Скважинное устройство для образования направленных трещин Советский патент 1993 года по МПК E21C37/04 

Изобретение относится к разрушению горных пород и может быть использовано для отделения горной породы от массива, раскалывания негабаритов, добычи и обработки строительного камня.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

. На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство включает внутреннюю трубу 1 с кольцевым упором 2 в виде усеченного конуса. В трубе 1 перемещается поршень З1 посредством винта 4 с рукояткой 5, которые образуют систему нагнетания жидкости под давлением в трубу 1. Винт 4 находится в зацеплении с гайкой 6, закрепленной на трубе 1. На трубу 1 насажена втулка 7 из материала, который под действием внешней нагрузки из монолитного превращается в сыпучую смесь с различными размерами частиц. Втулка 7 зажата с одного торца кольцевым упором 2 трубы 1, а с другого коль- цевым упором 8 внешней трубы 9,

коаксиально насаженной на трубу 1 и имеющей с последней зацепление типа винт-гайка. Для удобства взаимного вращения трубы 1 и 9 снабжены рукоятками 10 и 11, которые вставлены в соответствующие отверстия и при необходимости могут свободно сниматься. Кольцевой упор 8 имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к кольцевому упору 2, а втулка 7 в продольном сечении имеет форму трапеции, прилегающей меньшим основанием к внутренней трубе 1. Устройство работает следующим образом.

Устройство заполняют высоковязкой жидкостью и подают до упора в забой в скважину 12. С помощью рукоятки 10 и 11 вращают внешнюю трубу 9 относительно трубы 1 таким образом, чтобы последняя, перемещаясь в продольном направлении, посредством кольцевого упора 2 разрушала втулку 7. Втулка 7 выполнена из смеси песка и связующего его вещества, которая под действием распирающих сил со стороны

со

с

00

о о ю о

СП

СО

кольцевых упоров 2 и 8 переходит из монолитного состояния в сыпучее. При этом частицы песка, обладая большей прочностью, чем горная порода, внедряются в стенки скважины, а частицы связующего песок за- полняют пространство между частицами песка. В результате между внутренней трубой 1 и стенками скважины 12 образуется кольцевая пробка, которая с одной стороны надежно удерживает устройство от продольного перемещения, ибо имеет сильное сцепление с горной породой, а с другой стороны не пропускает жидкость, так как пространство между частицами песка забито непроницаемым веществом. После этого вращением рукоятки 5 перемещают поршень 3 в сторону забоя скважины 12, выдавливая при этом из трубы 1 жидкость, под действием давления которой происходит разрыв горной породы с образованием тре- щины 13. В этом случае плоскость трещины 13 совпадает с плоскостью забоя скважины 12. При необходимости повышения точности ориентации плоскости создаваемой тре- щины в стенках скважины прорезают дискообразную инициирующую щель 14. Размеры создаваемой трещины 13 определяются количеством поданной жидкости, что зависит от числа оборотов винта 4 или расстояния, на которое перемещается пор- шень 3. Если устройство используется для разрушения блоков горных пород, то жидкость подают до тех пор, пока блок не расколется на отдельные части. Подав требуемый объем жидкости, давление по- следней При необходимости сбрасывают перемещением поршня 3 в сторону от забоя скважины 12. Затем вращением рукоятки 10 трубу 9 свинчивают с трубы 1 и извлекают из скважины. В скважину 12 подают струю сжатого воздуха или воды под давлением, от чего материал, из которого была выполнена

втулка 7, выносится за пределы скважины. После этого оставшуюся часть устройства легко извлекают из скважины.

Втулку 7 можно изготовить предварительно с помощью специальной формы и затем в процессе работы насаживать на внутреннюю трубу 1. Однако практически проще, собрав устройство, нанести на поверхность трубы 1 между упорами 2 и 8 быстродействующий раствор песка и цементирующего его вещества, например, гипса и воды.

Устройство является простым и удобным в эксплуатации, может быть изготовлено мастерскими практически любых горных предприятий. Оно жестко фиксируется в скважине, способно работать при низких отрицательных температурах.

Формула изобретения

1. Скважинное устройство для образования направленных трещин, включающее две коаксиально установленные трубы, связанные между собой посредством резьбового соединения, на торцах которых выполнены конические упоры с вершинами, обращенными одна к другой, узел вращения труб, поршень, установленный во внутренней трубе, и герметизирующую втулку, размещенную между упорами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, герметизирующая втулка выполнена из монолитного материала, переходящего поддействием внешней нагрузки в сыпучее состояние.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что в качестве материала втулки использована смесь песка со связующим.

3. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что в качестве материала втулки использован композит из песка и хрупкого легкоплавкого вещества.

Использование: отделение блоков горной породы от массива, разрушение негабаритов. Сущность изобретения: внутреннюю трубу заполняют высоковязкой жидкостью. Устанавливают устройство в скважине вблизи ее забоя. Вращают внешнюю трубу.- Конические упоры сближаются и разрушают герметизирующую втулку. Втулка выполнена из монолитного материала, переходящего под действием нагрузки в сыпучее состояние. Разрушением втулки обеспечивают герметизацию забоя скважины. Посредством перемещения поршня выдавливают жидкость из трубы. Под действием жидкости в плоскости забоя скважины образуется трещина, отделяющая блок породы от массива. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.