УСТРОЙСТВО ГАЗОГИДРОИМПУЛЬСНОЕ Российский патент 2006 года по МПК E21B43/25 E21F7/00 

Описание патента на изобретение RU2276723C2

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для воздействия на угольный пласт с целью интенсификации процесса дегазации и снижения газообильности горных выработок, предотвращения внезапных выбросов угля и газа, снижения пылеобразования в процессе работы горных машин, уменьшения вероятности взрывов газа и пыли, разупрочнения труднообрушаемого слоя угля при подготовке к отработке мощного угольного пласта с выпуском угля верхнего подкровельного слоя и отбойки угля при отработке крутопадающих и крутонаклонных пластов.

Известна установка для генерации гидравлических импульсов давления (патент РФ №2127364, Кл. Е 21 С 37/12, опубл. в бюл. №7, 1999 г.), включающая газогенератор, полый ствол и запорный элемент с седлом, выполненный с возможностью сообщения газогенератора с полым стволом, а также герметизатор ствола и магистральный трубопровод для подачи рабочей жидкости в полый ствол, при этом газогенератор и запорный элемент расположены под углом к продольной оси ствола, близким к 90°. Запорный элемент снабжен подпружиненным со стороны магистрального трубопровода клапаном и дополнительным седлом с возможностью поочередного сообщения газогенератора и магистрального трубопровода с полым стволом, причем газогенератор и запорный элемент закреплены на лафете.

В результате анализа конструкции данной установки необходимо отметить, что она располагается в выработке вблизи устья скважины, имеет большую массу и монтируется на специальном лафете, при этом полый ствол состоит из нескольких частей, соединенных муфтами, и требует точной стыковки газогенератора с помощью салазок на лафете, а лафет имеет системы позициирования ствола с возможностью поворота газогенератора в горизонтальной плоскости на ±20°, а в вертикальной - на ±35°.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство газогидроимпульсное (патент РФ №2147337, Кл. Е 21 В 43/25, опубл. в бюл. №10, 2000 г.), содержащее установленный с зазором в обсадной трубе корпус с полостью для размещения рабочего агента и элемента его инициирования, поршень, установленный в корпусе с возможностью перемещения в полости насадки, при этом стакан и поршень соединены разрывным болтом, разрыв которого предопределяет достижение необходимого давления газов, а также насадку.

В результате анализа конструкции данного устройства необходимо отметить, что она не может без конструктивных доработок обеспечить подачу жидкости под давлением в пластовую скважину, а также осуществлять воздействие газами на жидкость в направлении вдоль оси скважины, т.е. воздействия на массив угля по всей длине скважины.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности воздействия на пласт угля с целью обеспечения безопасности подготовительных и очистных работ за счет более интенсивной и полной дегазации угольного пласта и снижения газообильности горных выработок, снижения пылеобразования в процессе работы горных машин, уменьшения вероятности загазирования выработок и взрывов газа и пыли, разупрочнения пласта.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве газогидроимпульсном, содержащем корпус с полостью для размещения рабочего агента и инициатора, закрепленный в полости корпуса стакан с отверстиями, закрепленную на головном торце корпуса насадку с выхлопными соплами, установленный с возможностью перемещения в полости насадки поршень, при этом стакан и поршень соединены друг с другом разрывным элементом. Новым является то, что устройство снабжено фланцем, закрепленным на хвостовом торце корпуса, во фланце выполнены сообщающиеся каналы для подачи жидкости под давлением на наружную поверхность корпуса, а в насадке выполнен кольцевой канал, при этом полости корпуса и насадки выполнены с возможностью сообщения с кольцевым каналом и выхлопными соплами насадки посредством перемещения поршня в осевом направлении насадки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана схема устройства газогидроимпульсного, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б фиг.1; на фиг.4 - схема соединения фланца с обсадной трубой; на фиг.5 - сечение А-А фиг.4; на фиг.6 - сечение Б-Б фиг 5; на фиг.7 - скоба; на фиг.8 - насадка устройства.

Устройство газогидроимпульсное содержит фланец 1, в котором выполнено по крайней мере одно гнездо 2 для подвода жидкости. Гнездо 2 каналом 3 и каналом 4 соединено с кольцевой полостью 5, образованной обсадной трубой 6 и корпусом 7 устройства, на одном торце которого смонтирован фланец 1, а на другом - насадка 8, в которой выполнены выхлопные сопла 9, закрытые заглушками 10 и прикрытые пленкой 11, и кольцевой канал 12.

В полости корпуса и насадки расположены соединенные друг с другом разрывным элементом (болтом) 13 с шейкой 14 стакан 15 и поршень 16, имеющий возможность взаимодействия с демпфером 17, установленным в полости насадки 8. Насадка 8 соединена с втулкой 18, которая, в свою очередь, - с корпусом 7.

В стакане 15 выполнены отверстия 19. Во фланце 1 имеется место для установки инициатора 20, воспламеняющего энергоноситель, в качестве которого могут быть использованы заряды твердого топлива.

Устройство газогидроимпульсное работает следующим образом.

Воздействие устройства на угольный пласт осуществляется через скважину, обсаженную металлической трубой у ее устья.

Устройство размещается в устье обсадной трубы и крепится к фланцу 21 обсадной трубы 6. Устройство фиксируется в выработке с помощью опор.

Нагнетание жидкости в скважину производится через каналы 3 и 4 фланца 1, гнездо 2 которого соединено с рукавом высокого давления (не показан). Из канала 4 жидкость поступает в кольцевую полость 5 между обсадной трубой 6 и корпусом 7 устройства. Из кольцевой полости жидкость подается в скважину. Выхлопные сопла 9 до начала процесса нагнетания жидкости в скважину закрыты заглушками 10 и прикрыты пленкой 11, защищающей сопла 9 от проникновения рабочей жидкости (воды). Сопла выполнены с возможностью формирования в столбе жидкости порога уплотнения и волновых процессов.

Для начала реакции рабочего агента (энергоносителя) дистанционно инициируют элемент 20, в качестве которого может быть использован пиропатрон.

В процессе химического превращения рабочего агента образуется нейтральный газ, содержащий до 99,5% азота. Образованный газ проходит через отверстия 19 стакана 15. В полости, образованной внутренней поверхностью насадки, торцами стакана 15 и поршня 16, увеличивается давление газов и, когда оно достигает расчетного значения, разрывается шейка 14 разрывного элемента 13 и под действием газа поршень 16 перемещается в полости насадки до контакта с демпфером 17, открывая при этом доступ газа в радиально расположенный кольцевой канал 12, и далее - к выхлопным соплам 9 насадки 8. Число сопел может быть различным, как правило, не менее шести.

Нейтральный газ (на 99-99,5% азот), проходя под давлением через выхлопные сопла, срывает заглушки 10 и воздействует на столб жидкости, закаченной в скважину.

В процессе импульсной обработки пласта на выходе из генератора создаются струи, воздействующие на жидкость, находящуюся под давлением внутри обсадной трубы и в скважине.

При импульсном воздействии на предварительно обводненный вблизи скважины массив угля жидкостью, являющейся рабочим телом, образуются новые и раскрываются имеющиеся трещины, при этом давление в импульсе может достигать 100-130 МПа. Продолжительность импульса изменяется в зависимости от свойств массива и горно-геологических условий залегания пласта угля и составляет 0,1-0,3 с при максимальных значениях давления газов, а в целом достигает нескольких секунд, радиус трещинообразования - до 10-20 м.

Заряды энергоносителя, выполненные из азотогенерирующих составов, надежно воспламеняются и создают давление газов в генераторе до 150 МПа.

Управление процессом газогидроимпульсного воздействия на массив угля производится дистанционно.

Устройство газогидроимпульсное обладает следующими характеристиками:

- диаметр - 93-105 мм;

- длина - 1,5-1,6 м;

- давление газов - до 150 МПа;

- температура газов - не более 700°С;

- электрический импульс для инициирования заряда - 27±3 В;

- заряд твердого топлива - шашки ТЭШ-4 с таблеткой КЭТ-4;

- воспламенитель твердого топлива - мостик накаливания;

- пиропатрон - ПДО-2, МПДО или аналогичный им;

- масса азота - до 1 кг;

- кратность использования - многократно (с заменой отдельных деталей и заряда).

В процессе проведения патентных исследований технические решения, подобные заявленному, не обнаружены. Считаем, что сведения, изложенные в материалах заявки, достаточны для практического осуществления изобретения.

Интенсификация процесса подземной дегазации не разгруженного от горного давления газоносного угольного пласта, снижение газообильности горных выработок, предварительное увлажнение и разупрочнение пласта способствуют увеличению нагрузки на забои, повышают безопасность отработки пласта по факторам газа, пыли и внезапных выбросов угля и газа, уменьшают вероятность загазирования выработок и взрывов газа и пыли, способствуют извлечению больших объемов кондиционного метана, пригодного для утилизации. Устройство и заряды энергоносителя являются экологически чистыми.

Похожие патенты RU2276723C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ 2004
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Забурдяев Геннадий Семенович
  • Иванов Борис Михайлович
  • Моисеев Валерий Андреевич
  • Дегтярев Виктор Валерьевич
  • Лысенко Анатолий Николаевич
  • Шепотько Владимир Иванович
RU2272909C2
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ И РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Геннадий Семенович
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Захаров Валерий Николаевич
RU2373398C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Забурдяев Геннадий Семенович
RU2372484C1
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Геннадий Семенович
  • Захаров Валерий Николаевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Бобин Вячеслав Александрович
  • Малинникова Ольга Николаевна
  • Филиппов Юрий Алексеевич
RU2372487C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Забурдяев Геннадий Семенович
RU2379520C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ 1997
  • Рубан А.Д.
  • Забурдяев В.С.
  • Сергеев И.В.
  • Забурдяев Г.С.
  • Носков Е.Г.
  • Козлов В.А.
  • Митрохин В.П.
  • Сухоруков Г.И.
  • Бубра А.М.
  • Давыдов В.В.
  • Гришкин В.П.
RU2127364C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Забурдяев Геннадий Семенович
RU2372485C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К ОТРАБОТКЕ 1999
  • Рубан А.Д.
  • Забурдяев В.С.
  • Сергеев И.В.
  • Забурдяев Г.С.
  • Брайцев А.В.
RU2166637C2
СПОСОБ ПРОХОДКИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ ПО ВЫБРОСООПАСНОМУ ПЛАСТУ 2013
  • Забурдяев Виктор Семенович
RU2536540C1
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ 2011
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Виктор Семенович
RU2453705C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 276 723 C2

Реферат патента 2006 года УСТРОЙСТВО ГАЗОГИДРОИМПУЛЬСНОЕ

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к угольной, и может быть использовано для воздействия на угольный пласт. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности воздействия на пласт угля для обеспечения безопасности подготовительных и очистных работ за счет более интенсивной и полной дегазации угольного пласта и снижения газообильности горных выработок и пылеобразования, а также уменьшения вероятности загазирования выработок и взрывов газа и пыли, разупрочнения пласта. Устройство содержит корпус с полостью для размещения рабочего агента и инициатора. В полости корпуса закреплен стакан с отверстиями. На головном торце корпуса закреплена насадка с выхлопными соплами. В полости насадки установлен с возможностью перемещения поршень. При этом стакан и поршень соединены друг с другом разрывным элементом. Дополнительно устройство снабжено фланцем, закрепленным на хвостовом торце корпуса. Во фланце выполнены сообщающиеся каналы для подачи жидкости под давлением на наружную поверхность корпуса, а в насадке выполнен кольцевой канал. Причем полости корпуса и насадки выполнены с возможностью сообщения с кольцевым каналом и выхлопными соплами насадки посредством перемещения поршня в осевом направлении насадки. 8 ил.

Формула изобретения RU 2 276 723 C2

Устройство газогидроимпульсное, содержащее корпус с полостью для размещения рабочего агента и инициатора, закрепленный в полости корпуса стакан с отверстиями, закрепленную на головном торце корпуса насадку с выхлопными соплами, установленный с возможностью перемещения в полости насадки поршень, при этом стакан и поршень соединены друг с другом разрывным элементом, отличающееся тем, что устройство снабжено фланцем, закрепленным на хвостовом торце корпуса, во фланце выполнены сообщающиеся каналы для подачи жидкости под давлением на наружную поверхность корпуса, а в насадке выполнен кольцевой канал, при этом полости корпуса и насадки выполнены с возможностью сообщения с кольцевым каналом и выхлопными соплами насадки посредством перемещения поршня в осевом направлении насадки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2276723C2

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА СКВАЖИНЫ И ПОГРУЖНОЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1998
  • Моисеев В.А.
  • Губарь В.А.
  • Губарь Д.В.
  • Лысенко А.Н.
  • Вагонов С.Н.
  • Вареных Н.М.
  • Тартынов И.В.
  • Минасбеков Д.А.
  • Крупчатников И.В.
  • Соколов П.М.
  • Ланцов И.Л.
RU2147337C1

RU 2 276 723 C2

Авторы

Моисеев Валерий Андреевич

Дегтярев Виктор Валерьевич

Лысенко Анатолий Николаевич

Шепотько Владимир Иванович

Рубан Анатолий Дмитриевич

Забурдяев Виктор Семенович

Забурдяев Геннадий Семенович

Иванов Борис Михайлович

Граменицкий Михаил Дмитриевич

Шатохин Юрий Александрович

Даты

2006-05-20Публикация

2004-05-18Подача