения мощности управления буримости характеризующий притбк мощт ности со сторонь1 управления, и блок определения буримости горной породы, характеризующий сопротивление горной породы разрушению величиной обратной удельной работе ее разрушения.Причем входы блока определения мощности управления подключены к датчикам осевой нагрузки и частоты вращения, а вход блока определения бурима ти подключен к датчику механической скорости бурения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения крепости горных пород.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 частоты вращения, датчик

2 осевой нагрузки, блок 3 определения мощности управления, блок 4 опре. деления буримости, датчик 5 механической скорости бурения.

Источники информации, 55 принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР и Ф 470592, кл. Е 21 В 45/00, 1968.

3 82587

Датчик 1 частоты вращения коронки подключен к одному из входов блока 3 определения мощности управления, ко второму входу блока 3 подключен выход датчика 2 осевой на.5 грузки на коронку, а выходы блока

3 и датчика 5 механической скорости бурения подключены к раздельным входам блока 4 определения буримости, Для бурения импрегнированной ко- 10 .ронкой справедливо уравнение

Р

Ч„,„=К - n () где V е„- механическая .скорость бурения;

F - осевая нагрузка;

n — частота вращения коронки;

S — площадь торца коронки ,(площадь забоя);

К вЂ” коэффициент характеризующий для. определенного типа инструмента ) физикомеханические свойства буримой породы, ее буримость.

У,де„° 5

25 (2)

Г-и А;„, Выражение (2) показывает, что коэффициент К> является величиной, .обратной величине удельной работы разрушения (А д ), 30

Согласно (Il и (2) любое изменение любого из управляющих параметров вызывает пропорциональное изменение механической скорости бурения и, следовательно., коэффи35 циент КВ, характеризующий буримость, остается неизменным.

В случае, когда F=const и n=const, в породах с различными физико-химическими свойствами различная меха40 ническая скорость и, следовательно, различная буримость К .

Предлагаемое устройство для.определения крепости горных пород работа-.

45 ет следующим образом.

Сигналы с датчика 1 частоты и вращения и датчика 2 осевой нагрузки F . на коронку поступают в блок 3 опре.б деления мощности (Fn )управления, где осуществляется операция умноже50 ния.

С выхода блока 3 сигнал, пропорциональный произведению { F. и ), поступает на один из входов блока 4 определения буримости, на второй вход которого одновременно поступает сигнал с выхода датчика 5 механическо"

8 4 скорости Ч е„бурения, а на третий вход вводится постоянный сигнал, пропорциональный площади S торца импрегнированной алмазной коронки.

В блоке 4 вырабатывается сигнал, пропорциональный буримости К горной породы, путем деления сигнала датчика 5 механической скорости на сигнал с блока 3 мощности управления.

Этот сигнал в процессе бурения импрегнированной алмазной коронкой не реагирует на изменения управляющих параметров, отражая однозначно только буримость горных пород, Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает оперативность измерения крепости горной породы в процессе бурения. и полноту ее характеристики.

Предварительный расчет показывает что контроль основных параметров процесса бурения (осевой нагрузки, частоты вращения, буримость горной породы ) позволяет получить экономию на истирающих материалах в денежном выражении (0,15+0, 33) р. /м в зависимости от буримости горной породы.

Снижение расхода алмазов составляет 12,2-6,2Z, что обеспечивает увеличение объема бурения на 9,6Х тем же количеством алмазных коронок.

Формула изобретения

Устройство для определения крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породораэрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурения, осевой нагрузки и частоты вращения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точчости определения крепости в процессе бурения, оно снабжено блоком определения мощности управления буримости, причем входы блока определения мощности управления подключены к датчикам осевой нагрузки и частоты вращения, а второй вход блока определения буримости подключен к датчику механической скорости бурения е

825878

Заказ 2326/22

Подписное

Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Карбачинская

Редактор В. Матюхина Техред А.Савка Корректор .С. Шекмар