СКВАЖИННЫЙ ГИДРОМОНИТОР Российский патент 1997 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу, а точнее касается гидравлической добычи твердых полезных ископаемых через скважины, пробуренные из подземных горных выработок или поверхности земли.

Известен скважинный гидромонитор для добычи полезных ископаемых с глубины более 25 м, состоящий из секций труб, наращиваемых в процессе монтажа гидромонитора в скважине [1]
Недостатком данного гидромонитора является необходимость остановки процесса размыва для монтажа или демонтажа секций.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является скважинный гидромонитор с насадкой в передней части, содержащий фиксируемые посредством пазов и стопоров секции труб, соединенных одна с другой посредством шарниров с одной степенью свободы, ось вращения которых перпендикулярна оси труб. Стопоры выполнены в виде выступов с возможностью их входа в пазы [2]
Недостатком этого устройства является невозможность его вращения в скважине, когда часть секций лежит на поверхности вне скважины. Поэтому размыв возможен только в одном направлении, что резко снижает объем добычи из скважины.

В основу изобретения поставлена задача создать скважинный гидромонитор с такими элементами конструкции и их связями, которые позволили бы повысить эффективность гидравлической добычи полезных ископаемых за счет обеспечения непрерывного кругового размыва при одновременном перемещении гидромонитора по всей длине скважины и его размещении в подземной горной выработке.

Эта задача решена созданием скважинного гидромонитора с насадкой в передней части, содержащего фиксируемые посредством пазов и стопоров секции труб, между которыми установлены шарниры с осями вращения, перпендикулярными осям труб. Стопоры выполнены в виде выступов с возможностью их входа в пазы. Скважинный гидромонитор снабжен установленными на каждой секции дополнительными шарнирами, ось вращения которых совпадает с осями труб секций. Дополнительные шарниры выполнены с внутренним и наружным корпусом, при этом внутренний корпус соединен с шарниром, а наружный корпус соединен с трубой секции со стороны насадки. Пазы выполнены на наружных корпусах дополнительных шарниров, а выступы выполнены на соседних секциях со стороны шарниров.

На фиг. 1 изображен гидромонитор в скважине, пробуренной из подземной выработки; на фиг. 2 секции гидромонитора в соосном и несоосном положении; на фиг. 3 узел соединения секций гидромонитора в разрезе; на фиг. 4 - промежуточная секция гидромонитора; на фиг. 5 вариант сегментного паза.

Скважинный гидромонитор состоит из передней секции 1, промежуточных секций 2 и концевой секции 3, соединенной с высоконапорным водоводом 4.

Передняя секция 1 состоит из трубы 5 с гидромониторной насадкой 6 на конце, дополнительных шарниров 7 и первой части 8 шарниров 9. Промежуточная секция 2 состоит из второй части 10 шарниров 9, трубы 5, дополнительных шарниров 7 и первой части 8 шарниров 9.

Концевая секция 3 состоит из второй части 10 шарниров 9, трубы 5 и шарнира 11, соединенного с высоконапорным водоводом 4 и обеспечивающего поворот секции 3 относительно высоконапорного водовода 4 на угол 360^o.

Первая 8 и вторая 10 части шарниров 9 соединяются с помощью стяжного болта 12, и ось вращения шарниров 9 перпендикулярна продольной оси трубы 5 секций 1,2 и 3.

Дополнительные шарниры 7 имеют наружный 13 и внутренний 14 корпусы. Наружный корпус 13 соединен с трубой 5, находящейся в секциях 1 и 2 со стороны насадки 6. Внутренний корпус 14 дополнительных шарниров 7 соединен с первой частью 8 шарниров 9. Ось вращения дополнительных шарниров 7 совпадает с продольной осью трубы 5 в секциях 1 и 2.

На наружном корпусе 13 дополнительных шарниров 7 выполнен паз 15, а на той же стороне секции 2, но с противоположного торца, установлен стопор в виде выступа 16. При дугообразной форме пазов 15 и расположении выступов 16 по осям вращения шарниров 9 последние могут вращаться в обе стороны от соосного расположения секций 1 и 2. Если пазы 15 выполнены в виде сегментов или пазы 15 и выступы 16 находятся не по оси вращения шарниров 9, например перпендикулярно этим осям, то шарниры 9 будут вращаться только в одну сторону от соосного расположения секций 1 и 2, и уменьшится угол отклонения секций 2 от соосного положения, когда выступы 16 останутся во взаимодействии с пазами 15.

Скважинный гидромонитор работает следующим образом.

Первоначально производят монтаж гидромонитора в скважину 17, пробуренную из подземной горной выработки 18. На устье скважины 17 устанавливается поворотный механизм 19 и подъемное устройство 20 для перемещения гидромонитора по скважине 17. Концевая секция 3 скважинного гидромонитора соединяется с высоконапорным водоводом 4.

Размыв породы производят путем кругового вращения скважинного гидромонитора поворотным механизмом 19 и постепенным извлечением его из скважины 17 в выработку 18 при помощи подъемного устройства 20. Секции 1 и 2 располагаются в скважине 17 в соосном положении, поэтому выступ 16 находится в зацеплении с пазом 15, и трубы 5 секций 1 и 2 не могут проворачиваться относительно друг друга. Это позволяет вести размыв пород в заданном направлении. Выступы 16 будут находиться в зацеплении с пазами 15 при повороте шарниров 9 от соосного положения секций 1 и 2 на угол 10-20 что позволяет избежать прокручивания секций 1 и 2 относительно друг друга из-за кривизны скважины или большого диаметра.

При извлечении гидромонитора из скважины 17, когда шарниры 9 секций 2 выйдут из поворотного механизма 19, секции 2 переходят в горизонтальное положение при повороте шарниров 9. Выступ 16 выходит из зацепления с пазом 15, поэтому отклонившаяся секция 2 перестанет вращаться, а вращается дополнительный шарнир 7 секции 2, находящейся в поворотном механизме 19.

Таким образом, секции 2 и 3 гидромонитора, находящиеся в подземной горной выработке 18, не будут воспринимать вращение части гидромонитора, находящейся в скважине 17, и укладываются в выработке 18 без остановки процесса размыва пород.

Предложенным гидромонитором можно производить размыв пород через горизонтальные, наклонные и вертикальные скважины, пробуренные как вверх, так и вниз из подземной горной выработки.Его основное преимущество заключается в компактности в условиях ограниченной высоты горной выработки при обеспечении жесткости связи секций, находящихся в скважине. Это обеспечивает хорошую управляемость и непрерывность процесса размыва через скважину при большой высоте размываемой камеры, а также возможность дистанционного управления в процессе выемки.

Таким образом, применение предлагаемого скважинного гидромонитора позволит повысить производительность добычи полезных ископаемых и безопасность ведения горных работ.

Промышленная применимость скважинного гидромонитора очень широкая: от крутопадающих до пологих пластов малой и большой мощности благодаря размыва. Наибольшие преимущества по сравнению с известными технологическими схемами добычи угля достигаются при применении скважинного гидромонитора для отработки крутых пластов средней мощности столбами по восстанию или падению. Длина столба от 10 до 50 м в зависимости от устойчивости пород кровли пласта.

Изобретение относится к горному делу, а точнее касается гидравлической добычи твердых полезных ископаемых через скважины, пробуренные из подземных горных выработок. Сущность изобретения: скважинный гидромонитор с насадкой в передней части выполнен из секций в виде труб с шарнирами между ними, ось вращения которых перпендикулярна осям труб. Скважинный гидромонитор снабжен установленными на каждой секции дополнительными шарнирами, ось вращения которых совпадает с осями труб секций. Дополнительные шарниры выполнены в внутренним и наружным корпусами. Внутренний корпус соединен с основным шарниром, а наружный корпус соединен с трубой секции, расположенной со стороны насадки гидромонитора. Пазы выполнены на наружных корпусах дополнительных шарниров, а выступы выполнены на соседних секциях со стороны шарниров. 5 ил.

Скважинный гидромонитор с насадкой в передней части, содержащий фиксируемые посредством пазов и стопоров секции труб, между которыми установлены шарниры с осями вращения, перпендикулярными осям труб, стопоры выполнены в виде выступов с возможностью их входа в пазы, отличающийся тем, что он снабжен установленными на каждой секции дополнительными шарнирами, оси вращения которых совпадают с осями труб секций, дополнительные шарниры выполнены с внутренним и наружным корпусами, при этом внутренний корпус соединен с шарниром, а наружный корпус соединен с трубой секции, расположенной со стороны насадки, при этом пазы выполнены на наружных корпусах дополнительных шарниров, а выступы выполнены на соседних секциях со стороны шарниров.