УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ В ГРУНТЕ Российский патент 1994 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к разработке грунта или горных пород и может найти применение как в строительстве, так и в горном деле при скважинной добыче полезных ископаемых.

Известно устройство для прокладки трубопроводов [1], содержащее рабочую камеру, в которой размещен приводной барабан с намотанным на него рукавом, конец которого отогнут и закреплен на направляющей трубе рабочей камеры, источник подачи рабочего агента, рабочий орган и тяговый элемент, при этом рабочий орган снабжен роликами, взаимодействующими с тяговым элементом. К недостаткам устройства относится сложность конструкции.

Наиболее близким к заявляемому решению является грунтопрокладывающая установка [2], содержащая пробойник, связанный с энергонесущим рукавом. Рукав намотан на барабан, установленный в камере с патрубком, а конец рукава вывернут наизнанку и закреплен на направляющей трубе. Камера сообщена с источником подачи рабочей жидкости. Барабан оснащен приводом.

К недостаткам данного устройства, принимаемого за прототип, относится высокая энергоемкость и недостаточная эффективность.

Целью изобретения является повышение эффективности работы при одновременном снижении энергоемкости процесса разрушения.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство для образования выработки в грунте, включающее рабочую камеру, в которой размещен реверсивный приводной барабан с намотанным на него гибким рукавом, свободный конец которого вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, и источник подачи рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, согласно изобретению, снабжено источником для подачи газообразного агента под давлением, превышающим давление рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, и дополнительным гибким рукавом, который расположен коаксиально внутри основного рукава, и смещен относительно последнего в сторону рабочей камеры, при этом свободный конец дополнительного рукава вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, а основной и дополнительный рукава выполнены с расположенными по их длине сквозными отверстиями, причем отверстия в основном рукаве установлены с возможностью периодического перекрытия их дополнительным рукавом при их совместном перемещении.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2,3,4,5 - четыре такта работы устройства; на фиг. 6 - устройство в рабочем положении в грунте.

Устройство содержит рабочую камеру 1, установленный в ней приводной реверсивный барабан 2, на который намотаны рукава 3, 4, помещенные друг в друга коаксиально и смещенные по длине так, что между их зонами выворачиваний сохраняется полость 7. Рукава выполнены, например, из полиуретана толщиной 1 мм. В теле рукава выполнены сквозные отверстия 8, 9 диаметром 7 мм, размещенные четырьмя рядами вдоль рукава по два отверстия на один погонный метр. При этом отверстия в рукавах расположены с возможностью их одновременного открытия и последующего перекрытия в одном рукаве поверхностью другого рукава. Камера 1 сообщена с системами 10, 11 соответственно подачи сжатого газа и рабочей жидкости под давлением.

Устройство работает следующим образом.

В грунте вырывают приямок и образуют предварительную выработку, по размеру соответствующую выходному патрубку 6 камеры 1. Устанавливают устройство в приямок. Системой 11 подают в камеру 1 жидкость под давлением 2 мПа и сматывают рукава 3, 4 с барабана 2, которые по предварительной выработке перемещаются к стенке забоя. При совпадении отверстий 8 и 9 в рукавах 3 и 4 жидкостью заполняется полость 7 в зоне выворачивания рукавов. В камеру 1 периодически подают сжатую газообразную среду, чем периодически повышают давление в рукаве 3. Но, так как в рукавах 3 и 4 периодически происходит совпадение отверстий 8 и 9, газ совместно с жидкостью с силой вырывается из рукава 4 при открытии его отверстий 9. Таким образом струи меняют свое направление в процессе выворачивания рукавов, а вырвавшийся воздух образует пузырьки, которые схлопывают, образуя процесс кавитации, что интенсифицирует процесс разрушения поверхности грунта.

Образование импульса пневмогидравлического взрыва происходит в четыре такта, показанные на фиг.2, 3, 4, 5.

Т а к т 1. Через отверстие 8 рукав 3 сообщается с полостью 7, которая в этот момент закрыта, так как все отверстия в рукаве 4 перекрыты. Жидкость под давлением с пузырьками воздуха проходит в полость 7 и поднимает в ней давление. Скорость движения рукавов определяет уровень давления в полости 7.

Т а к т 2. Отверстие 8 рукава 3 подходит к рукаву 4 и перекрывается. Отверстие 9 рукава 4 выходит к торцу, открывается и движется до перекрытия его с рукавом 3. Полость 7 сообщается с полостью выработки (для разрабатываемого отверстия). Жидкость, находящаяся под давлением в полости 7, вырывается через движущееся отверстие 9 в направлении от продольного до радиального и создает гидроудар в зарукавном пространстве.

Т а к т 3. Отверстие 8 рукава 3 подходит к торцу и полость камеры 1 через полость 7 сообщается с полостью разрабатываемого отверстия. Происходит значительный выброс сатурированной газом жидкости под давлением из камеры 1 и рукава 4 в полость разрабатываемого отверстия. Происходит мощный гидравлический импульс.

Т а к т 4. Отверстия 8, 9 перекрываются взаимно рукавами и в этот момент полость герметичной камеры 1, полость 7 и полость разрабатываемого отверстия разобщаются. Идет подготовка такта 1, а затем цикл повторяется.

Таким образом камеру 1 и рукава 3, 4 заполняют жидкостью, а затем в нее подают газ под давлением, перемещают рукава по разрабатываемому отверстию в грунте и через отверстие в рукаве направляется на поверхность грунта, при этом струи перемещаются по криволинейной траектории. Регулируют объем вводимого в жидкость газа, создают пульсирующую струю. Газ, подаваемый системой в камеру 1, создает условия, при которых жидкость при выходе из отверстий в рукаве 4 создает большие, в несколько раз превышающие начальное давления. Достигается значительной силы пневмогидравлический удар.

Частицы разрушенного грунта потоком жидкости в зарукавном пространстве, где она приобретает большую скорость, выносят их наружу в приямок, откуда удаляются известным способом.

После выполнения нескольких циклов рукава сворачивают на барабан, а затем вновь подают вперед, что интенсифицирует процесс и обеспечивает снижение энергозатрат на разработку грунта в отверстии.

Сущность изобретения: устройство для образования выработки в грунте содержит рабочую камеру, приводной барабан, гибкий рукав, источник для подачи рабочей жидкости, источник для подачи газообразного агента и дополнительный гибкий рукав. Гибкий рукав намотан на приводной барабан. Свободный конец гибкого рукава вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры. Источники для подачи рабочей жидкости и газообразного агента сообщены с внутренней полостью рабочей камеры. Дополнительный гибкий рукав расположен коаксиально внутри основного гибкого рукава и смещен относительно последнего в сторону рабочей камеры. Свободный конец дополнительного рукава вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры. Основной и дополнительный рукава имеют по длине сквозные отверстия. Отверстия в основном рукаве расположены с возможностью периодического перекрытия их дополнительным рукавом при их совместном перемещении. 6 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ В ГРУНТЕ, включающее рабочую камеру, в которой размещен реверсивный приводной барабан с намотанным на нем гибким рукавом, свободный конец которого вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, и источник для подачи рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, отличающееся тем, что оно снабжено источником для подачи газообразного агента под давлением, превышающим давление рабочей жидкости, который сообщен с внутренней полостью рабочей камеры, и дополнительным гибким рукавом, который расположен коаксиально внутри основного рукава и смещен относительно последнего в сторону рабочей камеры, при этом свободный конец дополнительного рукава вывернут наизнанку и закреплен на выходном патрубке рабочей камеры, а основной и дополнительный рукава выполнены с расположенными по их длине сквозными отверстиями, причем отверстия в основном рукаве расположены с возможностью периодического перекрытия их дополнительным рукавом при их совместном перемещении.