RU124922U1

RU124922U1 - DEVICE FOR FORMING DIRECTED CRACKS IN WELLS

Info

Publication number: RU124922U1
Application number: RU2012140820/03U
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Тамбовцев
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-02-20

Abstract

1. Устройство для образования направленных трещин в скважинах, включающее корпус с кольцевым выступом, образующим ступени, снабженный ударным механизмом, установленным на торце корпуса, противолежащий конец которого свободный, отличающееся тем, что кольцевой выступ корпуса выполнен в виде усеченного конуса с углом 2a при вершине полного конуса, из которого образован этот усеченный конус, имеющий диаметр основания с меньшей площадью, равный диаметру d1 свободного конца корпуса и диаметру проходного сечения скважины, а диаметр основания усеченного конуса с большей площадью равен диаметру d2 прилегающей к нему ступени корпуса, причем разность диаметров d2-d1≤2б, где 2б - предельная величина раздвига берегов направленной трещины из скважины, а высота L2 усеченного конуса составляет L2≤5·d1.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхности усеченного конуса и поверхности прилегающей к ней ступени корпуса с диаметром d2 выполнены два скоса в виде плоскостей, расположенных симметрично относительно продольной оси корпуса под углом между плоскостями 2.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен дополнительным кольцевым выступом, выполненным в виде усеченного конуса и расположенным между ударным механизмом и кольцевым выступом на расстоянии от кольцевого выступа L3≤0,75·H, где H - высота отделяемого блока от массива, при этом диаметр основания усеченного конуса с меньшей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен диаметру d2 основания усеченного конуса с большей площадью у кольцевого выступа, а диаметр основания усеченного конуса с большей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен д�1. A device for the formation of directional cracks in the wells, comprising a body with an annular protrusion forming steps, equipped with a percussion mechanism mounted on the end of the body, the opposite end of which is free, characterized in that the annular protrusion of the body is made in the form of a truncated cone with an angle of 2a at the apex the full cone from which this truncated cone is formed, having a diameter of the base with a smaller area equal to the diameter d1 of the free end of the body and the diameter of the bore hole, and the diameter of the base chennogo cone with a larger diameter d2 equal to the adjacent stage body, wherein the diameter difference d2-d1≤2b where 2b - limit value pushing coast aimed fracture from the wellbore, and the height L2 is frustoconical L2≤5 · d1.2. The device according to claim 1, characterized in that on the surface of the truncated cone and the surface of the adjacent step of the body with a diameter of d2, two bevels are made in the form of planes located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the body at an angle between the planes 2.3. The device according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with an additional annular protrusion made in the form of a truncated cone and located between the percussion mechanism and the annular protrusion at a distance from the annular protrusion L3≤0.75 · H, where H is the height of the detachable block from the array the diameter of the base of the truncated cone with a smaller area at the additional annular protrusion is equal to the diameter d2 of the base of the truncated cone with a larger area at the annular protrusion, and the diameter of the base of the truncated cone with a larger area at the additional rotating arm protrusion is d

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для образования трещин в скважинах с целью отделения монолитов природного камня от массива, разделки монолитов на блоки, раскалывания негабаритов и в других подобных технологиях.The technical solution relates to mining and can be used to form cracks in wells with the aim of separating monoliths of natural stone from the massif, cutting the monoliths into blocks, splitting oversized materials and other similar technologies.

Известно устройство для образования направленных трещин в скважинах по патенту РФ №2168018, кл. Е21С 37/06, опубл. в БИ №15, 2001 г., включающее цилиндрический корпус с кольцевым выступом и рабочие органы в виде клиньев на наружной поверхности, при этом в корпусе выполнена, по крайней мере, одна продольная прорезь, в которой установлено кольцо из упругого материала с внешним диаметром большим, чем диаметр скважины. Устройство снабжено ударным механизмом, который установлен на его торце.A device for the formation of directed cracks in the wells according to the patent of the Russian Federation No. 2168018, class. E21C 37/06, publ. in BI No. 15, 2001, which includes a cylindrical body with an annular protrusion and working bodies in the form of wedges on the outer surface, while at least one longitudinal slot is made in the body, in which a ring of elastic material with an external diameter of large than the diameter of the well. The device is equipped with a percussion mechanism, which is installed on its end.

Недостатком рассматриваемого устройства является его неспособность создавать трещины в скважинах по пути наибольшего сопротивления разрыву породы, например, по диагонали блока. Это обусловлено тем, что созданные упругим кольцом устройства концентраторы напряжений (бороздки) на стенках скважины способствуют только зарождению трещины вдоль заданного направления, а дальнейшее ее развитие происходит по пути наименьшего сопротивления, как подтверждено экспериментально. Кроме того, устройство имеет сравнительно сложную конструкцию, его работа предопределяет износ упругого кольца, взаимодействующего со стенками скважины. Все это обуславливает неэффективность и относительно низкую надежность работы устройства.The disadvantage of this device is its inability to create cracks in the wells along the path of the greatest resistance to rock fracture, for example, along the diagonal of the block. This is due to the fact that stress concentrators (grooves) created by the elastic ring of the device on the walls of the well contribute only to the initiation of a crack along a given direction, and its further development occurs along the path of least resistance, as confirmed experimentally. In addition, the device has a relatively complex design, its operation determines the wear of the elastic ring interacting with the walls of the well. All this leads to inefficiency and relatively low reliability of the device.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для образования направленных трещин в скважинах по первому варианту патента РФ №2276262, кл. Е21С 37/06, 37/02, опубл. 10.05.2006 г., включающее цилиндрический корпус с кольцевым выступом, снабженный ударным механизмом, установленным на торце цилиндрического корпуса, свободный конец которого выполнен заостренным. Заостренный конец цилиндрического корпуса представляет собой двузубый клин с углом зуба α, V-образной режущей кромкой и двумя V-образными вертикальными пазами, противоположно выполненными по разные стороны от V-образной режущей кромки. Каждый указанный паз образован двумя плоскостями, расположенными под углом β<180° и образующими рабочие грани двузубого клина.The closest analogue in technical essence and the set of essential features is a device for the formation of directed cracks in wells according to the first embodiment of RF patent No. 2276262, class. Е21С 37/06, 37/02, publ. 05/10/2006, including a cylindrical body with an annular protrusion, equipped with a percussion mechanism mounted on the end of the cylindrical body, the free end of which is made pointed. The pointed end of the cylindrical body is a double-toothed wedge with a tooth angle α, a V-shaped cutting edge and two V-shaped vertical grooves, oppositely made on opposite sides of the V-shaped cutting edge. Each specified groove is formed by two planes located at an angle β <180 ° and forming the working faces of the double-toothed wedge.

Недостатком рассматриваемого устройства является повышенная энергоемкость разрыва каменного массива при его использовании. Это обусловлено тем, что данное устройство передает разрывные усилия на стенки скважины в массиве не прямым воздействием, а через пластичное вещество в скважине и тем самым затрачивает сравнительно большую долю энергии единичных ударов на внутреннее трение пластичного вещество при его сжатии в скважине, прежде чем возникнет направленная трещина при достижении соответствующего давления пластичного вещества на стенки скважины. Это, в свою очередь, требует применения более мощного ударного механизма, что увеличивает затраты на изготовление и на эксплуатацию устройства, связанные с необходимостью применения более мощных грузоподъемных механизмов по перестановке устройства. При этом устройство имеет относительно сложную конструкцию двузубого клина, что также повышает себестоимость изготовления устройства.The disadvantage of this device is the increased energy intensity of the rupture of the stone mass when using it. This is due to the fact that this device transmits breaking forces to the walls of the well in the array not by direct action, but through the plastic substance in the well and thereby spends a relatively large fraction of the energy of single impacts on the internal friction of the plastic substance when it is compressed in the well before directional crack upon reaching the corresponding pressure of the plastic substance on the walls of the well. This, in turn, requires the use of a more powerful impact mechanism, which increases the cost of manufacturing and operating the device associated with the need to use more powerful lifting mechanisms for moving the device. Moreover, the device has a relatively complex design of the double-toothed wedge, which also increases the cost of manufacturing the device.

Все это обуславливает неэффективность и низкую надежность работы устройства, высокую стоимость изготовления и эксплуатации устройства.All this leads to inefficiency and low reliability of the device, the high cost of manufacturing and operation of the device.

Техническими задачами предлагаемого решения являются повышение эффективности его работы за счет обеспечения им пониженной энергоемкости образования трещины, повышение эффективности изготовления и эксплуатации устройства за счет снижения стоимости его изготовления и эксплуатации, а также повышение надежности работы устройства по образованию направленной трещины за счет обеспечения направленных усилий на стенки скважины непосредственным воздействием устройства, исключая передачу и распределение ударной нагрузки на стенки скважины через пластичное вещество, как в прототипе.The technical objectives of the proposed solution are to increase the efficiency of its work by providing it with a reduced energy intensity of crack formation, increase the efficiency of manufacturing and operation of the device by reducing the cost of its manufacture and operation, as well as increase the reliability of the device for the formation of directed cracks by providing directed forces to the walls wells directly affected by the device, excluding the transmission and distribution of shock loads on the walls of the well s through plastic material as in the prior art.

Поставленная задача решается следующим образом. Предлагается устройство для образования направленных трещин в скважинах, включающее корпус с кольцевым выступом, образующим ступени, снабженный ударным механизмом, установленным на торце корпуса, противолежащий конец которого свободный. Согласно техническому решению кольцевой выступ корпуса выполнен в виде усеченного конуса с углом 2a при вершине полного конуса, из которого образован этот усеченный конус, имеющий диаметр основания с меньшей площадью, равный диаметру d1 свободного конца корпуса и диаметру проходного сечения скважины. Диаметр основания усеченного конуса с большей площадью равен диаметру d2 прилегающей к нему ступени корпуса. Разность диаметров d2-d1≤2б, где 2б - предельная величина раздвига берегов направленной трещины из скважины, а высота L2 усеченного конуса составляет L2≤5·d1.The problem is solved as follows. A device is proposed for the formation of directed cracks in the wells, including a body with an annular protrusion forming steps, equipped with a percussion mechanism mounted on the end of the body, the opposite end of which is free. According to the technical solution, the annular protrusion of the casing is made in the form of a truncated cone with an angle of 2 a at the apex of the full cone, from which this truncated cone is formed, having a diameter of the base with a smaller area equal to the diameter d1 of the free end of the casing and the diameter of the borehole. The diameter of the base of the truncated cone with a larger area is equal to the diameter d2 of the adjacent step of the casing. The diameter difference is d2-d1≤2b, where 2b is the limiting spread of the faces of the directed cracks from the well, and the height L2 of the truncated cone is L2≤5 · d1.

Указанная совокупность признаков позволяет разрывать массив из скважины при ударном внедрении устройства и обеспечивает в технологии добычи блочного камня образование и развитие магистральной трещины вдоль строчки шпуров с меньшими энергозатратами, чем у прототипа, и исключает выход трещины на свободную поверхность (уступ), параллельную плоскости отделения блока от массива. При этом такое исполнение устройства снижает стоимость его изготовления и эксплуатации.The specified set of features allows you to break the array from the well during impact introduction of the device and provides for the formation and development of the main crack along the line of holes with less energy consumption than the prototype in the block stone mining technology and eliminates the crack entering the free surface (ledge) parallel to the block separation plane from the array. Moreover, this design of the device reduces the cost of its manufacture and operation.

Образование и развитие магистральной трещины с меньшими энергозатратами достигается за счет прямого воздействия устройства на стенки скважины, исключая сравнительно большую долю затрат энергии единичных ударов на внутреннее трение пластичного вещество при его сжатии в скважине, прежде чем возникнет направленная трещина, как в прототипе.The formation and development of a main crack with less energy is achieved due to the direct impact of the device on the well walls, eliminating the relatively large share of the energy of a single impact on the internal friction of the plastic substance when it is compressed in the well before a directed crack occurs, as in the prototype.

Развитие магистральной трещины вдоль строчки шпуров достигается за счет выполнения кольцевого выступа корпуса в виде усеченного конуса с углом 2a при вершине полного конуса, из которого образован этот усеченный конус, и разностью диаметров d2-d1≤2б, где 2б - предельная величина раздвига берегов направленной трещины из скважины, а высота L2 усеченного конуса составляет L2≤5·d1.The development of the main crack along the line of holes is achieved by performing an annular protrusion of the body in the form of a truncated cone with an angle of 2 a at the apex of the full cone from which this truncated cone is formed, and with a diameter difference of d2-d1≤2b, where 2b is the limit value of the directional cracks from the well, and the height L2 of the truncated cone is L2≤5 · d1.

Все это позволяет повысить, в сравнении с прототипом, эффективность работы, изготовления и эксплуатации устройства.All this allows you to increase, in comparison with the prototype, the efficiency of the work, manufacture and operation of the device.

Целесообразно при этом на поверхности усеченного конуса и поверхности прилегающей к ней ступени корпуса с диаметром d2 выполнить два скоса в виде плоскостей, расположенных симметрично относительно продольной оси корпуса под углом между плоскостями 2_в.In this case, it is advisable to make two bevels on the surface of the truncated cone and the surface of the adjacent step of the body with a diameter of d2 in the form of planes located symmetrically relative to the longitudinal axis of the body at an angle between the planes of 2 _in .

Это дает возможность повысить надежность работы устройства по образованию направленной трещины за счет обеспечения устройством направленных усилий на стенки скважины непосредственным воздействием устройства.This makes it possible to increase the reliability of the device for the formation of directional cracks by providing the device with directed forces on the walls of the well by the direct impact of the device.

Кроме того, целесообразно корпус снабдить дополнительным кольцевым выступом, выполненным в виде усеченного конуса и расположенным между ударным механизмом и кольцевым выступом на расстоянии от кольцевого выступа L3≤0,75·H, где H - высота отделяемого блока от массива, при этом диаметр основания усеченного конуса с меньшей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен диаметру d2 основания усеченного конуса с большей площадью у кольцевого выступа, а диаметр основания усеченного конуса с большей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен диаметру d3 прилегающей к нему ступени корпуса, торец которой служит торцом корпуса. Это дает возможность повысить эффективность работы устройства по отделению блоков от массива, обеспечивая при полном заглублении корпуса в скважину после образования магистральной направленной трещины на всю площадь отделения блока его отодвигание от массива на величину d3-d1. Это позволяет цеплять блоки канатом к крюкам грузоподъемных или тяговых механизмов для последующей их транспортировки или для опрокидывания крупноразмерного блока с целью последующей его разделки на более мелкие блоки и т.д.In addition, it is advisable to provide the housing with an additional annular protrusion made in the form of a truncated cone and located between the percussion mechanism and the annular protrusion at a distance from the annular protrusion L3≤0.75 · H, where H is the height of the detachable block from the array, while the diameter of the base of the truncated the cone with a smaller area at the additional annular protrusion is equal to the diameter d2 of the base of the truncated cone with a larger area at the annular protrusion, and the diameter of the base of the truncated cone with a larger area at the additional annular protrusion The protrusion is equal to the diameter d3 of the adjacent step of the housing, the end of which serves as the end of the housing. This makes it possible to increase the efficiency of the device for separating blocks from the array, ensuring that when the body is completely deepened into the well after the formation of a main directional crack over the entire area of the block separation, it is moved away from the array by d3-d1. This allows you to cling the blocks with a rope to the hooks of lifting or traction mechanisms for their subsequent transportation or for tipping over a large-sized block for the purpose of its subsequent cutting into smaller blocks, etc.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами фиг.1-7. На фиг.1 представлен общий вид устройства для образования направленных трещин в скважинах; фиг.2 - вид А на фиг.1; фиг.3-место I на фиг.1 в увеличенном масштабе (2:1); фиг.4 - разрез В-В на фиг.3 в период образования и развития трещины; фиг.5 - схема установки устройства перед началом ударного внедрения в скважину до образования начальной трещины в массиве; фиг.6 - схема заглубления устройства в скважину при образовании магистральной трещины на всю площадь отделения блока; фиг.7 - схема заглубления устройства в скважину при полном отодвигании блока от массива.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific implementation and the drawings of figures 1-7. Figure 1 presents a General view of the device for the formation of directed cracks in the wells; figure 2 - a view of figure 1; figure 3-place I in figure 1 on an enlarged scale (2: 1); figure 4 - section bb in figure 3 during the formation and development of cracks; 5 is a diagram of the installation of the device before the start of shock penetration into the well until the formation of the initial crack in the array; 6 is a diagram of the deepening of the device into the well during the formation of a main crack over the entire area of the block; 7 is a diagram of the deepening of the device into the well when the block is completely moved away from the array.

Устройство для образования направленных трещин в скважинах (фиг.1) состоит из корпуса 1 с кольцевым выступом (поз не обозначен), образующим ступени, ударного механизма 2, установленного на торце корпуса 1 с противолежащим свободным концом 3. Кольцевой выступ корпуса 1 выполнен в виде усеченного конуса 4 с углом 2a при вершине полного конуса, из которого образован этот усеченный конус 4. Усеченный конус 4 имеет диаметр основания 5 с меньшей площадью, равный диаметру d1 свободного конца 3 корпуса 1 и диаметру проходного сечения скважины 6. При этом диаметр основания 7 усеченного конуса 4 с большей площадью равен диаметру d2 прилегающей к нему цилиндрической ступени корпуса 1. Причем разность размеров d2-d1≤2б, где 2б - предельная величина раздвига берегов направленной трещины 8 (фиг.4,) из скважины 6, а высота L2 (фиг.1) усеченного конуса составляет L2≤5·d1.A device for the formation of directed cracks in the wells (Fig. 1) consists of a housing 1 with an annular protrusion (not indicated), forming a stage, an impact mechanism 2 mounted on the end of the housing 1 with an opposite free end 3. The annular protrusion of the housing 1 is made in the form a truncated cone 4 with an angle of 2 a at the apex of the full cone from which this truncated cone 4 is formed. The truncated cone 4 has a diameter of the base 5 with a smaller area equal to the diameter d1 of the free end 3 of the casing 1 and the diameter of the bore hole 6. In this case, the diameter the meter 7 of the base of the truncated cone 4 with a larger area is equal to the diameter d2 of the adjacent cylindrical stage of the housing 1. Moreover, the size difference is d2-d1≤2b, where 2b is the limit of the extension of the faces of the directional fracture 8 (Fig. 4) from well 6, and the height L2 (FIG. 1) of the truncated cone is L2≤5 · d1.

На поверхности (поз. не обозначена) усеченного конуса 4 и поверхности прилегающей к ней ступени корпуса 1 с диаметром d2 выполнены два скоса (поз. не обозначены) в виде плоскостей 9 (фиг.1-3), расположенных симметрично относительно продольной оси корпуса 1 под углом 2_в между плоскостями 9.On the surface (pos. Not indicated) of the truncated cone 4 and the surface of the adjacent step of the housing 1 with a diameter of d2, two bevels (pos. Not indicated) are made in the form of planes 9 (Figs. 1-3) located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the housing 1 at an angle of 2 _in between the planes 9.

Корпус 1 (фиг.1) может быть снабжен дополнительным кольцевым выступом (поз. не обозначен), выполненным в виде усеченного конуса 10 и расположенным между ударным механизмом 2 и кольцевым выступом в виде усеченного конуса 4 на расстоянии от этого кольцевого выступа L3≤0,75·H, где H - высота отделяемого блока 11 от массива 12 (фиг.5), при этом диаметр основания 13 (фиг.1) усеченного конуса 10 с меньшей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен диаметру d2 основания 7 усеченного конуса 4 с большей площадью у кольцевого выступа, а диаметр основания 14 усеченного конуса 10 с большей площадью у дополнительного кольцевого выступа равен диаметру d3 прилегающей к нему ступени корпуса 1, на которой установлен ударный механизм 2. На фиг.4 позицией 15 указана заданная плоскость отделения блока 11, на фиг.5, 6 позицией 16 указана горизонтальная (постельная) трещина природного или техногенного происхождения.The housing 1 (figure 1) can be equipped with an additional annular protrusion (pos. Not indicated), made in the form of a truncated cone 10 and located between the percussion mechanism 2 and the annular protrusion in the form of a truncated cone 4 at a distance from this annular protrusion L3≤0, 75 · H, where H is the height of the detachable block 11 from the array 12 (figure 5), while the diameter of the base 13 (figure 1) of the truncated cone 10 with a smaller area at the additional annular protrusion is equal to the diameter d2 of the base 7 of the truncated cone 4 with a larger the area of the annular protrusion, and the diameter of the base 14 mustache of the intersected cone 10 with a larger area at the additional annular protrusion is equal to the diameter d3 of the adjacent step of the housing 1, on which the percussion mechanism 2 is installed. In Fig. 4, the reference plane of separation of the block 11 is indicated by 15; in Fig. 5, 6, the horizontal is indicated by 16; (bed) crack of natural or man-made origin.

Устройство работает следующим образом. После подачи устройства (фиг.1-7) со стороны свободного конца 3 корпуса 1 в скважину 6 на величину L1 таким образом, чтобы ось х, изображенная на фиг.4, была перпендикулярна заданной плоскости 15 отделения блока 11 (фиг.5), включают ударный механизм 2 (фиг.1). В качестве ударного механизма 2 в устройстве могут использоваться любые ударные машины для забивания в грунт стержневых элементов. Под действием ударных импульсов происходит внедрение свободного конца 3 корпуса 1 в скважину 6, при этом поверхности (поз. не обозначены), образующие усеченный конус 4 и расположенные между плоскостями 9 скосов, воздействуют на стенки скважины 6 горизонтальными результирующими усилиями F1 и F2 (далее - усилия F1 и F2), направленными диаметрально противоположно относительно друг друга в заданной плоскости 15 отделения блока 11 (фиг.5) от массива 12. При этом в массиве 12 возникают растягивающие напряжения, действие которых вызывает развитие его микродефектов. Объединяясь, они образуют трещину 8 (фиг.4), направленную вдоль заданной плоскости 15. Дальнейшее развитие трещины 8 обеспечивается погружением кольцевого выступа в виде усеченного конуса 4 на глубину скважины 6, равную длине L3, и тем самым происходит расклинивание массива 12 вдоль скважины 6 усилиями F1 и F2 на величину 2б_max (фиг.3), как показано на фиг.6.The device operates as follows. After supplying the device (Figs. 1-7) from the side of the free end 3 of the casing 1 to the well 6 by the amount L1 so that the x axis depicted in Fig. 4 is perpendicular to the predetermined separation plane 15 of the block 11 (Fig. 5), include percussion mechanism 2 (figure 1). As the percussion mechanism 2 in the device, any percussion machines for driving rod elements into the ground can be used. Under the influence of shock pulses, the free end 3 of the housing 1 is introduced into the well 6, while the surfaces (poses not indicated) forming a truncated cone 4 and located between the bevel planes 9 act on the walls of the well 6 by the horizontal resulting forces F1 and F2 (hereinafter - efforts F1 and F2) directed diametrically opposite to each other in a given plane 15 of separation of block 11 (Fig. 5) from array 12. In this case, tensile stresses arise in array 12, the action of which causes its microdevelopment OBJECTS. Combining, they form a crack 8 (Fig. 4), directed along a given plane 15. Further development of the crack 8 is provided by immersing the annular protrusion in the form of a truncated cone 4 to the depth of the well 6, equal to the length L3, and thereby wedging the array 12 along the well 6 efforts F1 and F2 by the amount of 2b _max (figure 3), as shown in Fig.6.

В результате в заданной плоскости 15 (фиг.4) образуется магистральная трещина 8 с площадью, равной S_mpi≈H·2l_i, где 2l_i - длина линии трещины 8 на горизонтальной поверхности по обе стороны скважины 6, при соответствующей величине (2б_i) раздвига берегов трещины 8 из скважины 6. Если площадь S_mpi≈S_бл, где S_бл - площадь плоскости 15 отделения блока 11 от массива 12, то с помощью ударной нагрузки в скважину 6 погружают и дополнительный кольцевой выступ в виде усеченного конуса 10 на глубину больше, чем L4, но меньше, чем L5 (фиг.7). При этом происходит отодвигание отделяемого блока 11 от массива 12 и процесс отделения данным устройством заканчивается.As a result, in a given plane 15 (Fig. 4), a main crack 8 is formed with an area equal to S _mpi ≈H · 2l _i , where 2l _i is the length of the crack line 8 on a horizontal surface on both sides of the well 6, with the corresponding value (2b _i ) of the expansion of the _{edges of the} crack 8 from the well 6. If the area S _mpi ≈S _bl , where S _bl is the area of the plane 15 of separation of the block 11 from the array 12, then with the help of the shock load, an additional annular protrusion in the form of a truncated cone 10 on the depth is greater than L4, but less than L5 (Fig. 7). When this occurs, the detachable block 11 is moved away from the array 12 and the separation process with this device ends.

Если площадь S_mpi<<S_бл, то следует одновременно использовать несколько устройств для образования направленных трещин в скважинах, а ударный механизм 2 (фиг.1) целесообразно переустанавливать с корпуса 1 одного устройства на корпус 1 другого устройства, подлежащего внедрению в скважину 6 (фиг.5) на глубину, равную сумме (L1+L2+L3). Затем после внедрения корпусов 1 всех устройств на глубину, равную сумме (L1+L2+L3), производят последовательно погружение дополнительного кольцевого выступа в виде усеченного конуса 10 (фиг.1) каждого корпуса 1 на глубину больше, чем L4, но меньше, чем L5, до тех пор, пока не произойдет отодвигание блока 11 от заданной плоскости 15 (фиг.4) на соответствующую величину, равную (d3-d1), по всей длине блока 11 (фиг.7). Причем количество необходимых устройств для отделения блока 11 соответствующих размеров определяется величиной к≈S_бл/S_mpi.If the area S _mpi << S _bl , then several devices should be used simultaneously for the formation of directed cracks in the wells, and the percussion mechanism 2 (Fig. 1) should be reinstalled from the housing 1 of one device to the housing 1 of another device to be introduced into the well 6 ( 5) to a depth equal to the sum (L1 + L2 + L3). Then, after the introduction of the cases 1 of all devices to a depth equal to the sum (L1 + L2 + L3), an additional annular protrusion in the form of a truncated cone 10 (Fig. 1) of each case 1 is successively immersed to a depth greater than L4, but less than L5, until the block 11 moves away from the given plane 15 (Fig. 4) by the corresponding value equal to (d3-d1) along the entire length of the block 11 (Fig. 7). Moreover, the number of necessary devices for separating the block 11 of the appropriate size is determined by the value k≈S _{bl /} S _mpi .

Экспериментальные исследования подтверждают получаемый эффект. Образование магистральной трещины 8 (фиг.6) при отделении гранитного блока 11 от массива 12 происходит вдоль строчки шпуров путем ударного внедрения корпуса 1 (фиг.5) устройства в скважину 6. При соотношении 2б_max/В≈0,006, где В - ширина блока 11 (расстояние от строчки шпуров до фронтальной плоскости обнажения блока 11), соотношение раздвига 2б_i трещины к ее длине 2l_i составляет 2δ_i/2l_i≈0,0025, а линия трещины 8 не выходит на свободную поверхность. Затем после проведения аналогичных операций (перестановка ударного механизма 2 на корпус 1 другого устройства, ударное внедрение в скважину 6, образование магистральной трещины 8 - фиг.6) на соседних участках породы, подлежащих разрыву, образовалась в заданной плоскости магистральная трещина 8 с площадью S_бл≈S_трi. Далее, заглубив в скважину 6 (фиг.7) дополнительный кольцевой выступ в виде усеченного конуса 10, произошло полное отделение и отодвигание блока 11 от массива 12. Эксперимент проводился на модели массива 12 из гранитного негабарита в масштабе 1:5 по отношению к промышленным объектам. Эксперимент показал, что энергоемкость образования направленной трещины 8 (фиг.6) данным устройством снижается более, чем в 3 раза по сравнению с прототипом.Experimental studies confirm the effect obtained. The formation of the main crack 8 (Fig.6) when separating the granite block 11 from the array 12 occurs along the line of holes by impact introduction of the housing 1 (Fig.5) of the device into the well 6. With a ratio of 2b _max / B≈0.006, where B is the width of the block 11 (the distance from the line of holes to the frontal exposure plane of block 11), the ratio of the extension 2b _{i of the} crack to its length 2l _i is 2δ _i / 2l _i ≈0.0025, and the line of crack 8 does not reach the free surface. Then, after similar operations (rearrangement of the percussion mechanism 2 onto the housing 1 of another device, percussion penetration into the well 6, formation of a main crack 8 - Fig. 6) in neighboring sections of the rock to be torn, a main crack 8 with an area S _bl ≈S _tri . Further, after deepening into the well 6 (Fig. 7), an additional annular protrusion in the form of a truncated cone 10, the block 11 was completely separated and moved away from the array 12. The experiment was carried out on the model of the array 12 of granite oversized in 1: 5 scale in relation to industrial facilities . The experiment showed that the energy intensity of the formation of directed cracks 8 (Fig.6) by this device is reduced by more than 3 times in comparison with the prototype.

Тем самым экспериментальные исследования подтвердили, что предлагаемое устройство позволяет создавать направленные трещины 8 (фиг.4) в скважинах 6 с пониженной энергоемкостью, а также обеспечивает повышение надежности работы устройства по образованию направленных трещин 8 за счет обеспечения направленных усилий на стенки скважины 6 непосредственным воздействием его корпуса 1.Thus, experimental studies have confirmed that the proposed device allows you to create directional cracks 8 (figure 4) in the wells 6 with reduced energy intensity, and also improves the reliability of the device for the formation of directed cracks 8 by providing directed forces on the walls of the well 6 by its direct impact housing 1.

Claims

1. A device for the formation of directional cracks in the wells, comprising a body with an annular protrusion forming steps, equipped with a percussion mechanism mounted on the end of the body, the opposite end of which is free, characterized in that the annular protrusion of the body is made in the form of a truncated cone with an angle of 2a at the apex the full cone from which this truncated cone is formed, having a diameter of the base with a smaller area equal to the diameter d1 of the free end of the body and the diameter of the bore hole, and the diameter of the base chennogo cone with a larger diameter d2 equal to the adjacent stage body, wherein the diameter difference d2-d1≤2b where 2b - limit value pushing coast aimed fracture from the wellbore, and the height L2 is frustoconical L2≤5 · d1.

2. The device according to claim 1, characterized in that on the surface of the truncated cone and the surface of the adjacent step of the housing with a diameter of d2, two bevels are made in the form of planes located symmetrically relative to the longitudinal axis of the housing at an angle between the planes of 2 _in .

3. The device according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with an additional annular protrusion made in the form of a truncated cone and located between the percussion mechanism and the annular protrusion at a distance from the annular protrusion L3≤0.75 · H, where H is the height of the detachable block from the array, while the diameter of the base of the truncated cone with a smaller area at the additional annular protrusion is equal to the diameter d2 of the base of the truncated cone with a larger area at the annular protrusion, and the diameter of the base of the truncated cone with a larger area at the additional the annular projection is equal to the diameter d3 adjacent the housing stage, the end of which it is the end of the housing.