Устройство для подачи цемента в буровую скважину для крепления пород Советский патент 1990 года по МПК E21D20/00 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при креплении горных пород в горных выработках.

Целью изобретения является обеспечение повышения качества закрепления пород.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство для штангового крепления горных

пород с подающим устройством для цементного материала, вид сбоку; на фиг. 3 - труба питателя, вид c6oKyJ на фиг. 4 - исполнительный механизм, вид сбокуj на фиг. 5 - разрез А-А на фиг 4J на фиг. 6 - опорное устройство, вид сбоку, на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 6; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 6, на фиг. 9-11 - первая,

с/1

вторая и третья схемы управления устройством подачи для цементного материала соответственно; на 12-18 - различные ступени производства работ предлагаемым устройством.

Устройство состоит из бурового механизма 1, механизма 2 для подачи штанги, кассеты 3 штанги и подающего механизма 4 для цементного материала.

Механизм 4 подачи имеет трубу 5 питателя, исполнительный механизм 6 и опорное устройство 7, Труба 5 чтита- теля содержит жесткую трубу 8. К одному концу трубы прикреплено сопло 9, а к другому концу - гибкий рукав. Свободный конец рукава снабжен соединителем 10, при помовщ которого рукав подключается к насосу I1 для заканчи- вания цементного материала в трубу питателя.

Диаметр трубы питателя так соотнесен с диаметром буровой скважины, что проникновение цементного материала в зазор между трубой питателя и горной породой требует большего давления , чем давление подачи цементного материала. Следовательно, посредством непрерывнойподачи цементного материала в буровую скважинуторец труоы подвергается воздейст чюсилы, которая пропорциональна давлению подачи и выталкивает трубу наружу из скважины, когда пространство между забоем скважины на участке заполнения ее цементным материалом и наконечником трубы питателя полностью заполнено цементным материалом, v Возможно использовать гибкий рукав вместо жесткой трубы 5 на переднем конце трубы питателя. Конец рукава может быть снабжен отдел эным подающим соплом, которое может быть заменено при износе. При использовании гибкого рукава подающее сопло направляет рукав, когда он вводится в скважину.

Исполнительный механизм 6 имеет две рамных части 12 и 13, которые гибко крепятся одна к другой болтами 14. Два ролика 15 и 16 соответственно, имеющие параллельные оси, отделенные одна от другой промежутком, поворотно смонтированы на каждой рампой детали. Ролики установлены в частях оппозитно один другому и снабжены периферической канавкой так, что каждая роликовая пара образует между роликами приводной зазор

5

17 для трубы 3. Приводной зазор имеет такой размер, что ролики прижаты к трубе с противоположных сторон.

Ролики 16, смонтированные в нижней рамной части, снабжены звездочками 18, поддерживающими цепь 19. Цепь проходит вокруг двойной звездочки 20, смонтированной на нижней рамной части,

которая поддерживает приводную цепь 21, приводимую1 в движение мотором 22. Следовательно,, мотор вращает ролики 16 в нижней рамной части при помощи цепи.

5 Исполнительный механизм 6 поддерживается рамой 23 устройства для штангового крепления.

Опорное устройство 7 содержит опорную балку 24, прикрепленную паQ раллельно к раме 23 устройства для штангового крепления, U-образные направляющие связи 25 закреплены на расстоянии одна от другой на той стороне опорной балки, которая обращена к раме 23. Направляющие связи имеют такой размер, что труба питателя может скользить через направляющие связи. Опорная балка поддерживается против исполнительного механизма 6 так, что направляющие связи коаксиаль- ны с приводным зазором 17 исполнительного механизма 6. Расстояние между направляющими связями выбирается таким, что при использовании гибкого рукава в качестве трубы питателя рукав может противостоять усилию подачи без коробления. При использовании жесткой трубы в качестве трубы питателя одной направляющей связи достаточно по меньшей мере на расстоянии, контролируемом опорным устройством, когда связь установлена у переднего конца опорной балки.

Благодаря описанной конструкции труба 5 питателя подвижна относительно опорной балки вдоль направляющих связей, когда ролики 16 исполнительного механизма вращаются при помощи мотора. Труба питателя может таким образом механически проталкиваться

0 в буровую скважину для подачи цементного материала и извлекаться наружу из скважины во время подачи цементного материала.

Когда рычаг клапана 26 управления

5 для исполнительного механизма 6 толкается вперед, масло под давлением течет в гидравлический мотор 22 исполнительного механизма 6, который

0

5

0

5

начинает вращать ролики 16 при помощи цепей так, что ролики толкают трубу 5 питателя в скважину. Когда труба питателя достигает забоя скважины, управляющий клапан возвращается в свое начальное положение так, что мотор останавливается.

Когда приводится в действиерычаг управляющего клапана 27 для подающего насоса 11 цементного материала, масло под давлением течет к гидравлическому мотору 28, который вращает насос так, что он начинает нагнетать цементный материал в трубу 5 питателя. Схема масла под давлением мотора 28 подключена через клапан 29 регулирования потока, клапан 30 понижения давления и двухстабильный распределительный клапан 31 к гидравлическому мотору 22 исполнительного механизма б. Клапан 30 обеспечивает поток текучей среды через клапан до тех пор, пока давление текучей среды в моторе 22 не увеличивается до величины, при которой исполнительный механизм 6 еще один не перемещает трубу питателя наружу из скважины, за счет через через клапан течет только такое количество текучей среды, что давление остается на той же самой величине.

Когда цементный материал нагнетается в буровую скважину под определенным давлением подачи SP, цементный материал заполняет возможные трещины и зоны обрушения, а также пространство между забоем б/ровой скважины и наконечником трубы питателя. Так как цементный материал не может течь через зазор между трубой питателя и горной породой вследствие размеров трубы питателя, то цементный материал создает в скважине определенное давление подачи ТР. Это давление создает выталкивающую силу на трубе питателя, за счет чего труба питателя движется наружу в скважине благодаря взаимодействию выталкивающей силы и силы тяги исполнительного механизма. Количество цементного материала, которое необходимо подать, может регулироваться различными путями согласно тому, должна ли штанга цементироваться по всей ее длине или только у ее внутреннего конца. Когда предел давления клапана отрегулирован соответственным образом, давление подачи остается на такой величине, что труба питателя движется наружу в скважине с точно такой же ско15

, поу , 2й10

15

20

25

5389046

ростью, с какой цементный материал

подается в скважину. При помощи клапана 33 контроля потока может регулироваться наибольшая скорость обратного движения трубы питателя.

Количество подаваемого в скважину цементного материала может регулироваться, например, посредством аккумулятора давления 32 и одноходовым ограничительным клапаном 33, посредством чего предопределенное количество масла под давлением подается в единицу времени к аккумулятору давления через дроссель ограничительного клапана 33. Когда масло течет в аккумулятор, давление аккумулятора увеличивается соответственно. Когда давление аккумулятора увеличивается до определенной величины, управляющий клапан 27 возвращается в свое начальное положение так, что насос 11 подачи и гидравлический мотбр останавливаются . Посредством регулирования потока масла, подаваемого в аккумулятор , при помощи дросселя ограничительного клапана 33 заранее может быть определено время подачи и посредством этого количества цементного материала, подаваемого в скважину. Соответственно, регулировка конечно может быть выполнена за счет регулировки давления, которое заставляет управляющий клапан 27 вернуться в исходное положение.

Когда рычаг управляющего клапана 26 исполнительного механизма толкается назад, гидравлический мотор 22 продолжает вращать ролики 16 так, что они двигак5т трубу питателя в полностью извлеченное начальное положение .

Возврат управляющих клапанов в начальное положение также может быть осуществлен при помощи импульсов дав- 45 ления, создаваемых трубой питателя в определенной точке. Также возможно осуществить работу при помощи электрического импульса, когда используется соленоидный клапан, например при помощи счетчика величины потока.

Работа устройства может быть осуществлена автоматически, посредством чего оператор только начинает операцию подачи, а устройство выполняет подачу стадии за стадией, возвращаясь окончательно в свое начальное положение .

Возможно осуществлять управление для выполнения способа шаг за шагом,

30

35

40

50

55

например от продольного перемещения. трубы питателя, от гидравлического давления ее подающего потока, а также при измерении количества цементного материала, подаваемого в скважину.

В схеме управления (фиг. 10) исполнительный механизм 6 трубы питателя снабжен силовым цилиндром 34 с возвратной пружиной. Поршень цилиндра перемещает приводные ролики 16 исполнительного механизма 6 между приводным положением и холостым положением. Цилиндр 34 подключен через управляемый давлением клапан управления направлением потока к схеме давления мотора 28 подачи.

Схема управления работает следующим образом.

Труба питателя вводится в скважину посредством мотора 22 и цементный материал подается через трубу питателя описанным образом. Когда пространство между забоем скважины и наконечником трубы питателя заполняется цементным материалом, давление заполнения ТР цементного материала вызывает увеличение давления в схеме мотора 28 подачи, посредством чего текучая среда под давлением течет через клапан 30 в цилиндр 34. Вследствие этого поршень цилиндра толкает приводные ролики 16 исполнительного механизма 6, освобождая их от контакта с трубой питателя так, что труба питателя может двигаться по оси относительно исполнительного механизма и таким образом двигаться наружу в скважине благодаря давлению заполнения ТР, действующему на трубу питателя . Благодаря перемещению трубы питателя давление цементного материала в скважине уменьшается, посредством чего давление в схеме моторе подачи уменьшается соответственно и давление в цилиндре уменьшается. Вследствие этого приводные ролики исполнительного механизма снова остановят трубу питателя в ее положении. В третьей схеме управления (фиг. 11) клапан 30 (фиг. 9), заменен соленоидным клапаном 35, который

подключен к подключателю 36 давления, который соединен с линией 37 для восприятия давления подачи цементного материала в трубе 5 питателя. Когда скважина заполняется цементным, материалом и давление в трубе питателя вследствие этого увеличивается до величины большей., чем нормальное давQ ление подачи, подключатель давления посыпает импульс клапану 35, который пропускает текучую среду под давлением к мотору 22 трубы питателя. Мотор вытягивает трубу питателя наружу из

5 скважины, посредством чего давление подачи цементного материала в трубе питателя снова уменьшается и обеспечивает посредством подключателя 36 давления импульс, изменяющий положе0 ние клапана 35 так, что мотор 22

останавливается. Труба питателя движется таким образом шаг за шагом наружу до тех пор, пока скважина не заполнится до желаемой длины и труба

5 питателя не извлечется полностью из скважины посредством приведения в действие управляющего клапана 26.

ормула изобретения

30

5

0

5

1.Устройство для подачи цемента в буровую скважину для крепления пород, включающее корпус с закрепленными на нем механизмом подачи крепежных штанг и механизмом подачи связующего с трубой-питателем и приспособ- лени ем для подачи ее в скважинуи приводы механизмов, о тл ич аю ще ее я тем, что, с целью обеспечения повышения качества закрепленияпород механизмпо- дачи связующего снабжен чувствительным элементом для контроля подачив скважину и вывода из скважины трубы-питателя и взаимодействующими с ней приводными роликами, при этом труба- питатель выполнена гибкой для установки в скважине без зазора, а в качестве чувствительного элемента использован редукционный клапан.

2.Устройство по п. 1, о т л и- 0 чающееся тем, что редукционный клапан соединен с приводными роликами.

2 элф

92

Изобретение относится к горному делу и предназначено для креплено горных пород в горных выработках. Цель - обеспечение повышения качества закрепления пород. Для этого на корпусе устройства закреплены механизм подачи крепежных штанг и механизм подачи связующего цементного материала (ЦМ) с трубой-питателем (ТП) и приспособлением для подачи ее в скважину. Механизм подачи связующего дополнительно снабжен чувствительным элементом-редукционным барабаном для контроля подачи в скважину и вывода из скважины ТП и взаимодействующими с ней приводными роликами /ПР/. Для установки в скважине без зазора ТП выполнена гибкой. Редукционный клапан соединен с ПР. При заполнении пространства между забоем скважины и наконечником ТП связующим ЦМ последний создает в скважине определенное давление подачи. Это давление создает выталкивающую силу на ТП, за счет чего ТП движется наружу в скважине благодаря взаимодействию выталкивающей силы и силы тяги приспособления для подачи. Для этого ПР освобождается от контакта с ТП и включают редукционный клапан, который пропускает текучую среду под давлением к приспособлению подачи ТП. Благодаря перемещению ТП давление ЦМ в скважине уменьшается. Уменьшается и давление в схеме приспособления подачи и ПР останавливает ТП в ее положении. 1 з.п.ф-лы, 18 ил.

weeesi

Ц- фиг. 4

фиг. 5

Ui

ы со

40

§

1/ Jh

I Ч J /т

СП

О4

XI СП

D

Фие.Т1

Редактор Н.Бобкова

фиг. U

Составитель Л.Березкина Техред Л.Сердюкова

Корректор О.Ципле