Устройство для образования зародышевых трещин Советский патент 1982 года по МПК E21C37/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕВЫХ

1

Изобретение относится к области разрушения горных пород в скважинах и может быть использовано для образования зародышевых трещин в шпурах нри добыче полезных ископаемых на основе взрывного способа разрушения или под действием давления жидкости.

Известен инструмент для образования полостей поперек оси скважины 1.

Известно также устройство, содержа шее корпус и рабочий орган 2.

Недостатком этого устройства является относительно сложная конструкция устройства; образующаяся полость не четко определяет напра,вление зародышевой трешины.

Нель изобретения - повышение качества резания и долговечности рабочего органа.

Цель достигается тем, что устройство снабжено пружиной, соединенной с рабочим органом, выполненным в виде клина, при этом образующая режущей части описана выражением

р г --- atp,

где р -- радиус-вектор с полюсом на оси корпуса и полярной осью, нроходяТРЕШИН

щей через ось корпуса и ось рабочего органа; г - радиус корпуса;

а - коэффициент, выбираемый в зависимости от зоны нарущенности скважины;

ср - полярный угол.

На фиг. 1 изображена схема устройства для образования зародышевых трещин; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, имею10щего промывочные каналы 2 и резьбовое соединение 3, рабочего органа 4, насаженного на ось 5, пружины 6 и рукоятки 7. Поперечное сечение рабочего органа имеет форму клина, а образующая по длине реtsжущей части имеет форму, которая определяется выражением

Р г - аср,

гдер - радиус-вектор с полюсом на оси

20 корпуса и полярной осью, проходящей через ось корпуса и ось рабочего органа; г - радиус корпуса; а - коэффициент, выбираемый в зависимости от зоны нарушенности скважины;

ср - полярный угол.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Для образования в массиве поперек оси скважины зародышевых трещин выбуривают скважину. С помощью рукоятки 7 устанавливают рабочий орган 4 в положение, при котором он не задевал бы стенки скважины. Вводят устройство в скважину на заданную глубину, отпускают рукоятку и приводят устройство во вращение. За счет пружины 6 рабочий орган 4 прижимается к стенке скважины и образует в ней зародыщевую трещину. Затем останавливают привод, с помощью рукоятки устанавливают рабочий орган в начальное положенме и перемещают устройство в другое мес|{) н.1и же выни.мают его из скважины.

Зародышевые трещины предназначены д,1я образования больши.х трещин в массиве методами гидроразрывов или взрывными люсобами. Основные требования к ним заключаются в следующем: радиус трещнн1 1 должен вы.ходить за зону нарущенности стенок скважины; угол раскрытия ее быть малым, берега трещины - ров11 Ы М и .

Размеры требуемого диаметра трещины опреде;1яются в основном крепостью горных пород; для наиболее крепких пород он может быть соизмерим с двойным диаметро.м скважины, для пород ередней и малой крепости диаметр трещины должен превыщать двойной диаметр скважины. Исходя из этого формулируются требования к устройству образования зародышевых трещин.

Рабочий орган устройства должен выдвигаться за пределы корпуса на величину больи ую, чем радиус корпуса; его режущая часть должна быть острой за время образования трещины (иначе могут образоваться выколы в берегах, а угол раскрыва окажется не остры.м); по толщине режущей части должна убывать по мере ее внедрения в стенки скважины.

Перечисленным требованиям удовлетворяет тредлагаемое устройство.

Действительно, при выдвижении рабочего органа поворотом оси, на которую oil насажен, в начальный момент в работу вступает наиболее толстая его часть. По ме()е прорезания наиболее толстой части трещины в работу начинают вступать более тонкие учаетки режущей части рабочего органа. F3 результате происходит автоматическая схема контактирующих участков рабочего органа с породой, что обеепечи15ае вступление в работу все новых, неза-uMiHbix режущих частей инструмента. ii( огноиению к породе инструмент остается постоянно остры.м. Так как вначале прорезается более толстая часть трещины.

ТО не происходит заклинивания инструмента.

От коэффициента а зависит диаметр тре щины. Он выбирается исходя из крепости горных пород. Для наиболее крепких пород

он может достигать значение 0,3. Уменьшение значения коэффициента а не ухудшает эффективность зародышевой трещины, но ведет к увеличению затрат на .ее образование (требуется разрущать большой объемгорной породы). Для пород средней и малой крепости этот коэфф)ициент выбирают меньших значений. Однако не следует вы-, бирать его слишком малым, ибо в этом случае образующая по длине режущей части устройства приобретает форму полукруга (при О °р 71). Это ведет к то.му, что в начальный момент в работе участвует вся поверхноеть режущей части устройства, а зате.м значительной становится неравномерность нагрузки на ее отдельные участки. В предлагаемом устройстве усилие пода0 чи рабочего органа осуществотяется за счет винтовой пружины. Применение именно винтовой пружины обусловлено тем, что выбрав число витков пружины достаточно больщим, можно практически обеспечить постоянство удельного усилия подачи инструмента на всем протяжении резания. Некоторое уменьщение усилия подачи инструмента за счет раскручиван-ия пружины ко.мпенсируется увеличением центробежной силы и у.меньщением толщины режущей части рабочего органа. Кроме этого, пружина позволяет автоматически уменьщить радиус выдвинутой части устройства в случае заклинивания между берегами трещины щтыба, что предотвращает повреждение рабочего органа.

Промывочные каналы нужны для подачи жидкости к рабочему органу с целью его охлаждения.

При использовании предлагаемого устройства объем буровых работ сокращается

0 на 25-40%, снижаются энергозатраты и себестоимость готовой продукции уменьшается на 15-20%.

Формула изобретения

Устройство для образования зародышевых-трещин, включающее корпус и рабочий орган, отличающееся тем, что, с целью повышения качества резания и долговечность рабочего органа, оно снабжено пружиной, соединенной с рабочим органом, выполненным в виде клина, при этом образующая режущей части онисана выражением.

р г - а,

где р - радиус-вектор с полюсо.м на оси корпуса и полярной осью, проходящей через ось корпуса и ось рабочего органа;

г - радиус корпуса;

а - коэффициент, выбираемый в зависимости от зоны нарушенности стенки скважины;

q -полярный угол.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 657165, кл. Е 21 В 9/28, Е 21 С 37/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 652325, кл. Е 21 С 37/00, 1977 (про: тотип).