Устройство для бурения скважин в вечномерзлом грунте Советский патент 1978 года по МПК E02D17/14 E02F5/30 

I

Изобретение относится к строительству и может быть применено при погружении свай в вечномерзлые грунты при строительстве по прин 1иг1у сохранения мерзлоты в основании.

Погружение свай в вечномерзлые грунты с температурой -0,5°С и ниже забивными устройствами невозможно. В TaKiix случаях погружение свай производят с номоН1ью буровой установки, которой пробуривается лидерная скважина диаметром 80--100 мм. куда вводится «масляная игла 1.

Устройство представляет собой коаксиально установлс:-л1ые трубы, в которых по замкнутому контуру циркулирует нагретое до температуры 400--600°С масло, по внутренней трубе подается в иглу, а по внешней отсасывается.

Недостатком этого устройства является то, что их применение без устройства лидерной скважины сдерживается отсутствием достаточно надежного метода их погружения.

Известно устройство для бурения скважин в вечно мерзлом i-рунте, включающее полый 1инеконь1й став с забурником, привод вращения става и теплоноситель, представляющий собой генератор электромагнитны.х колебаний, который размещен в верхней часTii щнекового става и подключен к рабочей части забурника высокочастотным трактом, расположенным в полости става 2.

Недостатком этого устройства является наличие дорогостоящего обор дования, устройство небезопасно при обслуживании, поскольку при проходке скважин большого диаметра этим устройством требуется создание мощных электромагнитных полей, которые сами ио себе представляют опасность для здоровья обслуживающего персонала. Общеизвестно также,что че.м мощнее какая-либо электроустановка, тем больще вероятность поражения обслуживающего персонала электрическим током при прочих равных условиях. Кроме того, устройство требует больщих энергозатрат, так как электромагнитная энергия распространяется и за пределы контура скважины, а грунт разрущается только при определенной напряженности электромагнитного поля, т.е. энергия затухающего поля не может быть использована.

Целью изобретения .является снижение удельных энергозатрат и уменьшение .материалоемкости установки.

Цель достигается тем, что устройство снабжено коническим винтом с маслоподающей и маслоотводящей трубами, а в качестве теп.юносителя испо.льзовано масло с температурой 400-600°С, при этом винт выполнен с каналами для циркуляции масла н имеет вертикальные пазы для удаления оттаявшей смеси из скважины. Дополнительно для удаления разрушенного грунта из скважины устройство снабжено шнеком (навивкой из стальной ленты). Все детали устройства крепятся к базовой трубе, которая для исключения нагрева изолирхется от маслоотводяшей трубы воздушной прослойкой.

На фиг. 1 изображено предлагае.мое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1.

Устройство для проходки скважин в вечномерзлом грунте состоит из подающего патрубка 1, соединяюшегося подвижным соединением с подающей трубой 2, масляных каналов 3 в коническом винте 4, имеющем вертикальные прорези 5, на острие конического винта на.ходится забурник 6, отводящая труба 7 подвижным соединение.м соединяется с отсасывающим патрубком 8. Детали устройства крепятся к базовой трубе 9. На базовой, трубе 9 устроен шнек 10. Привод устройства включает червячный редуктор, состоящий из червячного вала 11 и червячной шестерни 12. Устройство поддерживается за фиксирующее кольцо 13 поддерживающей платформой 14. Герметизация труб и крепление, препятствующее продольному смещению патрубков 1 и 8 в подвижном соединении, выполнено в одном узле с сальниковым уплотнением 15.

На базовой машине помимо масляного котла размещен генератор для выработки электроэнергии, необходимой для вращения устройства, работы циркуляционного насоса, различного оборудования и приборов. Шаг резьбы находится в пределах 50-150 мм.

Устройство работает следующим образом.

Масло с температурой 400-600°С подается из котла через подающий патрубок 1 в подающую трубу 2 и затем поступает в масляные каналы 3 конического винта 4. Отсасывается масло через отводящую трубу 7 и отсасывающий патрубок 8. Устройство погружается в мерзлый грунт за счет разрушения грунта забурником 6 и коническим винтом 4, ввинчивающимся в мерзлый грунт.

Удаление разрушенного и оттаянного грунта осуществляется через вертикальные прорези 5 в коническом винте 4 и шнеком 10, закрепленным на базовой трубе 9. 5 Нривод вращения устройства осуществляется с помощью червячной пары, состояпхей из червячного вала 11 и червячной niecтерни 12. На передвижной агрегат (трактор, автомобиль, прицеп) устройство навешивается за фиксирующее кольцо 13 поддерживающей платформой 14.

В настоящем устройстве во время работы неподвижными (невращающимися) деталями будут: подающий патрубок 1, отсасываюц ий патрубок 8 и поддерживающая платформа 14.

Агрегат с применением в качестве навесного рабочего органа предлагаемого устройства достаточно мобильно и производительно. Для его работы необходимо только жидкое топливо. Скорость проходки, в зависимости от грунтовых условий может составлять 5-35 м/час при скорости вращения устройства 1-6 об/мин; диаметр скважин 0,9 м и более, глубина до 20 м. Устройство может быть применено на значительной части Крайнего Севера, например практически во всех

5 районах Севера Западной Сибири, во многих районах Байкало-Амурской магистрали и т.п.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин в вечно.мерзлОдМ грунте, включающее полый щнековый став с забурником, привод вращения става и теплоноситель, отличающееся тем, что, с целью снижения удельных энергозатрат и уменьщения .материалоемкости установки, оно снабжено коническим винтом с маслопсхаающей и маслоотводящей трубами, в качестве теплоносителя использовано масло, а винт выполнен с каналами для циркуляции масла и вертикальными пазами.

Источники информации, принятые во Riuiмание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 324240, кл. Е 02 D 5/30, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

Л 412373, кл. Е 02 F 5/30, 1972.

Б-Б