Способ бурения скважин большого диаметра и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение эффективности колонкового бурения в подземных условиях в устойчивых твердых горных породах при одновременном креплении и обустройстве скважины (С) и удалении керна. Способ включает колонковое бурение в направлении нижерасположенной горной выработки (ГВ), разрушение керна и удале-Гние его в пределах нижерасположенной ГВ, крепление и обустройствр ствола С. Породный цилиндр (керн) выбуривают сверху вниз на всю глубину С большого диаметра с обеспечением размещения его нижнего торца в нижележащей ГВ. После этого керн посек^ ционно разрушают внизу. Разрушенную породу удаляют. По мере освобождения ствола С от керна ствол крепят и обустраивают сверху вниз. В качестве рабочей площадки для крепления и обустройства применяют верхний торец породного цилиндра. Крепление и обустройство ствола сверху совмещают во времени с удалением разрушенной породы по нижележащей ГВ. Устройство для осуществления способа содержит буровую установку; и колонковый снаряд с породоразрушающим наконечником. Снаряд имеет соединенные между собой по высоте цилиндрические секции, каждая из которых содержит по крайней мере один съемный вкладыш. Последний выполнен с возможностью выдвижения его при демонтаже как внутрь снаряда, так и наружу. 2 с.п. ф-лы, 9 ил.^к'и^^Сл>&ся

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 0 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ

1. (21) 4766943/03 (22) 07.12.89 (46) 23.02.92. Бюл.. O 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (72) Ю.А.Траубе (53) 622.143 (088.8) (56) Борисович B.Т. и др. Бурение скважин большого диаметра. — М.: Недра, 1977, с 123-130.

Кривенко М.Г. и др., Проходка скважин большого диаметра, М.,ГНТИЛ по горному делу, 1961, с.50-51. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу;

Цель изобретения — повышение эффективности колонкового бурения в подземных условиях в устойчивых твердых горных породах при одновременном креплении и обустройстве скважины (C) и удалении керна. Способ включает колонковое бурение в направлении нижерасположенной горной выработки (ГВ), разрушение керна и удалеИзобретение относится к горному делу, в частности-к способам и устройствам для бурения скважин большого диаметра, используемым в качестве шахтных стволов. . различного назначения, рудоспусков и т.n., и может быть использовано при бурении как с дневной поверхности в подземную горную

„.,all,, 1714135 А1

2 ние его в пределах нижерасположенной ГВ, крепление и обустройство ствола С. Породный цилиндр (керн} выбуривают сверху вниз на всю глубину С большого диаметра с обеспечением размещения его нижнего торца в нижележащей ГВ. После этого керн посекционно разрушают внизу. Разрушенную породу удаляют. По мере освобождения ствола С от керна ствол крепят и обустраивают сверху вниз. В качестве рабочей площадки для крепления и обустройства применяют верхний торец породного цилиндра. Крепление и обустройство ствола сверху совмещают во времени с удалением разрушенной породы- по нижележащей ГВ, Устройство для осуществления способа содержит буровую установку и колонковый снаряд с. породоразрушающим наконечником. Снаряд имеет соединенные между собой по. высоте цилиндрические секции, каждая из которых содержит по крайней мере один съемный вкладыш. Последний выполнен с возможностью выдвижения его при демонтаже как внутрь снаряда, так и наружу, 2 с.п. ф-лы, 9 ил. выработку, так и для бурения из вышележащей подземной выработки в нижележащую.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения в подземных условиях в устойчивых твердых горных породах при одновременном креплении и обустройстве скважины и удалении керна.

1714135

На фиг. 1 схематично показано устройство для бурения скважин большого диаметра, начальная стадия бурения скважины; на фиг. 2 — то же, конечная стадия бурения скважины в направлении ранее пройденной горной выработки; на фиг. 3- то же, начальная стадия работ по креплению и обустройству скважины (ствола) с одновременным обуриванием породного цилиндра (керна) на нижнем горизонте; на фиг. 4 — то же; промежуточная стадия работ в момент продолжения крепления и обустройства скважины (ствола) сверху и уборки взорванной горной массы на нижнем горизонте; на фиг.

5 — схема сборки устройства в виде колонкового снаряда; на фиг. 6 — схема конструкции вертикальйых и горизонтальных секций колонковой трубы с указанием на возможные варианты демонтажа; на фиг. 7, — схема соединения секций между собой; на фиг. 8 — схема конструкции крепежной шпильки с гайкой для скрепления секций; на фиг. 9— шпилька, вид с торца.

Способ реализуется посредством устройства, содержащего раму 1, вращатель 2 с приводом 3, насос 4 и лебедку 5, а также буровой снаряд, содержащий соединенные с насосом 4 посредством нагнетательного шланга 6, вертлюга 7, ведущей. трубы 8 и переходника 9 цилиндрические секции 10, соединенные между собой в колонковую трубу, и породоразрушающий наконечник

11.

Устройство размещено на поверхности

12; секции колонковой трубы 10 с породоразрушающим инструментом 11 находятся в скважине 13 с выбуренным керном.14 горной породы 15 от поверхности 12 до забоя

16. Ниже расположена горная выработка 17 с кровлей 18 и почвой 19; в которой размещены станки 20 для бурения шпуров 21 и породопогрузочные машины 22. На верхнем торце 23 керна 14 установлены опорные элементы 24 для предохранения секций

10 колонкового снаряда от самопроизвольного падения на почву 19, Цилиндрические секции 10 включают один или больше ripoдольных элементов 25, 26 в виде сьемных вкладышей. Элемент 25 выполнен с возможностью извлечения внутрь колонковой трубы, а элемент 26 — наружу. Возможно изготовление секций с одним подобным элементом, который может быть выдвинут, как внутрь, так и наружу. Этими элементами соединены основные продольные элементы

27. Вкладыши 25, 26 и элементы 27 выполнены с гнездами 28 и соединены между собой посредством, например, шпилек 29 и гаек 30, которые входят в гнезда 28, Шг ильки 29 выполнены с выемками 31 (под ключ), 5

15 а гайки 30 — с коронками 32 для фиксации шплинтами 33, проходящими через отверстия 34 шпилек 29. Герметизация стыков колонкового снаряда осуществляется с помощью герметизирующих прокладок 35 или специальной герметизирующей смазки (не показана) известного состава.

Способ осуществляют следующим образом.

В случае бурения скважины в готовую горную выработку вначале на поверхности

12 собирают первую секцию 10, к которой снизу присоединяют породоразрушающий инструмент 11 и монтируют привод и системы промывки и. подвески колонковой (поз.

2-9) сверху. Затем начинают бурение с одновременной промывкой известным способом с наращиванием цилиндрических секций по мере углубки скважины с выбури20 ванием керна 14 до некоторого приближения к кровле 18 горной выработки 17.

Породный цилиндр. 14, невыбуренный до конца, под собственным весом падает на почву 19 горной выработки 17, обломив

25 часть кровли 18 вокруг скважины 13. Керн .

14, обрушившись на горную выработку 17, остается в ней в вертикальном (или слабонаклонном) положении поддерживаемым скважиной 13 внутри находящегося в ней

30 колонкового снаряда 10, 11. После этого по выработке 17 доставляют станки 20 для бурения шпуров 2.1, в которые закладывают заряды и взрывают на выброс по горизонтали. Лишенный опоры, керн 14 стоймя падает

35 на почву 19 выработки 17. Раздробленную взрывом породу 35 от керна 14.убирают с помощью породопогрузочных машин 22 или иным способом. После первого опускания керна 14 в выработку 17 освобождается про40 странство в скважине 13 над керном 14 внутри колонкового снаряда, На верхней площадке 12 демонтируют установку(поз.1-9). закрепляя при этом секции 10 колонковой трубы от самопроизволь45 ного падения в скважину при помощи опорных элементов 24, располагаемых на торцовой поверхности 23 керна 14. На рабочую площадку, образованную торцовой поверхностью 23 керна 14, опускают

50 проходчиков и инструмент для крепления стенок ствола и его обустройства. Проходчики извлекают из ствола цилиндрические секции 10 путем первоначального сьема вкладыша 25, после чего элементы 26 и 27

55. секции без затруднения извлекаются внутрь.

После каждого взрыва основания керна

14 самопроизвольно реализуется один из двух возможных вариантов падения керна

14 в скважине 13 — либо совместно с секци1714135 ями 10 колонковой трубы по стенкам скважины 13, либо внутри колонковой трубы, прихваченной кусками .породы к стенкам скважины 13. В первом случае разборку секций 10 осуществляют наружу s пределах 5 выработки 17, во втором — внутрь скважины

13 над торцом 23 керна 14. Возможность двусторонней разборки колонкового снаря- . да обеспечивается конструкцией соединительных шпилек 29, позволяющей снять 10 гайки 30 "на себя.", удерживая шпильки 29 от вращения тооцовым кл ючом (не показан), вставленным в углубление 31, затем вытолкнуть шпильку 29 из отверстий в секциях

25-27 "от себя". Разборка секций колонко.- 15 ваго снаряда производится после каждого взрыва породного цилиндра до полного его разрушения и удаления породы.

Таким образом, после выбуривания керна 14 из породы 15 работа по формирова- 20 нию ствола производится в двух рабочих зонах: крепление и обустройство. ствола на. верхней торцовой площадке 23 керна 14, а разрушение и удаление породы 35 в пределах нижней выработки 17. Работы в этих 25 двух зонах, исходя из требований безопасности, должны быть согласованы во времени с учетом сроков проведения взрывных работ и соответственно момента ачередного проседания керна 14., 30 B случае бурения скважины 13 с опережением ее забоя 16 относительно забоя выработки 17 до отметки почвы 19 происходит безударная сбойка этих двух выработок.

Выработку 17 расширяют вокруг основания 35 породного цилиндра 14 с целью создания пространства .для проведения буровзрывных работ по керну и размещения взорванной породы 35 на почве 19 выработки 17. В этом случае место сбойки двух выработок. образует по кровле 18 выработки 17 четкий кольцевой контур в отличие от нерегулярно сколотого контура по первому варианту сбойки.

Формула изобретения

1, Способ бурения, скважин большого диаметра, включающий выбуривание керна. на глубину скважины; разрушение и удаление его из скважины, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения эффективности колонкового бурения в подземных условиях. в устойчивых твердых горных породах при . одновременном креплении и обустройстве скважины и.удалении керна, керн выбурива-. ют до нижележащей горной выработки;разрушают отдельными секциями в нижней его части, причем в качестве рабочей площадки для крепления стенок скважины и их обустройства используют циклически опускающийся верхний торец керна.

2. Устройство для бурения скважин большого диаметра, включающее подвесной и буровой механизмы и колонковый снаряд с породоразрушающим наконечником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что колонковый снаряд выполнен,из цилиндрических соединенных между собой по высоте секций, которые имеют вкладыши, установленные с возможностью горизонтального перемещения с извлечением из секций при их демонтаже внутрь или наружу.

1714135

1714135

Фиг. 5

1714135

Составитель Л.Черепенкина

Техред M .Moðãåíòâë Корректор Н.Король

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 671 .. Тираж .-,. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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