Рабочий орган станка огневогобуРЕНия Советский патент 1981 года по МПК E21B7/14 E21B21/14 

(54) РАБОЧИЙ ОРГАН СТАНКА ОГНЕВОГО БУРЕНИЯ

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении взрывных скважин в крепких горных породах станками, оснащенными воздушно-огнеструйными термоинструментами с воздушным охлаждением камеры сгорания.

Известен рабочий орган станков огневого бурения, состояш,ий из воздушно-огнеструйного термоинструмента с водяным охлаждением камеры сгорания, буровой штанги, подводящего устройства и магистралей, расположенных внутри щтанги, для подвода воды и горючего к термоинструменту 1.

Однако рабочие органы, оснащенные термоинструментами с водяным охлаждением камеры сгорания имеют ряд недостатков.

Во-первых, их эффективность мала, так как КПД термоинструментов с водяным охлаждением самый низкий из всех известных в настоящее время воздушно-огнеструйных термоинструментов.

Во-вторых, сложна конструкция самого рабочего органа, т. к. подвод воды к термоинструменту требует дополнительной магистрали внутри буровой штанги и в подводящем устройстве. Нарушение герметичности этой магистрали приводит к попаданИю воды в воздух или горючее и, соответственно к прекращению работы термоинструмента.

5 Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является рабочий орган станка огневого бурения, включающий буровую штангу, воздущно-огнеструйный термоинструмент с воздущным охлаждением камеры сгорания, водяную и

0 воздушную магистрали и магистраль горючего 2.

Недостатком известного устройства является то, что в рабочих органах подобной конструкции вода в скважину не попадает для борьбы с пылью применяются специальные фильтры сухого пылеподавления.

Эффективность этих фильтров низка. Во-первых, трудно осуществить соответствующую герметизацию устья буровой .скважины. Во-вторых, высокая температура,

истекающая из скважины газовых потоков, резко снижает,. стойкость этих фильтров и их надежность: Кроме того, их использование усложняет конструкцию буровых станков. Все это приводит к снижению эффективности процессов бурения и разбуривания скважин термоинструментами с воздушным охлаждением камеры сгорания. Целью настоящего изобретения является увеличение производительности бурения за счет повышения эффективности пылеподавления путем смачивания продуктов разрушения водой. Это достигается тем, что рабочий орган станка огневого бурения снабжен кожухом, установленным с коаксиальным зазором, и уплотнительным кольцом, жестко закрепленным в указанном зазоре, при этом кожух и штанга установлены с возможностью взаимного продольного перемещения, а водяная магистраль сообщена с коаксиальным зазором на участке между уплотнительным кольцом и воздушно-огнеструйным термоинструментом. Для обеспечения возможности бурения скважин большей глубины, чем длина штанги, рабочий орган может быть выполнен таким образом, что уплотнительное кольцо жестко закреплено в верхней части штанги на ее внешней поверхности , а водяная магистраль сообщена с коаксиальным зазором посредством отверстий, которые выполнены в штанге на участке между уплотнительным кольцом и воздушно-огнеструйным термоинструментом. Кроме того, с целью обеспечения возможности вращения штанги, рабочий орган можet быть выполнен так, что уплотнительное кольцо жестко закреплено в верхней части кожуха на его внутренней поверхности, а водяная магистраль сообщена с коаксиальным зазором посредством отверстий, которые выполнень в кожухе на участке между уплотнительным кольцом и воздушно-огнеструйным термоинструментом. На фиг. 1 изображен рабочий орган станка огневого бурения с уплотнительным кольцом, укрепленным на штанге, в процессе забуривания; на фиг. 2 - то же, в конце процесса бурения; на фиг. 3 - бочий орган с уплотнительным кольцом, укрепленным на кожухе, в процессе забуривания; на фиг. 4 - то же, в конце процесса бурения. Рабочий орган станка огневого бурения включает буровую штангу 1 с воздушно-огнеструйным термоинструментом 2 с воздушным охлаждением камеры сгорания, кожух 3, размещенный относительно рабочего органа с коаксиальным зазором 4, уплотнительное кольцо 5, перекрывающее зазор 4, отверстия 6, соединяющие зазор 4 с водяной магистралью станка ниже кольца 5. Штанга 1 и кожух 3 через канаты 7 соединяются с тяговыми лебедками бурового станка. Длина кожуха 3 должна быть такой, чтобы в самом крайнем нижнем положении вода сбрасывалась в скважину на минимально возможной глубине, обеспечивающей полное эффективное смачивание продуктов разрушения. Практика ведения буровых работ станками огневого бурения показывает, что для этого достаточно воду сбрасывать на глубине порядка 2-4 м. Если воду сбрасывать на большей глубине, то эффективность пылеподавления не увели.чивается, а длина участка рекуперативного теплообмена уменьшится. Следовательно, КПД термоинструмента несколько снизится. Подавать воду в район устья скважины, т. е. не опускать кожух 3 в скважину, нерационально. В этом случае эффективность пылеподавления довольно низкая. Продукты разрушения не успевают охлаждаться и плохо смачиваются водой. Рабочий орган станка огневого бурения работает следующим образом. Перед началом работы щтанга 1 и кожух 3 занимают крайнее верхнее положение. В зазор 4 подается вода, сбрасываемая в район устья скважины. При бурении первых 2-4 м скважины (в разных породах эта величина различна) штанга 1 и кожух 3 движутся с одинаковой скоростью, равной скорости бурения. В этом случае вода сбрасывается на уровне сопловой крышки термоинструмента. Это обеспечивает хорошее пылепод-авление. На глубине 2-4 м кожух 3 останавливается и происходит движение только штанги 1. В этом случае длина участка штанги омываемого с внешней стороны высокотемпературными газовыми потоками (длина участка рекуперативного теплообмена) все время возрастает, следовательно, увеличивается количество тепла, передаваемое нагретыми стенками штанги, движущимуся внутри нее сжатому воздуху. Это приводит к росту КПД термоинструмента и увеличению эффек тивности работы бурового органа. Максимальная эффективность процесса возникает, когда штанга 1 займет крайнее нижнее положение, т. к. в этом случае длина участка рекуперативного теплообмена будет больщей. По окончании бурения, или при разбуривании скважин по схеме снизу-вверх до глубины 2-4 м поднимается сначала одна щтанга, а далее поднимаются вместе штанга и кожух. Эти спуско-подъемные операции осуществляются довольно легко, так как штанга и кожух имеют индивидуальные тяговые лебедки. Формула изобретения 1. Рабочий орган станка огневого бурения, включающий буровую штангу, воздушно-огнеструйный-термоиНструмент с воздушным охлаждением камеры сгорания, водяную магистраль, воздушную магистраль

и магистраль горючего, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности бурения за счет повышения эффективности пылеподавления путем смачивания продуктов разрушения водой, рабочий орган снабжен кожухом, установленным с коаксиальным зазором, и уплотнительным кольцом, жестко закрепленным в указанном зазоре, при этом кожух и штанга установлены с возможностью взаимного продольного перемещения, а водяная магистраль сообщена с коаксиальным зазором на участке между уплотнительным кольцом и воздушно-огнеструйным термоинструментом.

. I

Фе/г.

тельным кольцом и воздушно-огнеструйным термоинструментом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

горных пород, М., 1977 с. 178-179.

Фив. 2

(Pt/г. J

Фиг.