Устройство для термомеханического бурения в мерзлых грунтах Советский патент 1978 года по МПК E21C21/00 E02F5/30 

(54) УСТРОЙСТВО Д Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к устройствам для тбр-i момехавического бурения в мерзлых грунтах с валунно-галечными включениями, и может быть использовано при строительстве гражданских, гидротехнических и транспортных сооружений, особенно в районах Крайнего Севера в условиях многопетнеймерзлоты. Известно устройство для термомехадического бурения в горных породах, в котором термобур размещен в полости механического породоразрушаюшего инструмента{.13 Недостаток этого устройства - бблыиая зона теплового поражения стенок скважины отходящими высокотемпературными газами и, как следствие, нарушение мерзлотнога режима грунта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому реаультату является устройство для термомехани- ческого буреиия в мерзлых грунтах, включающее термобур, между сопловыми отверстиями которого установпены съемные резиыГ2. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ ЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ Разрушение породы забоя осуществляетг ся одновременным действием намёрзлый грунт факела термобура н съемных рёзиов. Выкос продуктов разрушения осуществляется отработанными газами. Однако, как показал опыт промышленного бурения скважин аналогичными устройствами в районах многолетней мерзлоты при влажности грунта 30-50% к средаей температуре мерзлого Грунтам 5°С наблюдается бопыиая зона поражения i скважины йтходяшими газами. При этом происходит излишнее нарушение мерзлотйого состояния грунта с чр змерным разбуриванием диаметра скважины до О,7-1,О М против необходимого 0,40,5 м) и образованием тяжелой грязекаменной пулы1ы, которая при диаметре скважины более О,5 м остается на забое, препятствуя дальнейшему углублению скважины. С целью обеспечения проходки скваж;шы заданного диаметра путем защиты ее стенок от теплового поражения в предлагаемом устройстве термобур размещен в трубе, оканчивающейся ближе к сопловым отверстиям раструбом, с зазором апя, отвода отработанных faaoB и выноса продуктов раз рушения, Раструб выполнен из шарнирно закрепленных лепестков с прижимной пружиной и регулировочной конической втулки, На фиг, 1 представлено Ьрейпагаемое устройство, общий ВИД} ва фиг. 2 расположенегя лепестков защитного раструба при мшямальном 0 максимальном диаметре буримой скважины. Устройство-для термомеханйческого 6ypienHff в мерзлых грунтах состоит из полой буровой штанги 1, к которой прикреплен t«pMo6yp 2, снабженный съемными резцами 3 расположенными между саплавымн отверстяг ми 4. Термобур 2 расположен в трубе 5с зазором. Крепление осуществляется распор ками 6, На конце трубы 5 размешен на шарня ре 7 защитный лепестковый раструб, которыйс стоит из регулировочной конйчбской втулки 8, лепестков 0 прижимной пружины 10 и стопорно гаЙКй 11. Раструб выполнен с взаимным перекрытием лепестков 9 (см, фиг. 2), ICpoMe того, устройство снабжено направляющим зонтом 12 ИЛИ отвода продуктов разрушения. Устройство работает сдедукнаим образомПеред началом бурения подачей регулировочной конической втулки 8 вколь -фубы 5 раствор лепест1 ов 9 устанавливается на йеобхрримый диаметр буримой скважины к (Закрепляется стопорной гайкой 11, При подаче вращающегося устройства в скважину факел, истекающий из сопловых отверстий 4, - перемещаясь по забою скважины, осуществляет нагрев и оттаивание мерзлого грунта, а механические резцы 3 раёрушают нагретые и ослабленные твердые Валунно-галечные включения. Лепестки защитного раструба усилием прижимной пруЖЯНЫ 10 плотно прилегают к стенке скваЖНВЫ, перекрывают выход газового потока ваопь стенки скважины и, тем самым,за. швщакуг его от теплового воздействия Про дукты разрушения выносятся отработанными газами по кольцевому зазору между наружной поверхностью буровой штанги 1 и внутренней поверхностью трубы 5. Малый зазор между буровой щтангой 1 и трубой 5 обеспечивает высокую скорость выноса газового потока и его несущую способность. Далее газовый поток вместе с пульпой через зазор между трубой 5 и направл$пощим зонтом 12 выбрасывается за пределы устья скважины. Предлагаемое устройство позволяет создать условия для сохранения мерзлотного режима стенок скважины, как следствие, выдерживается первоначально заданный диаметр скважины и предотвращается образование дополнительных продуктов разрущения. Формула изобретения 1,Устройство для термомеханического буревня в мерзлых грунтах, включакшее термобур, между ссжшовыми отверстиями установлены съемные резцы, отличающееся тем, что, с пеглью обеспечения проходки скваживы заданного диаметра путем защиты ее стенок от теплового поражения, термобур размещен в трубе, оканчивающейся ближе к сопловым отверстиям раструбом, с зазором опя отво ца отработанных газов и выноса продуктов разрушения. 2,Устройство по п. I, о т л и ч а lorn е е с я тем, что раструб вшолвев из шарнирно закреопешых лепестков с прижимной пружиной в регудвро&очной. ксягаческой втулки. Источввки ивформапвн, прввятые во вввмавие при экспертизе: 1,Авторское свидетельство СССРо № 269104, кл. Е 21 С 21/00, 1968. 2,Авт1фское свидетельство СССР № 216572, кл, Е 21 С 21/00, 1965,

Фца.2