Устройство для образования направленных трещин в скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21C37/04 

I

Изобретение относится к разруше- нию горных пород и может быть исполь зовано для образования направленных трещин в скважинах с целью отделения горной породы от массивов, раскалыва НИН негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет образования трещин в плоскостях, перпендикулярных продольной оси скважины на различных уровнях по, ее длине.

На чертеже представлено устройство в скважине, продольный разрез.

Устройство состоит из полого штока 1 в виде стакана с коническим : кольцевым буртом в основании и ради- ально расположенными сквозными отверстиями 2. Внутри корпуса перемещается поршень 3, взаимодействующий с винтом 4, имеющим рукоятку 5, образующие систему нагнетания жидкости под давлением в полости штока. Винт 4 находится в зацеплении с гайкой 6, закрепленной на штоке 1. На штоке насажены по крайней мере два кольцевых распорных элемента 7 с торцов, зажатых коническими кольцами 8, которые взаимодействуют с торцом цилиндрического корпуса 9, насаженного на шток и имеющего с ним зацепление типа винт - гайка, т.е. с узлом навинчивания корпуса на шток. Для удоб ства взаимного вращения корпус имеет рукоятку 10, а шток - рукоятку 11, закрепленную на гайке 6. Элементы 7 выполнены из эласти 1ного материала (резины). Для удобства эксплуатации устройства рукоятки 5, 10 и 11 могут свободно выниматься из отверстий, в которые они вставляются. Отверстия 2 расположены между кольцевыми распорными элементами.

Каждый кольцевой распорный элемент в продольном сечении имеет форму равнобедренной трапеции, прилегающей меньшим основанием к штоку.

Кольца 8 в виде усеченных конусов насажены на полый шток попарно между кольцевыми распорными элементами и прилегают наружными наклонными поверхностями к соответствующим наклон ным поверхностям этих элементов.

Устройство работает следующим образом.

Устройство заполняют высоковязкой жидкостью и опускают в скважину или

467832

шпур на требуемую глубину. С помощью рукояток 10 и 11 вращают корпус 9 относительно штока 1 таким образом, чтобы корпус 9 перемещался в сторону кольцевого конического бурта в основании корпуса. В результате такого перемещения корпуса 9 сжимаются конические кольца 8, выдавливая к нам скважины кольцевые элементы 7, тем самым герметизируя пространство между стенками скважины и устройством. Затем вращением рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону отверс15 тий 2, выдавливая через них жидкость, которая, раздвигая конические кольца 8, еще сильнее прижимает коль- .цевые элементы 7 к стенкам скважины . и воздействует на горную породу. При

2Q достижении давлением жидкости предельной прочности горной породы на растяжения в стенках скважины появляется начальная трещина. Дальнейшее развитие этой трещины происходит под

25 действием проникающей в ее полость жидкости под давлением. Размер трещины определяется количеством поданной в нее жидкости, что зависит от числа оборотов винта 4 или расстояния, на которое перемещается поршень 3. Если устройство используется для разрушения блоков горных пород, то жидкость подается в трещину до тех пор, пока блок не расколится на две части. Подав в трещину требуемый объем жидкости, вращением рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону от отверстий 2, сбрасывая тем самым давление жидкости. Затем вращением рукоятки 10 осуществляют разгерметизацию пространства между стенками скважины и устройством и последнее извлекают из скважины. Жидкость для заполнения устройства должна обладать возможно большей вязкостью для того, чтобы жидкость не выходила на боковую поверхность блока до его разрушения на отдельные части. В качестве вязкой жидкости можно использоват ь густой водный раствор глины.

Принцип устройства основан на концентрации давления жидкости на горную породу в узкой полосе между коническими кольцами, что при данном 55 варианте устройства приводит к образованию трещины, перпендикулярной скважине. Жидкость здесь выступает в роли и гидроклина и энергоносителя. Прижатием кольцевых герметиэато30

35

45

50

ров к стенкам скважины обеспечивается единство устройства и горной породы. В этом случае щель, образованная коническими кольцами, выступает в качестве концентратора напряжения, обеспечивающего ориентированный разрыв горной породы через скважину.

Вместо поршня с винтом можно ис- пользовать высоконапорный насос. Однако предлагаемьй вариант устройства существенно облегчает его эксплуатацию в условиях подземного производства, ибо оно имеет относительно не- большой вес и не требует соблюдения особых мер искровзрывобезопасности.

Формула изобретения

1. Устройство для образования направленных трещин в скважинах, включающее цилиндрический корпус с расположенным внутри него на резьбе полым штоком с кольцевым буртом, коль- цевые распорные элементы из эластичного материала, последовательно насаженные на шток между кольцевым буртом и обращенным к нему торцом цилиндрического корпуса, узел навин-

Редактор Н.Лазар нко Заказ 5105/32

Составитель О.Попов Техред А.Кравчук

Корректор

Тираж 452Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

чивания корпуса на шток, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет образования трещин в плоскостях, перпендикулярных продольной оси скважины на различных уровнях по ее длине, устройство снабжено системой нагнетания жидкости под давлением в полость штока, а в штоке выполнены сквозные радиальные отверстия, расположенные между кольцевыми распорными элементами.

2 Устройство по П.1, отличающееся тем, что каждый кольцевой распорный элемент в продольном сечении имеет форму равнобедренной трапеции, прилегающей меньшим основанием к штоку.

3. Устройство по п.1, отличающее ся тем, что оно снабжено кольцами в виде усеченных конусов, насаженных на полый шток попарно между кольцевыми распорными элементами и прилегающих наружными наклонными поверхностями к соответствующим наклонным поверхностям этих элементов.

Корректор А.Ильин

Изобретение относится к разрушению горных пород и м.б. использовано для отделения горной породы от массивов, раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного к ам- ня. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет образования трещин в костях, перпе1щикулярных продольной оси скважины (С) на различных уровнях по ее длине. Цилиндрический корпус 9 устройства установлен с зацеплением типа винт - гайка с полым штоком (Ш) 1, выполненным в виде стакана с коническим кольцевым буртом в основании и радиально расположенными сквозными отверстиями 2. Корпус 9 и Ш 1 имеют соответственно рукоятки 10 и 11. Внутри Ш 1 перемещается поршень 3, взаимодействующий с винтом 4, имеющим рукоятку 5. На Ш 1 между буртом и обращенным к нему торцом корпуса 9 насажены выполненные из эластичного материала кольцевые распорные элементы (РЭ) 7. В продольном сечении РЭ 7 имеют форму равнобедренной трапеции, прилегающей меньшим основанием к Ш 1. Отверстия 2 Ш 1 расположены между РЭ 7. С торцов РЭ 7 зажаты коническими кольцами 8, взаимодействующими с торцом корпуса 9. Заполненное высоковязкой жидкостью уст-во опускают в С и с помощью рукояток 10 и 11 сжимают кольца 8. При этом РЭ 7 вьщавливаются между стенками С и устройством. Вращением рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону отверстий 2, вьодавливая через них жидкость до образования в стенках С трещины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. с (Л 00 4: о: 00 оо