Устройство для гидравлического разрушения горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C37/06 

Изобретение относится к разрушению горных пород и может быть использовано для раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Известно устройство включающее корпус с перфорацией, входной патрубок, опор- ный фланец и эластичную оболочку, выполненную в виде перекрывающих друг друга отдельных полос,

Это устройство не предназначено для нагнетания жидкости в трещину, образованную в результате разрыва горной породы, что и является его недостатком.

В качестве прототипа принято устройство включающее корпус с радиальными отверстиями и входным штуцером на торце, герметизирующие приспособления, размещенные на противоположных концах корпуса.

Это устройство обладает сравнительно высокой трудоемкостью эксплуатации, обусловленной необходимостью выполнения предварительных операций по герметизации зоны разрыва. Кроме этого оно не предназначено для проведения разрыва породы на значительном расстоянии от устья скважины.

Целью изобретения является повышение производительности работы за счет совмещения операций герметизации и разрушения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено стаканом, герметизирующие приспособления выполнены в виде самоуплотняющихся кол околообразных манжет, стакан размещен на корпусе с возможностью свободного осевого перемещения и насажен на манжету, закрепленную со стороны штуцера, а радиальные отверстия выполнены на уровне полости данной манжеты .

На чертеже показано устройство в скважине в продольном разрезе.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с кольцевым выступом 2 и радиСО

с

XI

со оо

ю

СА О

альными отверстиями 3. На корпус 1 насажены две самоуплотняющиеся колоколооб- разные манжеты 4, 5 и стакан 6 между ними. На торец корпуса 1 со стороны манжеты 5 последовательно навинчены гайка 7 и ста- кан 8 с остью 11, установленной параллельно и эксцентрично оси устройства. На ось 11 эксцентрично насажена шайба 9 с кольцом из упругого материала 10. Со стороны входа рабочей жидкости на торце корпуса 1 уста- новлен штуцер 12. ;

Устройство работает следующим образом,

Устройство с помощью штуцера 12 подсоединяют к шлангу или колонне труб от системы нагнетания рабочей жидкости и подают в скважину. Первоначально на манжету 4 насажен стакан 6, из-за чего она не прижимается к стенке скважины, а манжета 5 не оказывает существенного сопротивле- ния перемещению устройства в сторону забоя. Поэтому ycfponcTBO в скважину опускается беспрепятственно. Опустив устройство на требуемую глубину, начинают нагнетать рабочую жидкость, которая через радиальные отверстия 3 заполняет полость, образованную стаканом 6 и манжетой 4. Под дёйствйем давления рабочей жидкости стакан 6 перемещается вдоль корпуса 1 и освобождает манжету 4, от чего она прижи- мается к стенке скважины. Затем рабочая жидкость, заполнив участок скважины, ограниченный манжетами 4 и 5, придавливает поверхности последних к горной породе, герметизируя тем самым зону разрыва. При дальнейшей подаче рабочей жидкости повышается ее давление и происходит гидравлический разры.в горной породы. Ориентацию плоскости разрыва можно задавать;; например, предварительным проре- за ни ем в загёрметизированной зоне инициирующей щели или установкой нескольких устройств в разных скважинах, пробуренн ых по соответствующей линии.

Устройство предназначено для раска- лывания негабаритов и блоков строительного камня вдоль скважины. В результате такого раскола горной породы стенки скважины расходятся/что позволяет беспрепятственно извлекать из нее устройство. В

случае, если по какой-либо причине понадобится извлечь устройство из скважины до того, как разойдутся ее стенки, сбрасывают давление жидкости и вращают штуцер 12 таким образом, что стакан 8, удерживаемый от вращения шайбой 9 (из-за эксцентричности оси 11 и кольца из упругого материала 10), навинчивается на корпус 1 и отжимает манжету 5 от горной породы. После этого устройство сравнительно легко перемещают в сторону от забоя и извлекают из скважины.

П р и м е р. В блоке мрамора с размерами 1,4x1,8x2,4 м пробурили два шпура диаметром 42 мм и глубиной 0,9 м. Шпуры пробурили перпендикулярно грани с размерами 1,8x2,4 м и вдоль средней линии, параллельной ребру длиною 1,8м. Расстояние между шпурами составило 0,2 м. В шпуры подали соответственно два устройства, изготовленные механическими мастерскими. Затем с помощью специальной установки через штуцер 12 начали нагнетать густой водный раствор глины, При давлении раствора 22 МПа блок раскололся на две примерно равные части. После этого сбросили давление раствора и легко извлекли устройство.

Формула изобретения

Устройство для гидравлического разрушения горных пород, включающее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, входной штуцер, установленный в торце корпуса, и герметизирующие приспособления, закрепленные на противоположных концах корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности работы за счет совмещения операций герметизации и разрушения, оно снабжено стаканом, герметизирующие приспособления выполнены в виде самоуплотняющихся колоколообразных манжет, стакан размещен на корпусе с возможностью свободного осевого перемещения и насажен на манжету, закрепленную со стороны штуцера, а радиальные отверстия выполнены на уровне полости данной манжеты.

Использование: разрушение негабаритов, добыча и обработка строительного камня. Сущность изобретения: устройство, состоящее из корпуса с двумя самоуплотняющимися манжетами колоколообразной формы, устанавливают в шпур. На манжету, закрепленную в верхней части устройства, насажен стакан. В полость между верхней манжетой и стаканом нагнетают жидкость. Стакан перемещается и освобождает манжету. Манжеты прижимаются к стенкам шпура. В пространство между манжетами продолжают нагнетать жидкость до гидравлического разрыва и разрушения горной породы. 1 ил.

HVf-.