Способ термогидроструйного разрушения горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21B7/14 E21C37/16 

Изобретение относится к способу термогидравлического разрушения горных пород и может быть использо вано для бурения скважин, резки ще лей и проходки выработок в крепких породах. Известен способ термогидравличё кого разрушения горных пород, в ча ности при бурении скважин большого диаметра, в соответствии с которым на поверхность породы одновременно воздействуют рабкаленными струями газа и струями воды под давлением подаваемыми непрерывно 1. . При известном способе эффективность разрушения породы достигается, главным образом, за счет больших колебаний температуры, силового воздействия струй газа и жидкости. Наиболее .близким техническим решением к изобретению является спо соб термогидравлического разрушения горных пород путем воздействия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости Г2 . Недостатком известных способов термогидравлического разрушения является заметное снижение силового воздействия высоконапорной струи жидкости на разрушаемую поверхность в результате возникающего дополнительного сопротивления окружающей среды в виде встречных потоков, отраженных от разрушаемой поверхности, газа и жидкости. Происходит так называемое явление затопленной струи, которое особенно усиливается при заглублении струи в скважину или щель. Цель изобретения - повышение эффективности разрушения горных пород. Цель достигается тем, что соглас но способу термогидроструйного разрушения горных пород путем воздействия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости, истекающ струе газа придают кольцеобразную форму, а струю жидкости подают внут ри пространства, ограниченного газо вой струей. На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализа ции предлагаемого способа. Температурное ослабление прочнос ти поверхностного слоя разрушаемой породы можно осуществлять с помощью известных горелок химического или плазменного типа. Потеря прочности горных пород происходит при различных температурах: от ЗОО до1000 С. Импульсное воздействие гидравлическими струями на горную породу до тигается применением высоконапорных насосов или импульсных водометой. Интервалы мегаду импульсами гидравлических струй устанавливают доста1ТОЧНЫМИ для нагрева поверхностного слоя породы после каждого гидроимпульсного воздействия до температуры, при которой происходит снижение прочности поверхностного слоя на глубину проникновения струи жидкости. Для транспортировки струи жидкости к разрушаемой поверхности со скоростью, близкой к скорости сверхзвукового факела продуктов сгорания (.1-2 км/ч , струя х идкости должна выбрасываться.из сопла под давлением 30-40 МПа. Пример. Эффективность термо.гйдроструйного способа проверялась на образцах нетермобуримых горных пород: известняке и мраморе. Для температурной обработки поверхности образца породы используют бензовоздушную горелку, содержащую две коаксиально расположенные камеры: кольцевую 1 и центральную 2. Бензовоздушная смесь сжигается в кольцевой камере 1 сгорания и продукты сгорания выбрасываются через кольцевое сопло 3. Скорость истечения факела раскаленного газа 1,2 1,3 км/с, температура его торможения на поверхности образца 1500 1800 К, внутрикамерное давление 0,4-0,45 МПа, расход бензина 10 12 л/ч, воздуха 4-5 . В центральной камере 2 горелки помещен насадок 4 для выброса на разрушаемую поверхность струй жидкости диаметром 2 мм, который расположен в центре кольцевого сопла 3. Импульсная струя жидкости выбрасывается из насадка 4 под давлением 30 МПа, при этом масса выбрасываемой за один импульс жидкости 2,5 л, длительность импульса 0,5 - 1 с, скорость истечения струи 0,9-1,2 км/с. Для генерирования струи используют высоконапорный плунжерный насос 5 с вращаемым дисковым прерывателем 6 потока. Расстояние от среза сопла 3 до поверхности разрушаемого образца равно. 30 мм. При выбрасывании струи жидкости по каналу внутри кольцеобразного газового факела удается избежать нежелательного воздействия отраженных потоков газа и жидкости на импульсную струю. В результате эффективность разрушения увеличивается в 1,3-1,7 раза по сравнению с процессом разрушения, когда насадок для выбрасывания жидкости располагался

31041664. 4

параллельно истекающей струе раска- . Благодаря предлагаемому способу

ленного газа, хотя время нагрева впоявляется реальная возможность эфобоих случаях до воздействия на поре-фективно разрушать практически все

ду струи хсидкости одинаковое и сое-крепкие горные породы, в том числе и

тавляет 4,5-5 с. нетермобуримые.

СПОСОБ ТЕРМОГИДРОСТРУЙНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД путем воз-, действия раскаленной струи газа и импульсной струи жидкости, отличающийся тем, что, с цельюповышения эффективности разрушения, истекающей струе газа придают кольцеобразную форму, а струю жидкости внутри пространства, ограниченного газовой струей. а 4