Устройство для определения газопроницаемости горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использобано для определения газопроницаемости горных пород. Известно устройство, механический ге метизатор, включающ ий штуцер, наружную и внутреннюю трубы, уплотнитель, герметизатор шпура i , Недостатком этого устройства является то, что герметизацию шпура осуществляют за счет ручного сжатия уплот нителя гайкой, что не позволяет подать высокую нагрузку. Известно устройство для определения газопроницаемости горных пород, включающее гидроцилиндр, механизм распора уплотнителей с каналами для подачи жид кости, расположенный по центральной оси устройства, на забойном конце котор го размещены ограничительные и упорны элементы, а также уплотнители для герметизации устья скважины, поршневой элемент 2 . Недостатком этого устройства является невозможность его использования для нагнетания газа в шпуры из-за недостаточной их герметизацвв. Цепью изобретения является повышение эффективности герметизации и расширение области применения устройства за счет разделения каналов подачи жидкости и газа. . Поставленная цель достигается тем, что устройство выполнено с дополнительным каналом для. подачи газа и снабжено распределительным механизмом подачи жидкости в устройство, при этом механизм распора уплотнителей выполнен в виде ступенчатой неразъемной оси, а в качестве поршневого элемента использован плунжер, выполненный в виде цилиндрического стакана, наружная поверхность которого контактирует с внутренней поверхностью гидроцилиндра, а внутренняя поверхность образует полости со ступенчатой неразъемной осью, причем внутренняя полость распределительного

механизма посредством каналов для подачи жидкости сообщена с рабочей полостью гидроиилйндра, а канал для подачи газа вьшолнен сквозным по всей длине устройства, кроме того, распределительный механизм подачи жидкости в устройство выполнен с возможностью подсоединения к насосу.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. распределительный -клапанный механизм подачи жидкости в устройство, продольный разрез. Устройство состоит из неразъемной ступенчатой оси 1 с тремя внутренними каналами различной длины, два из которых 2 и 3 предназначены для подачи жидкости в подплунжерные полости 4 и 5, а третий 6 служит для подачи газа в фильтрационную камеру шпура, гидроцилйндра 7, который жестко закреплен на одной из ступеней оси плунжера 8, управляемого распределительным клапан вьтолненного в виде стакана с возможностью перемещения одновременно по ос 1и внутренней поверхности гидроцилинд ра 7, уплотнителей 9, разделяющих шай 10, упорной гайки 11 и уплотняющих колец 12. Распределительный клапан (фиг 2) подсоединен к герметизатору каналами 2и 3 и включает в себя полость 13, сообщающуюся отверстием 14 в гайке 15 с каналом 2, шток 16 Для .перемещ ния по оси клапана 17, забирающего ил открывающего соответственно отверстие 18, которое соединено с каналом 3, и отверстие 19, являющееся началом канала 2 , Устройство работает следующим образОм. После досылки герметизатора в щпу от насоса под давлением подается жи кость в полость 13 (фиг. 2), которая проходит через отверстие 14 в гайке 15 и далее по каналу 2 в рабочую полость 4 (фиг. 1) герметизатора. При этом плунжер 8 перемещается вправо и сжимает уплотнители 9, выполненные из резиновых колец, которые надеты на ось 1 и удерживаются гайкой 11. По мере сжатия уплотнители надежно герме тизируют шпур, и по каналу 6 подают газ в фильтрующую камеру щпура. Для извлечения герметизатора из шпура (приведение его в исходное положение) необходимо шток 16 (фиг. 2) пе евести вправо и установить клапан 1

в среднее положение тпк, чтоГ)1)1 o-i-ворстня 18 и 19 были открытьи В юзультато жидкость, находящаяся под давленном, из полости 4 последовательно через какал 2, полость 13 и канал 3 поступает в полость 5 (фиг. 1), плунжер 8 перемещается влево, уплотнители в силу упругости резиновых колец возвращаются в исходное положение и гсрметиза- тор можно извлечь из шпура. Если же при подаче жидкости из полости 4 в полость 5, плунжер 8 не возвратится в первоначальное положение и будет удерживать уплотнители в сжатом состоянии, тогда клапан 17 (фиг. 2) устанавливается в крайнее правое положение так, чтобы он перекрывал отверстие 19, насосом дополнительно подают жидкость в полость 5, после чего плунжер 8 возвращается в исходное положение. При снятии усилия со штока 16 пружина 20 переводит клапан в первоначальное положение. При переходе на другой щпур весь цикл работы повторяется , а жидкость из полости 5 при движении плунжера 8 вправо вытесняется и по каналу 3 поступает на слив. Устройство позволяет определять газопроницаемость горных пород в различных щахтных условиях. Испытания изготовленного образца на пласте Н8 шахты Дружба (производственное объединение Донбассантрацит) показывают, что фильтрующий газ в скважину можно подавать под давлением О-150 атм. Это охватывает весь диапазон давлений газа, встречающийся на пластах опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. Устройство предназначено для изучения пути, скорости миграции и роли газа и напряженного состояния в процессе формирования внезапных выбросов угля и породы, а также для решения задач дегазации угольных пластов. Форм.ула изобретения Устройство для определения газопроницаемости горных пород, включающее гидроцилиндр, механизм распора уплотнителей с каналами для подачи жидкости, расположенный по центральной оси устройства, на забойном конце которого размещены ограничительные и упорные элементы, а также уплотнители для герметизации устья скважины, поршневой элеотличаю 11. ееся что, с целью повышения эффективности герметизации и расширения области применения устройства за счет разделения каналов подачи жидкости и газа, устройство выполнено q дополнительным каналом дЛя подачи газа и снабжено распре- делительным механизмом подачи жидкости в устройство, при этом механизм распора уплотнителей выполнен в виде ступенчатой неразъемной оси, а в качестве поршневого элемента использован плунжер вьшолненный в виде цилиндрического ста- кана, наружная поверхность которого контактирует с внутренней поверхностью гид- ррцилиндра, а внутренняя поверхность образует полости со ступенчатой неразъем ной осью, причем внутренняя полость рас пределительного механизма посредством каналов для подачи жидкости сообщена с рабочей полостьюгидроцилиндра, а канал для подачи газа вьшолнен сквозным по всей длине устройства, кроме того, распр еделитепьный механизм подачи жидкости в устройство выполнен с во&можностью подсоединения к насосу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Руководство по текущему прогнозу выбросоопасных зон в угольных пластах при проведении подготовительных, нарезных и очистных выработок в шахтах Донбасса, Макеевка-Донбасс, 197S, с. 3840. 2.Авторское свидетельство СССР № 297782, кл. Е 21 F 5/О2, 10.05.67 (прототип).

/53