Устройство для крепления кровли добычных камер при скважинной гидродобыче полезных ископаемых

 

Использование: горнодобывающая промышленность, разработка месторождений твердых полезных ископаемых и добыча воды из водоносных горизонтов. Сущность: устройство для крепления кровли добычных камер при скважинной гидродобыче полезных ископаемых содержит размещенные на трубе подвижный и неподвижный шарниры, соединенные шарнирными двухзвенными тягами, при этом оно снабжено откидными упорными элементами, установленными в пазах, выполненных в подвижном шарнире, запорным приспособлением для перекрытия сечения трубы при подаче твердеющих растворов и гибким экраном, прикрепленным к нижней части шарнирных двухзвенных тяг в виде перевернутого зонтика, при этом в трубе выполнены радиальные отверстия для подачи в затрубное пространство и на экран твердеющих растворов. Подвижный шарнир может быть выполнен в виде надетого на трубу кольца. После установки устройства в предварительно пробуренной скважине откидные упоры переводят в горизонтальное положение и производят подъем устройства, до тех пор пока шарнирные двухзвенные тяги не сложатся и не займут совместно с гибким экраном вид перевернутого зонтика. Затем перекрывают сечение трубы и подачей в затрубное пространство твердеющих смесей создают крепь кровли добычной камеры. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений твердых полезных ископаемых, представленных формациями, разрушаемыми гидромониторными струями, а также при добыче воды из водоносных горизонтов, при неустойчивой кровле разрабатываемых формаций или водоносных пластов.

Известно устройство для крепления кровли водозаборных полостей при скважинной бесфильтровой добыче воды, в котором из твердеющего раствора в кровле водоприемной полости создают цементную подушку, сцепленную с башмаком обсадной колонны, в которой выполнен ствол скважины [1] Недостатком данного устройства является невысокая надежность крепления, поскольку твердеющие растворы типа цемента плохо работают на растяжение и подвержены отслоениям и разрушению под действием сил горного давления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для крепления кровли добычных камер при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, включающее размещенные на трубе подвижный и неподвижный шарниры, соединенные шарнирными двухзвенными тягами. Укрепление пород данным устройством осуществляется за счет их уплотнения сегментными уплотняющими пуансонами, размещенными на одном из звеньев двухзвенных шарнирных тяг [2] Недостатком данного устройства является то, что при малоустойчивых породах кровли для их уплотнения потребуются значительные усилия и, кроме того, радиус такой уплотненной зоны достаточно мал.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства, которое обеспечивало бы надежное укрепление кровли при любой степени ее устойчивости.

Техническим результатом, получаемым при реализации изобретения, является упрощение конструкции при повышении надежности крепления кровли добычных камер независимо от степени их устойчивости.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для крепления кровли добычных камер при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, включающем размещенные на трубе подвижный и неподвижный шарниры, соединенные шарнирными двухзвенными тягами, оно снабжено откидными упорными элементами, установленными в пазах, выполненных в подвижном шарнире, запорным приспособлением для перекрытия сечения трубы при подаче твердеющих растворов и гибким экраном, прикрепленным к нижней части шарнирных двухзвенных тяг в виде перевернутого зонтика, при этом в трубе выполнены радиальные отверстия для подачи в затрубное пространство и на экран твердеющих растворов. Технический результат достигается также тем, что подвижный шарнир выполнен в виде надетого на трубу кольца.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения данного технического результата.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства при расположении шарнирных двухзвенных тяг в транспортном положении, на фиг. 2 разрез А А фиг. 1, на фиг. 3 продольный разрез устройства в рабочем положении, на фиг. 4 схема установки устройства в скважине.

Устройство состоит из трубы 1, на которой размещен подвижный шарнир 2, выполненный, например, в виде кольца. В нижней части трубы закреплен неподвижный шарнир 3, который также может быть выполнен в виде кольца. Шарниры 2 и 3 соединены между собой шарнирными двухзвенными тягами 4, которые имеют возможность складываться при продольном перемещении подвижного шарнира 2.

Для приведения устройства в рабочее положение в скважине в пазах подвижного шарнира 2 над двухзвенными тягами 4 на осях размещены также откидные консольные упорные элементы 5, которые в рабочем состоянии занимают горизонтальное положение. Удержание у кровли добычной камеры подаваемого твердеющего раствора производится за счет гибкого экрана 6, прикрепленного к нижней части шарнирных двухзвенных тяг 4 в виде перевернутого зонтика. Увеличение приемной способности гибкого экрана может быть достигнуто за счет его крепления к гибким дополнительным поперечным связям, расположенным радиально между шарнирными двухзвенными тягами 4. Для подачи в затрубное пространство и на гибкий экран 6 твердеющих растворов в трубе 1 выполнены радиальные отверстия 7.

Основным условием, обеспечивающим перевод устройства из транспортного в рабочее положение, является нахождение мертвой точки шарнирного сочленения каждой из шарнирных двухзвенных тяг 4 таким образом, чтобы при продольном перемещении подвижного шарнира 2 складывание шарнирных двухзвенных тяг происходило в направлении от трубы 1 в сторону выработанного пространства, для чего на их внутренней стороне, прилегающей к трубе 1, выполнены приливы 8, которые обеспечивают угол раскрытия звеньев шарнирных двухзвенных тяг 4 со стороны трубы 1 на несколько градусов меньше развернутого угла и не дают сместиться мертвой точке к трубе 1 при переводе устройства в рабочее положение.

Для предотвращения попадания твердеющих растворов в скважину устройство снабжено приспособлением 9 для перекрытия сечения трубы 1, которое может быть выполнено в виде дистанционно управляемого клапана, установленного ниже радиальных отверстий 7 по направлению движения твердеющих растворов, или надеваемого на свободный конец трубы 1 обтекателя, который впоследствии вместе с образованной из твердеющего раствора пробкой может быть разбурен или разрушен иными методами.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском устройства в предварительно пробуренную скважину 10 его переводят в транспортное положение перемещением подвижного шарнира 2 в верхнюю точку (шарнирные двухзвенные тяги 4 прижаты к трубе 1) и в указанном положении на колонне обсадных труб устройство опускают в скважину 10. Скважина 10 при этом должна быть перебурена относительно кровли залежи 11 на глубину, равную длине хода подвижного шарнира 2. Из перебуренного участка скважины 10 для беспрепятственного перевода устройства из транспортного в рабочее положение должно быть создано свободное технологическое пространство.

Затем дистанционно откидные упорные элементы 5 приводят в горизонтальное положение и начинают подъем обсадной колонны 12. За счет взаимодействия упорных элементов 5 с породами кровли 13 труба 1 перемещается относительно подвижного шарнира 2, а шарнирные двухзвенные тяги складываются, принимают в конечном положении совместно с гибким экраном 6 вид перевернутого зонтика и в таком виде устройство закрепляется в скважине 10.

После перекрытия сечения трубы 1 с помощью приспособления 9 в затрубное пространство подают твердеющие смеси, которые по затрубному пространству попадают на гибкий экран и, растекаясь по нему, заполняют свободное пространство между ним и кровлей залежи. В результате чего образуется монолитная, армированная конструкция 14, которая обеспечивает надежное крепление кровли добычной камеры 15. При этом сама конструкция 14 оказывается подвешенной на обсадной колонне 12, что в конечном итоге повышает устойчивость крепления.

Формула изобретения

1. Устройство для крепления кровли добычных камер при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, включающее размещенные на трубе подвижный и неподвижный шарниры, соединенные шарнирными двухзвенными тягами, отличающееся тем, что оно снабжено откидными упорными элементами, установленными в пазах, выполненных в подвижном шарнире, запорным приспособлением для перекрытия сечения трубы при подаче твердеющих растворов и гибким экраном, прикрепленным к нижней части шарнирных двухзвенных тяг в виде перевернутого зонтика, при этом в трубе выполнены радиальные отверстия для подачи в затрубное пространство и на экран твердеющих растворов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный шарнир выполнен в виде надетого на трубу кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4