МОБИЛЬНАЯ БУРОВАЯ ДОБЫВАЮЩАЯ УСТАНОВКА ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2007 года по МПК E21B7/02 E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для добычи твердых полезных ископаемых преимущественно на забалансовых и бросовых месторождениях, представленных тонкими и очень тонкими продуктивными горизонтальными пластами. Изобретение может быть использовано для разработки месторождений твердых полезных ископаемых, которые имеют сложный геологический разрез, насыщенный водоносными горизонтами, для организации добычи на месторождениях, расположенных под реками, болотами, озерами, морями.

Известно, что для подземной добычи твердых полезных ископаемых применяется шахтный способ. Он рентабелен при условии мощности продуктивности пласта не менее 1 м. При условии мощности пластов 0,4-0,6 м шахтный способ становится нерентабельным, т.к. на единицу объема добываемого полезного ископаемого необходимо разрушить и поднять на поверхность кратное количество пустой породы. Это противоречит экологической безопасности, так как на поверхности будут активно накапливаться отвалы пустой породы, что негативно действует на состояние воздушного бассейна и всей окружающей природы.

Известно применение буровых установок при добыче твердых полезных ископаемых методом выщелачивания мягких пород, которые подвержены растворению. Такие установки имеют одну талевую систему. Нагрузка для разрушения пород осуществляется за счет веса бурильных труб. Однако твердые полезные ископаемые, не подверженные растворению, можно добывать, только осуществляя их механическое разрушение.

Наиболее близким к предлагаемой установке является буровой станок, включающий транспортную базу, мачту с упорами в верхней связи, подвижный вращатель с направляющими, на которых выполнены кронштейны и закреплены цилиндры управления, связанные своими штоками с силовыми цилиндрами подачи, которые посредством элементов крепления связаны с направляющими вращателя при помощи осей, размещенных перпендикулярно поверхностям направляющих, установлены параллельно продольной оси мачты и поверхности направляющих, ориентированы своими штоками для взаимодействия с упорами верхней связи мачты и имеют возможность перемещения относительно направляющих вращателя и вывода штоков за упоры верхней связи мачты, буровой став, подъемную лебедку, канат и канатные блоки.

Оси и сопрягаемые с ними поверхности элементов крепления силовых цилиндров подачи выполнены коническими. Штоки цилиндров управления повернуты в направлении упоров верхней связи на угол, равный половине угла наклона конических поверхностей (см. патент на изобретение РФ №2247211).

Недостатком устройства является ограниченная область применения установки, невозможность осуществления с ее помощью добычи полезного ископаемого из тонких продуктивных горизонтальных пластов. Кроме того, штоки имеют ограниченную длину силовых цилиндров подачи, как правило, не более четверти длины бурильной трубы.

Задачей предлагаемого решения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности добычи полезного ископаемого из тонких продуктивных горизонтальных пластов, а также принудительной подачи на полную длину бурильной трубы в горизонт продуктивного пласта с помощью введения нижней талевой системы.

Поставленная задача решается тем, что буровая добывающая мобильная установка, включающая транспортную базу, мачту с упорами, бурильную трубу, одним концом закрепленную в подвижном вращателе, верхнюю талевую систему, состоящую из талевых канатов, талевого блока, кронблока и подъемной лебедки, согласно решению бурильная труба с другого конца имеет бурильный разрушающий и добывающий инструмент, установка оснащена дополнительной нижней талевой системой для осуществления принудительной подачи в горизонт продуктивного пласта бурильных труб и добывающего инструмента, содержит несколько емкостей, выполненных с возможностью перемещения вместе с установкой, расположенных на разных уровнях по отношению друг к другу и предназначенных для улавливания, последующего осаживания и складирования добытого полезного ископаемого по различным величинам фракций, установка содержит насосный блок для подачи промывочной жидкости из емкостей в бурильные трубы для осуществления процесса бурения, при этом установка смонтирована на разъемном рельсовом пути для перемещения по всей поверхности месторождения.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 представлен общий вид предлагаемой установки, на фиг.2 - схема мачты, оборудованной двумя талевыми системами, где

1 - мачта;

2 - вращатель;

3 - кабина управления;

4 - лебедка верхней талевой системы;

5 - блок-дизель электрической станции; 6. - бурильная труба;

7 - емкость для запаса промывочной жидкости;

8 - первая емкость для улавливания добытого ископаемого крупной фракции;

9 - вторая емкость для улавливания добытого ископаемого мелкой фракции, по уровню монтируется ниже первой;

10 - насосный блок подачи промывочной жидкости для осуществления процесса бурения, добычи и транспортировки на поверхность добытого ископаемого;

11 - монтажный разъемный рельсовый путь для перемещения мобильной буровой добывающей установки по поверхности месторождения в процессе добычи (транспортная база);

12 - талевый блок верхней талевой системы;

13 - талевый канат верхней талевой системы;

14 - кронблок верхней талевой системы;

15 - талевый блок нижней талевой системы;

16 - талевый канат нижней талевой системы;

17 - кронблок нижней талевой системы;

18 - лебедка нижней талевой системы;

19 - упоры мачты.

Буровая добывающая установка состоит из комплекса мобильных агрегатов (блоков), которые размещаются на разъемных переносных рельсовых путях 11. Этот первичный монтаж позволяет исключить в будущем затраты на цикличные монтажные и демонтажные работы после осуществления добычи ископаемого из ранее пробуренных скважин, вместо этого производится только перемещение комплекса буровой добывающей установки по разъемным перекладным рельсам.

Установка состоит из мачты 1, укрепленной упорами 19 на подвижную платформу, на которой смонтированы лебедки 4 и 18. Кабина управления 3, укреплена на мачте 1. По направляющим мачты 1 перемещаются вращатель 2 и бурильная труба 6. На отдельных подвижных платформах монтируются емкости 7, 8, 9, блок-дизель электрической станции 5, передвижной насосных блок 10. При скважинной добыче твердых полезных ископаемых, включающей бурение скважины с использованием вращателя 2, промывочной жидкости, бурильной трубы 6, инструментом с цилиндрическим наконечником, армированным резцами, осуществляется принудительное внедрение его в породы продуктивного горизонтального пласта, используя для этого нижнюю талевую систему, включающую нижний талевый блок - 15, нижний талевый канат - 16, нижний кронблок - 17, лебедку нижней талевой системы - 18.

Устройство работает следующим образом:

- бурится с помощью установки наклонный участок добывающей скважины;

- в пробуренный наклонный участок спускается и цементируется обсадная труба, которая укрепляет рыхлые слабые стенки скважины верхней части геологического разреза;

- спущенная и зацементированная обсадная труба монтируется с желобной системой, которая связывает устье наклонной скважины с первой и второй емкостью для улавливания добытого ископаемого крупной и мелкой фракции;

- далее процесс добычи твердых полезных ископаемых осуществляется поэтапно и включает проходку опережающей скважины с использованием промывной жидкости, монтаж рабочего органа в виде расширителя, внедрение его в породы продуктивного пласта и извлечение обратным ходом рабочего органа выбуренных пород в виде гидросмеси на поверхность. Первоначально опережающую скважину бурят наклонно до «кровли» продуктивного пласта, затем разработку скважины ведут путем внедрения в продуктивный пласт до его середины. Бурение производят инструментом с цилиндрическим наконечником, армированным резцами. На следующем этапе разработки осуществляют выполаживание - переход наклонной части скважины в горизонтальную, причем используют рабочий орган с наконечником шарообразной формы, армированным резцами, которому сообщают наряду с вращательным качательное движение в пределах от 0 до 2°. Последующую разработку опережающей скважины ведут внутри продуктивного пласта, повторяя его искривления относительно горизонта. При этом разработку осуществляют рабочим органом с наконечником в форме усеченного конуса с выемкой в форме усеченного конуса, причем наружная и внутренняя поверхности наконечника армированы резцами. Кроме этого рабочий орган снабжен гибкой и центрирующей компоновкой. На последнем этапе разработки осуществляют разбуривание породы в продуктивном пласте, при этом в качестве рабочего органа используют расширитель с лопастями, армированными резцами, который вводят в опережающую скважину, пробуренную внутри продуктивного пласта, до забоя со сложенными лопастями. Затем гидравлическим усилием лопасти расширителя раскрывают и одновременно с этим расширителю сообщают вращательное движение, после чего осуществляют разбуривание пласта полностью раскрытыми лопастями и включением обратного хода рабочего органа производят выбурение по продуктивному пласту полезного ископаемого с одновременным подъемом его на поверхность в виде гидропульпы. После окончания выбуривания подачу промывочной жидкости прекращают, лопасти расширителя приводят в исходное положение и рабочий орган извлекают из скважины.

При добыче ископаемых из тонких продуктивных пластов необходимо осуществить принудительную подачу бурильных труб в горизонт продуктивного пласта. Для этого буровая установка оснащается второй нижней талевой системой.

Механическое разрушение и извлечение ископаемого происходит обратным ходом с использованием вращателя 2 промывочной жидкости и верхней талевой системы (фиг.2), верхнего талевого блока 12, верхнего талевого каната 13, верхнего кронблока 14 в виде гидросмеси с последующим улавливанием добытого ископаемого в первой емкости 8 крупной фракции и во второй емкости 9 мелкой фракции.

После окончания процесса добычи из наклонной скважины на многопластовом месторождении производится перемещение комплекса на расстояние 1-2 м и процесс бурения и добычи начинается снова.

Изобретение полностью исключает накапливание на поверхности отвалов пустой породы, откачку на поверхность забойных технических вод, позволяет осуществлять подземный процесс добычи ископаемого без присутствия производственного персонала в забое, тем самым создавая безопасные условия труда.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для добычи твердых полезных ископаемых преимущественно на забалансовых и бросовых месторождениях, представленных тонкими и очень тонкими продуктивными горизонтальными пластами. Установка включает транспортную базу, мачту с упорами, бурильную трубу, одним концом закрепленную в подвижном вращателе, верхнюю талевую систему, состоящую из талевых канатов, талевого блока, кронблока и подъемной лебедки. Бурильная труба с другого конца имеет бурильный разрушающий и добывающий инструмент. Установка оснащена дополнительной нижней талевой системой для осуществления принудительной подачи в горизонт продуктивного пласта бурильных труб и добывающего инструмента, содержит несколько емкостей, выполненных с возможностью перемещения вместе с установкой, расположенных на разных уровнях по отношению друг к другу и предназначенных для улавливания, последующего осаживания и складирования добытого полезного ископаемого по различным величинам фракций, насосный блок для подачи промывочной жидкости из емкостей в бурильные трубы для осуществления процесса бурения. Установка смонтирована на разъемном рельсовом пути для перемещения по всей поверхности месторождения. Обеспечивает расширение функциональных возможностей. 2 ил.

Мобильная буровая добывающая установка, включающая транспортную базу, мачту с упорами, бурильную трубу, одним концом закрепленную в подвижном вращателе, верхнюю талевую систему, состоящую из талевых канатов, талевого блока, кронблока и подъемной лебедки, отличающаяся тем, что бурильная труба с другого конца имеет бурильный разрушающий и добывающий инструмент, установка оснащена дополнительной нижней талевой системой для осуществления принудительной подачи в горизонт продуктивного пласта бурильных труб и добывающего инструмента, содержит несколько емкостей, выполненных с возможностью перемещения вместе с установкой, расположенных на разных уровнях по отношению друг к другу и предназначенных для улавливания, последующего осаживания и складирования добытого полезного ископаемого по различным величинам фракций, установка содержит насосный блок для подачи промывочной жидкости из емкостей в бурильные трубы для осуществления процесса бурения, при этом установка смонтирована на разъемном рельсовом пути для перемещения по всей поверхности месторождения.