Устройство для гидравлической обработки горного массива через скважины

 

Изобретение касается горного дела и позволяет повысить эффективность обработки горного массива за счет периодического омывания стенок скважины пульсирующими струями. Устройство содержит гидрозатвор 1 и польй корпус (К) 4, выполненный в виде тела вращения с выходным отверстием на его со о ел СлЭ со Фм1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

BU 1 05391 (51) 4 Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

R0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4001020/22-03 (22) 14.11.85 (46) 23.04.87. Бюл. к 15 (71) Институт геотехнической механики

АН УССР (72) А.Н.Зорин, С.П.Минеев, Ю.Т.Хорунжий и Г.M.Ôðèäìàí (53) 622 ° 23.085.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 945473, кл. E 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 947438, кл. Е 21 F 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГОРНОГО МАССИВА ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение касается горного дела и позволяет повысить эффективность обработки горного массива за счет периодического омывания стенок скважины пульсирующими струями. Устройство содержит гидрозатвор 1 и полый корпус (К) 4, выполненный в виде тела вращения с выходным отверстием на его тор1305391 це. При этом К 4 имеет не менее, чем два ряда поперечных сквозных радиальных отверстий (ПСРО) 7 и коллектор 6.

Он выполнен в виде тела вращения, повторяющего конфигурацию К 4, и имеет несколько поперечных рядов сопел 8.

Их число соответствует числу рядов

ПСРО 7. Коллектор 6 охватывает К 4 и вращается относительно его продольной оси. Сопла 8 наклонены в сторону, противоположную направлению вращения кол= лектора 6, под углом 15 — 75, Оптималь. ный угол наклона сопел 8 равен 35 о

Вода от насосной установки по внут1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для осуществления воздействия гидравлической средой и гидравлическими ударными волнами на массив угля или пород с целью нарушения его сплошности, ос-, лабления, снятия внутрЕннего напряже.— ния, образования разгрузочных полостей, повышения эффективности дегазации и увлажнения, предотвращения внезап- Я ных выбросов и горнЫх ударов.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки горного массива за счет периодического омывания стенок скважины пульсирующими струями 15 жидкости.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез; на фиг.2 — разрез АА на фиг.1.

Гидрозатвор 1 имеет наружную 2 и 20 внутреннюю 3 трубы. К наружной трубе

2 гидрозатвора крепится полый конический корпус 4, на котором при помощи втулки 5 установлен конический коллектор 6. Корпус 4 и коллектор 6 образу- 2 ют между собой подшипник скольжения.

В корпусе 4 три поперечных ряда сквозных радиальных отверстий 7, по восемь в каждом ряду, представляющие собой конические расходящиеся насадки.ЗО

В коллекторе 6 имеются три ряда наклоненных в одну сторону сопел 8, по четыре в каждом ряду, причем два иэ них соосно смещены на половину диаметра входного отверстия 7 сопла. ренней трубе 3 гидрозатвора 1 поступает в полость К 4. Откуда через ПСРО

7 и центральное отверстие 10 вода поступает в сопло 8 и отверстие 11 коллектора 6, 3а счет реактивных сил струй, выходящих из сопел 8, коллектор 6 поворачивается, перекрывая одни и открывая другие отверстия в К 4.

Вода выходит импульсами и попеременно воздействует на стенки скважины по всему ее периметру. Корпус коллектора

6 выполняют коническим, что упрощает его извлечение из скважины. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

Большее количество отверстий в корпусе и смещение двух сопел выполнено для того, чтобы в каждый момент времени было открыто соплами не менее двух отверстий корпуса в каждом ряду.

Угол наклона сопел 8 к секущей плоскости, проходящей через центр окружности коллектора и центр входного отверстия сопла, составляет от 15 до 75

Опытным путем установлено, что реактивная сила, способная провернуть коллектор, создается при угле наклона о сопла к оси вращения коллектора 15 о с м 75 . Наиболее оптимальный угол наклона сопел на коллекторе составляет 35

Выходной диаметр отверстия 7 равен входному диаметру сопла 8.

Сопла представляют собой конические сходящиеся насадки с углом конусо ности Я =13, так как при этом угле коэффициент расхода (р) достигает наибольшего значения р --0,946. На выход-. ном отверстии каждого сопла могут быть установлены .генераторы .9 колебаний давления жидкости. По центральной оси корпус 4 заканцивается коническим отверстием 10, а коллектор 6 — отверстием 11 с конусностью, аналогичной конусности сопла 8. На выходе из отверстия 11 также может быть установлен генератор 9 колебаний давления жидкости. Отверстия 7 корпуса 4 и сопла 8 коллектора могут быть распо3 13053 ложены по винтовой образующей, в шахматном порядке, параллельными рядами

И Теде

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Вода из пожарного става под давлением от насосной установки (не показана) через внутреннюю трубу 3 гидрозатвора 1 поступает в полость корпуса

4. Откуда через боковые 7 и центральное 10.отверстия поступает в сопла 8 и отверстие 11 коллектора 6. При этом под воздействием струи воды на наклоненную боковую поверхность сопел 8 коллектора 6 и за счет реактивных сил струй воды, выходящих из сопел 8, кол- . лектор проворачивается, перекрывая одни и открывая другие отверстия в корпусе, отчего выход воды из устрой- 20 ства носит импульсный характер и позволяет попеременно воздействовать на стенки скважины по всему ее периметру.

Регулируя посредством прямого клапана насосной установки давление жидкости на входе в устройство, изменяют скорость вращения коллектора (чем выше давление, тем выше скорость и наоборот), добиваются совпадения по фазе импульса выхода из отверстия корпуса воды с частотой колебаний излучаемых генераторами 9 колебаний давления жидкости, т.е. добиваясь явления резонанса. Струи воды из боковых сопел воздействуют на стенки скважины, раз- 35 мывая их, а струя воды центрального сопла воздействует на забой скважины, размывая ее вглубь. Корпус с коллектором выполнены коническими для умень91 4 шения возможности "заштыбовывания" и улучшения условий извлечения из скважины устройства, если такое все же случится. Вода, неизбежно попадающая между корпусом и коллектором в местах сопряжений отверстиИ корпуса с коллектором, выполняет роль смазки, улучшая скольжение коллектора по корпусу.

Формула изобретения

1. Устройство для гидравлической обработки горного массива через скважины, включающее гидрозатвор и полый корпус в виде тела вращения с выходным отверстием и его торце, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности обработки гор ного массива за счет периодического омывания стенок скважины пульсирующими струями жидкости, корпус устройства выполнен не менее чем с двумя поперечными рядами сквозных радиальных отверстий, снабжен коллектором, выполненным в виде тела вращения, повторяющего конфигурацию корпуса устройства, и имеет несколько поперечных рядов сопел, число которых соответствует числу рядов отверстий в корпусе, при этом коллектор охватывает корпус и установлен с возможностью вра щения вокруг его продольной оси, а сопла коллектора наклонены в сторону, противоположную направлению вращения о коллектора, под углом 15 — 75

2. Устройство по п.1, о т л и ч а.— ю щ е е с я тем, что оптимальный угол наклона сопел коллектора составо ляет 35

1305391

Фу8. 2

Составитель В.Баранов

Техред А.Кравчук Корректор Т.Колб

Редактор Л.Лангазо

Заказ 1409/32 Тираж 430 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4