Устройство для определения газоносности полезного ископаемого в шахте Советский патент 1980 года по МПК E21F7/00 E21C39/00 

1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройствам для измерения газоносности полезного ископаемого в шахте и может быть использовано для определения параметров и эффективности мер, направленных на снижение загазованности атмосферы горных выработок.

Известно устройство для определения газоносности угольного пласта в призабойной зоне, включающее корпус в форме трубы, на одном конце которого располагается герметизирующий элемент (пакер), а на другом - узел (сверло с лебедкой), обеспечивающийпоступательно-вращательное движение расположенного в корпусе става буровых щтанг с буровой коронкой, и щтыбоприемник, соединенный с корпусом .1. ,

Недостатком устройства является низкая точность измерения количества газа, выделяющегося, из шпура, из-за необходимости разгерметизации во время удлинения буровой штанги.

Известно устройство для определения газоносности полезного ископаемого в щахте, включающее став буровых щтанг с породоразрушающим органом, и пустотелую трубу, размещенных коаксиально става, улавливатель шлама с отводами,

уплотнительныи эластичный элемент, герметизатор буровых щтанг и привод бурового става 2.

К осщэвным недостаткам устройства 5 относится то, что уплотнительныи элемент

не перемещается вслед за буровой щтангой, а остается постоянно у устья шпура при любой длине бурения, вследствие чего в штыбоприемную камеру и газоизмери10 тельный прибор поступают не только необходимые для измерения выбуренный уголь и таз, получаемые с конкретного шпура, но и обрушивающий материал и выделяющийся таз со стенок ранее пробуренных интервалов. Эти дополнительные колнчества угля и таза представляют значительную величину, а точность измерения газоносности определенного слоя угольного массива резко снижается, и область применения данного устройства ограничивается зоной массива, сложенной достаточно устойчивыми и однородными породами.

Цель изобретения - повышение точности измерения газоносности полезного ископаемого путем поинтервального измерения в процессе бурения.

Это достигается тем, что устройство снабжено решеткой и втулкой с отбойным кольцом, при этом буровые штанги выиол30 нены пустотелыми, а часть внешней поверх3ности забойной штанги выполнена гладкой с упорным выступом, труба выполнена в виде перфорированного шнека, размеш енного внутри става буровых штанг и торцом забойного конца, соединенного5 с решеткой, породоразрушаюший орган выполнен в виде коронки с окнами, сообш,аюш;ими призабойное пространство скважины с полостью става буровых штанг и соединенной с торцом забойной штанги,ю а уплотнительный элемент размешен на внешней поверхности втулки, свободно насаженной на гладкий конец забойной штанги меладу упорным выступом и буровой коронкой.15 На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2- узел I фиг. 1. Устройство включает став пустотелых буровых штанг 1 с буровой коронкой 2,20 имеюшей окна (прорези), сообшаюш,ие призабойное пространство скважин, с полостью става буровых штанг и соединенной с торцом забойной штанги. Внешняя поверхность става снабжена шнеком 3,25 а внутри него расположена полая нерфорированная труба 4 с внешним шнеком &, предназначенным для транспортирования выбуренного угля в емкость, состоящую из накопителя 6 и штыбоприемника 7, горло-зо вина между которыми перекрывается клапаном 8, выполненным в виде пробки со штоком 9. Штыбоприемник 7 и наконитель 6 посредством штуцеров 10 и 11 соответственно соединяются с газоизмерительными.35 приборами. На буровой штанге 1 помещен разделитель 12, выполненный в виде свободно насаженной на буровую штангу 1 металлической втулки 13 с отбойным кольцом 14, уцлотнительная часть внешней40 поверхностн забойной штанги вьшолнена гладкой с упорным кольцевым выступом 15, который исключает перемешение разделителя 12 по буровой штанге 1. Торец перфорированной трубы 4 со стороны корон-45 ки 2 снабжен решеткой 16, предотвращающей попадание буровой мелочи н угля в трубу 4. Уплотнительный эластичный элемент 17 размещен на внешней поверхности втулки50 13, свободно насаженной на гладкий конец забойной штанги между упорным кольцевым выступом 15 и буровой коронкой 2. Вращение и нодача буровых штанг 1 и внутренней перфорированной трубы 4 осу-55 ществляется посредством сверла 18 с подающей лебедкой и редуктором 19. Для гашения роторного момента редуктор 18 закренляют на раме 20, присоединенной одним концом к штыбоприемнику 7, а дру-со РИМ - к корпусу сверла 18. Устройство работает следующим образом. Вращательный момент и усилие подачи сверла 18 через редуктор 19 и став буро-65 4 вых штанг 1 передается к буровой коронке 2. Одновременно через редуктор 19 враш,ательный момент передается внутренней перфорированной трубе 4, сообш,ая ей враш,ение в противоположную относительно става буровых штанг 1 сторону. Отбойное кольцо 14, имеющее диаметр, близкий диаметру буровой коронки 2, обеспечивает нодачу всего выбуриваемого тля в полость става буровых штанг 1 через окна (црореаи) в буровой коронке 2, откуда с помош,ью шнека 5 перемешается к штыбоприемнику 7. В области штыбоприемннка став бзфовых штанг 1 имеет окна для выброса угля, который затем поступает в наконитель 6. Выделяюшийся из выбуриваемого угля газ поступает через штуцер 11 к газоизмерительному прибору. Наличие разделителя 12 создает на пути движения газа к устью шпура повышенное сопротивление но сравнению с сопротивлением перфорированной трубы 4, что предотвращает утечки газа. Кроме того, у отбойного кольца 14 образуется подбор штыба, что также препятствует прохождению газа через зазор между стенками шпура и разделителем к устью шпура. Для предотвращения нонадания в газоизмерительную систему газа, выделяющегося из стенок ранее пробурённого интервала шпура, став буровых штанг 1 также имеет внешний шнек, зачищающий шпур по всей его длине, и тем самым, обеспечивающий минимальное сопротивление по сравнению с сопротивлением на участке разделителя 12. После окончания бурения интервал необходимой длины сверло 18 отключают, носредством штока 9 пробкой 8 перекрывают горловину накопителя 6, обеспечивая дальнейшее .измерение газовыделения, В случае необходимости определения поправки на количество газа, выделившегося через забой шпура в процессе бурения, к штуцеру И подключают газоизмерительный прибор и но характеру газовыделения через забой шпура после окончания бурения судят о газовыделении через него в нроцессе бурения. После окончания измерений наконитель 6 освобождают от выбуренного угля и при необходимости наращивают став буровых штанг 1 и перфорированную трубу 4 и бурят следующий интервал шпура. Преимущество изобретения заключается в том, что устройство нозволяет с высокой точностью оперативно измерять газокинетические свойства угля неносредственно в натурных условиях и фактическую газоносность угольного массива в окрестностях тонной выработки, что дает возможность оценивать эффективность противовыбросных мероприятий по газовому фактору и обеспечивает высокую точность прогнозирования возможного газовыделення в выработку при разрущении угля, как в процессе технологических операции, так и при газодинамических явлениях. Формула изобретения Устройство для определения газоносности полезного ископаемого в шахте, включающее став буровых штанг с породоразрушающим органом, трубу, размещенную коаксиально ставу, улавливатель шлама и 10 газа с отводами, уплотнительный эластичный элемент и привод бурового става, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения газоносности полезного ископаемого путем поинтерваль- 15 ного ее измерения в процессе бурения, устройство снабжено решеткой и втулкой с отбойным кольцом, при этом буровые штанги выполнены пустотелыми, а часть внешней поверхности забойной штанги вы- 20 полнена гладкой с упорным выступом, тру5ба выполнена в виде перфорированного шнека, размещенного внутри става буровых штанг и торцом забойного конца, соединенного с решеткой, породоразрушающт орган выполнен в в-иде коронки с окнами, сообш,ающими призабойное пространство скважины с полостью буровых штанг и соединенной с торцом забойной штанги, а уплотнительный эластичный элемент размещен на внешней поверхности втулки, свободно насаженной на гладкий конец забойной штанги между упорным выступом и буровой коронкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Недашковский И. В. Определение газоносности угольного пласта в призабойной зоне. - «Уголь, 1972, № 12, с. 65-66. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2428275/22-03, кл. Е 21 F 7/00, 13.12.76 (прототип).