Буровое устройство для проходки вертикальных выработок Советский патент 1982 года по МПК E21B7/24 

(5) БУРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ

ВЫРАБОТОК

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использсй вано для бурения вертикальных выработок большого диаметра./

Известно буровое гидромониторное устройство для проходки скважин, включающее коническое долото с центральным опережающим соплом и концентрично расположенные сопла tl.

Недостатком этого бурового устройства является его высокая энергоемкость, затрачиваемая на принудительное вращение и подачу на забой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является буровое устройство, включающее корпус с конус ным нижним торцом, установленный в нем ударный инструмент, центратор и емкость, заполненную подвижной средой t21.

Недостатком этого бурового устройства является высокая энергоемкость, потребляемая на вращение и подачу

его на забой, сложность конструкции и низкая эффективность использования энергии отдачи гидроударников.

Целью изобретения является сниже.ние энергоемкости бурения.

Поставленная цель достигается тем, что в буровом устройстве, включающем корпус с конусным нижним торцом, установленный в нем ударный инструмент, центратор и емкость, заполнен10ную подвижной средой, емкость выполнена в виде кольцевой полости, установленной на корпусе, а центратор снабжен опорной коронкой, yctвнoвлeнной на нем ниже ударного инструмен15та.

На фиг. 1 показано предлагаемое буровое устройство-, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Буровое устройство содержит кор20пус 1 с закрепленным на нижнем конусном торце ударным инструментом 2. Верхний торец корпуса 1 представляет .собой полую пневио- или гидрораспре39делительную систему 3 и подсоединен ный к ней напорный трубопровод .На верхнем торце закреплена емкость 5 имеющая форму кольцевой полости и частично заполненная подвижной средой, например жидкостью. Ударный породоразрушающий инструмент 2 установлен под углом к плоскости забоя, причем вершина угла направлена противоположно перекатыванию корпуса. По оси корпуса 1 расположен, цент ратор 6 с закрепленной на нем опорнфй коронкой 7- Лезвия опорной корон ки 7 выступают над лезвиями ударных инструментов 2. Устройство работает следующим обIpaaoM. Проходка вертикальной выработки производится сверху вниз. В предвари тельно пробуренную скважину 8 вставляют центратор $ бурового устройства, при этом лезвия опорной коронки 7 упираются в породу около устья скв жины и представляют собой опорную поверхность всего бурового устройства, но из-за большого диаметра бурового устройства по отношению к диаметру опорной коронки 7 неровной опо ной поверхности и несбалансированнос ти массы всей конструкции устройства он заваливается набок. При этом буро вое устройство будет иметь уже две опорные поверхности на плоскости забоя вертикальной выработки: точечную - на лезвие опорной коронки и радиальные - на лезвие ударных инстр ментов 2, расположенных на нижнем ко нусном торце корпуса 1. П.о напорному трубопроводу 4 энергоноситель подают в распределительную систему 3 и даль ше - в ударный инструмент 2. Ударный инструмент 2 работает по принципу работы отбойных молотков т.е. только при нажатии на лезвие ударного инструмента во время его контакта с плоскостью забоя. В процессе работы ударного инструмента 2 энергия отдачи его сообщает буровому устройству перекатывающееся сдвижение в противоположном направлении, При этом жидкости, находящейся в кольцевой емкости 5 также сообщается кинематическая энергия, которая создает инерционную бегущую волну, Она представляет дополнительную силу, способствующую перекатыванию бурового устройства и обеспечивает прижатие бурового инструмента 2 к плоскости забоя. 2 По мере разработки и опускания плоскости забоя уменьшается нагрузка по радиальной опорной линии,лри этом увеличивается нагрузка на точечную опорную поверхность кольцевой коронки 7- Это способствует эффективному разрушению породы .под кольцевой коронкой 7 и опусканию плоскости забоя под ней. При опускании плоскости забоя осуществляется нагрузка на радиальную опорную поверхность лезвий бурового инструмента 2, Такое чередование передачи усилий на опорные поверхности происходит в течение всего процесса бурения. Оно способствует повышению эффективности бурения. В данном случае вращение заменено перекатыванием корпуса 1 с ударными инструментами по плоскости забоя, а необходимое осевое усилие нажатия лезвий ударных инструментов на забой создается массой бурового устройства И усилием волнового перемещения подвижной среды в кольцевой емкости 5 Для достижения этой цели в предлагаемом буровом устройстве используется энергия отдачи ударных инструментов 2, получаемая в процессе бурения. Она сообщает корпусу 1 усилие для перекатывания его по плоскости забоя и волновое движение - подвижной среде, находящейся в кольцевой полости 5.. Корпус 1, перекатываясь по плоскости забоя, по очереди включает в работу контактирующие с породой ударные инструменты 2. Это позволяет концентрировать энергию удара только на лезвия этих ударных инструментов, а следовательно, и требует незначительного осевого усилия, т.е. в данном случае достаточно массы бурового устройства и волнового усилия подвижной среды в кольцевой емкости 5Использование энергии отдачи для привода предлагаемого бурового устройства позволяет снизить энергоемкость бурения, упростить конструкцию и его эксплуатацию. Отсутствие в.этом устройстве привода для вращения и привода для подачи его на забой даст значительную экономическую эффективность. Формула изобретения Буровое устройство для проходки вертикальных выработок, включающее