СПОСОБ ПРОХОДКИ СКВАЖИН И ДРУГИХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРУЕЙ ИОНИЗИРОВАННОГО ГАЗА Советский патент 1963 года по МПК E21B7/18 

Известны способы проходки скважин и других горных выработок высокотемпературной струей ионизированного газа с удалением продуктов разрушения породы промывочной жидкостью.

Описываемый способ отличается от известных тем, что в призабойной зоне скважины создается пузырь пара или газа путем подачи в нее только части промывочной жидкости, которая полностью переходит в газообразное состояние. Другая часть жидкости сбрасывается выше разрядной камеры для выноса продуктов разрушения породы на поверхность. Это предотвращает затопление разрядной камеры и уменьшает тепловые потери.

Кроме того, для повышения температуры струи газа шнур электродугового разряда принудительно сужается путем воздействия на него магнитного поля.

На фиг. 1 изображена установка для бурения скважин описываемым способом; на фиг. 2 - узлы А, Б и В на фиг. 1; на фиг. 3 - установка для проходки горных выработок описываемым способом.

Газоразрядная камера 1 для получения высокотемпературной струи ионизированного газа, необходимой для испарения или расплавления горных пород, опускается в скважину на трубах 2. Возможен также спуск газоразрядной камеры в скважину на кабеле подобно, например, известному беструбному электробуру с выносом разрушенной породы в шламовую трубу, посредством местной циркуляции жидкости, заполняющей ствол скважины. Требуемое напряжение постоянного тока в газоразрядной камере подается с дневной поверхности по одножильному кабелю 3 (при этом вторым обратным проводом для питания служит заземленная колонна труб или броня кабеля) через кольцевой токоприемник 4, позволяющий при необходимости вращать колонну труб, не прерывая линии токоподвода и подачи электроэнергии. При спуске камеры в скважину на трубах каждая секция кабеля встроена внутрь бурильной трубы и имеет на концах одноконтактные стержень 5 и муфту 6.

При свинчивании труб в колонну происходит автоматическое смыкание контактного стержня с контактной муфтой. Газоразрядная камера состоит из электродов 7 и 8, один из которых имеет центральное отверстие для выпуска струи ионизированного газа (плазмы), закрытое, мембраной 9, системы охлаждения, через которую в камеру выпускается охлаждающий агент (жидкость или газ), и обмотки 10, создающей продольное магнитное поле.

При промывке скважины водой или другой жидкостью, с целью предотвращения затопления разрядной камеры и уменьшения тепловых потерь, в призабойной зоне, поток промывочной жидкости делится на две части. Меньшая часть направляется непосредственно на забой (нижняя промывка) и может быть использована для охлаждения разрядной камеры. Количество жидкости, направленное на забой, подбирается таким образом, чтобы она превращалась в пар, образуя в призабойной зоне газовый (паровый) пузырь. часть промывочной жидкости выходит из труб над разрядной камерой (верхняя промывка).

Разрушенная порода удаляется из забоя потоком газа (пара) и попадает в поток промывочной жидкости, который транспортирует ее до дневной поверхности. С целью повышения температуры струи газа, шнур электродугового разряда принудительно сужается путем воздействия на него магнитного поля обмотки 10.

Описываемый способ может быть также применен для проходки в крепкой горной породе выработок большого сечения (тоннелей, штолен, штреков и т.п.). В этом случае (см. фиг. 3) разрядная камера 1 генератора укрепляется на головке 11 подающего механизма, который перемещает ее параллельно и перпендикулярно забою. При движении камеры сопло ее описывает заданную траекторию, производя с помощью струи ионизированного газа (плазмы) разрезку породы. После получения ряда разрезов массив породы разрушается.

1. Способ проходки скважин и других горных выработок высокотемпературной струей ионизированного газа с удалением продуктов, разрушения породы промывочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью предотвращения затопления разрядной камеры и уменьшения тепловых потерь, в призабойной зоне скважины создается пузырь пара или газа путем подачи в нее только части промывочной жидкости, которая полностью переходит в газообразное состояние, а другая часть ее сбрасывается выше разрядной камеры для выноса продуктов разрушения породы на поверхность.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения температуры струи газа, шнур электродугового разряда принудительно сужается путем воздействия на него магнитного поля.