Устройство для бурения восстающих скважин Советский патент 1988 года по МПК E21D3/00 

(Л

f4

Изобретение относится к машинам для угольной пром-ти и м.б. использовано для бурения дегазационных и других скважин на крутых выбросоопасных пластах угля, характеризуюпцтхся малой механической прочностью. Цель изобретения - повьшение эффективности бурения путем снижения энергозатрат. Устройство включает механизм подачи с полым буровым ставом (БС) 3, имеющим турбинное колесо и буровую головку (БГ) с симметрично закрепленными на ней ножами 5. При этом БГ имеет соосную с БС 3 нижнюю секцию и связанную с ней эластичную верхнюю секцию 1 с куполообразным, обращенным

Фиг.;

к забою основанием. На нем концент- рично размещены зубки 9 и между ними радиально расположены отверстия в виде прорезей 10. В центре основания вьшолнено дополнительное отверстие 7 в форме усеченного конуса. В полости БГ размещен рабочий элемент, закрепленный на конце БС 3 и вьшолненный в виде турбинного колеса 15 с наклонно установленными и направленными на

1

Изобретение относится к машинам для угольной промьшшенности и может быть использовано для бурения восста юсцих дегазационных и других скважин на крутых выбросоопасных пластах угля, характеризующихся малой механической прочностью.

Цель изобретения - повьппение эффективности путем снижения энергозатрат.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для бурения вое гаю- щих скважин, общий вид; на фиг. 2 - верхняя секция буровой головки, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид со стороны забоя.

Устройство включает выполненную в форме усеченного конуса невращающуюся буровую головку, состоящую из верхней 1 и нижней 2 жестко связанных между собой секций, невращающийся буровой став 3 с турбинным колесом 4, ножи 5, закрепленные на буровой головке, и механизм подачи бурового става (не показан) .Верхняя секция 1 буровой головки выполнена эластичной и имеет куполообразное, обращенное к забою основание 6, в центре которого выполнено отверстие 7. На куполообразном основании 6 в держателях 8 закреплены концентрически размещенные зубки 9, а также выполнены прорези 10, повышающие эластичность основания. В конусной части верхней секции 1 имеются отверстия 11. Нижняя секция 2 буровой головки закреплена с возможностью ограниченного осевого перемещения на буровом ставе 3 и имеет выступы, к которым на осях присоединены

основание секции 1 соплами 16. Колесо 15 установлено с возможностью вращения и гидравлически связано с БС 3. Энергоноситель поступает в турбинное колесо БС 3 и, вырьгеаясь из сопл 16, вращает колесо, которое ударяет в основание секции 1. На нем образуется волна. Зубки 9, расположенные на ее гребне, подаются на забой, разрушая его. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

ножи 5, выполненные в виде рычагов. Рычаги шарнирно закреплены на нижней секции 2 и установлены с возможностью взаимодействия верхними породо- разрушающими концами 12 с верхней секцией 1 буровой головки, а нижними концами 13 - с упором 14 на буровом ставе 3. На конце бурового става, вы- ходящем в полость буровой головки, закреплено с возможностью вращения турбинное колесо 15 с соплами 16. Сопла 16 установлены с наклоном в одну сторону и направлены на основа- ние 6 верхней секции 1 буровой головки. Турбинное колесо 15 гидравлически связано с буровым ставом 3, который выполнен польм.

Устройство для бурения восстающих скважин работает следуюпщм образом.

Энергоноситель (сжатый воздух или вода) поступает через буровой став 3 в турбинное колесо 4 и, вьфываясь из

сопел 16 струями, реактивной силой вращает турбинное колесо Д и ударяет в куполообразное основание эластичной верхней секции 1 буровой головки, растягивая ее пропорционально давлению энергоносителя, образует на поверхности основания 6 по его диаметру вращающуюся волну, подавая зубки 9, расположенные на ее гребне, на забой, разрушая его. Таким образом, куполообразное основание буровой головки работает как волновая шарошка. Частота вращения волны, равная высоте вращения турбинного колеса 4, пропорциональна давлению энергоносителя и углу

наклона сопел 16. За один оборот волны зубки 9 дважды подаются на забой.

Вследствие того, что верхняя секция 1 буровой головки вьтолнена эластичной, она деформируется струями энергоносителя и принимает форму эллипса, несколько растягиваясь в направлении одного из диаметров ( а б) скважины - по линии максимального давления,развиваемого ударами струй, и сжимаясь по другому диаметру (в г) , где давление минимально.

Во время рабочего хода буровой головки нижние концы 13 ножей 5 фиксируются упором 14, а верхние концы 12 опираются на породные целики. Ножи 5 имеют малый угол резания, воспринимают усилие подачи и исключают заклинивание буровой головки в скважине.

Основная часть отработанного энергоносителя уходит из буровой головки в атмосферу через боковые отверстия 11, меньшая часть - через центральное отверстие 7, удаляя буровую мелочь из забоя скважины.

Зубки 9 вставляют в держатели и располагают концентрически на основании 6. Гнезда в держателях под зубки 9 выполнены конусообразными, что обеспечивает надежность крепления зубков. Подачу буровой головки на забой скважины и извлечение ее из скважины осуществляют механизмом подачи, расположенным на штреке, и буровым ставом 3, к верхнему концу которого крепится буровая головка. Нижний конец бурового става, закрепленный в механизме подачи, посредством гибкого шланга подсоединяется к магистральному воздуховоду на штреке. Так как буровой став 3 не передает вращающего момента, то соединение отдельных труб бурового става может производиться посредством безрезьбового соединения.

В случае зажатия зубков 9 буровой головки в скважине во время опускания ее на штрек, буровой став 3 с упором 14, опускаясь, освобождает нижние концы 13 ножей 5, которые.

5

0

5

поворачиваясь на осях, сжимают верхнюю эластичную секцию 1 буровой головки, уменьшая ее диаметр.

4

Формула изобретения

„ прорезей. О

5

0

5

Фи9. 2

10

Фи9.3