RU2221143C1

RU2221143C1 - Device to form lateral bags in walls of holes

Info

Publication number: RU2221143C1
Application number: RU2002118540/03A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Леконцев
Original assignee: Институт горного дела СО РАН (статус государственного учреждения)
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: invention can be utilized to form lateral incipient cracks in rock mass for its directional loosening by development of plane of fluid rupture and for ensuring optimal conditions for underground mining of mineral wealth. Proposed device includes body housing cutter, pusher and thrust guide in the form of through bent channel for cutter communicating with space of body. Ring nosepieces with holes through which cable is passed are installed between pusher and cutter. One end of cable is made fast to cutter and its other end is linked to body via spring and axle. EFFECT: enhanced operational reliability of device thanks to diminished probability of failure of cutter and possibility of increase of radius of lateral bags. 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для образования поперечных зародышевых трещин в массиве горных пород с целью его направленного разупрочнения путем развития плоскости флюидоразрыва и обеспечения оптимальных условий проведения процессов подземной разработки полезных ископаемых.The proposed technical solution relates to mining and can be used to form transverse embryonic cracks in the rock mass with the aim of its directed softening by developing a fluid fracture plane and providing optimal conditions for underground mining processes.

Известен расширитель концевой части шпура (патент РФ № 2011780, Е 21 В 7/28, опубл. в БИ № 8 за 1994 г.), включающий корпус с продольными пазами, в которых установлены на осях резцы с тыльной частью. В корпусе с возможностью взаимодействия с тыльной частью резцов размещен зафиксированный от проворота и подпружиненный толкатель. Тыльная часть резцов выполнена в виде сектора и размещена в канавках корпуса, радиус дна которых равен радиусу сектора. При этом корпус намагничен и в нем выполнены осевой и радиальный сквозные каналы и размещена упорная шаровая пята.Known extender end part of the hole (RF patent No. 2011780, E 21 B 7/28, published in BI No. 8 for 1994), comprising a housing with longitudinal grooves in which cutters with a rear part are mounted on the axes. In the housing with the possibility of interaction with the back of the incisors placed is fixed from rotation and a spring-loaded pusher. The back of the incisors is made in the form of a sector and placed in the grooves of the body, the radius of the bottom of which is equal to the radius of the sector. In this case, the housing is magnetized and axial and radial through channels are made in it and a persistent ball heel is placed.

Недостатком этого расширителя является сложность конструкции и необходимость создания больших осевых усилий для подачи инструмента в начальный период зарубки резцов в массив призабойной части шпура, что с учетом весьма малой прочности осей крепления резцов из-за их ограниченного сечения снижает, в целом, надежность работы устройства.The disadvantage of this expander is the complexity of the design and the need to create large axial forces to feed the tool in the initial period of notching the cutters into the array of the bottomhole part of the hole, which, given the very low strength of the attachment axes of the cutters due to their limited cross-section, reduces the overall reliability of the device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является устройство для образования поперечных полостей в стенках скважин (свидетельство РФ № 15361, Е 21 С 37/00, опубл. в БИ № 28 за 2000 г.), включающее корпус, в котором расположены толкатель с подвижно закрепленными на нем режущими органами и упорные направляющие. Режущие органы выполнены упругими, а их выдвижная часть расположена в упорных направляющих, выполненных в виде сквозных изогнутых каналов для разворота и выхода упругих режущих органов в направлении плоскости нарезания полости.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed technical solution is a device for the formation of transverse cavities in the walls of the wells (RF certificate No. 15361, E 21 C 37/00, publ. In BI No. 28 for 2000), including the housing which is located a pusher with cutting bodies movably fixed on it and thrust guides. The cutting bodies are made elastic, and their sliding part is located in the thrust guides, made in the form of through curved channels for turning and the output of the elastic cutting bodies in the direction of the plane of cutting the cavity.

Основным недостатком данного устройства является то, что во время прорезания полости режущие органы контактируют с вмещающим массивом не только торцевыми кромками, а всеми боковыми поверхностями, что способствует интенсивному износу режущих органов и их возможной поломке.The main disadvantage of this device is that during the cutting of the cavity, the cutting bodies come into contact with the enclosing array not only with the end edges, but with all the side surfaces, which contributes to the intensive wear of the cutting bodies and their possible breakdown.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение надежности работы устройства за счет снижения вероятности выхода из строя его резца и возможности увеличения радиуса поперечной полости.The technical task of the proposed solution is to increase the reliability of the device by reducing the likelihood of failure of its cutter and the possibility of increasing the radius of the transverse cavity.

Это достигается тем, что в устройстве для образования поперечных полостей в стенках скважин, включающем корпус с размещенным в нем резцом, толкателем и упорной направляющей в виде соединенного с полостью корпуса сквозного изогнутого канала для резца, согласно техническому решению между толкателем и резцом установлены кольцевые насадки с отверстиями, через которые пропущен трос, один конец которого жестко закреплен с резцом, а второй - через пружину и ось с корпусом.This is achieved by the fact that in the device for the formation of transverse cavities in the walls of the wells, including a housing with a cutter, a pusher and a thrust guide in the form of a through curved channel for the cutter connected to the body cavity, according to the technical solution, annular nozzles are installed between the pusher and the cutter holes through which a cable is passed, one end of which is rigidly fixed with a cutter, and the other through a spring and an axis with a housing.

В известных щелеобразователях с упругими режущими органами толщина последних лимитирована, так как режущий орган должен, изгибаясь под углом 90° и вновь войдя в корпус, выпрямиться без остаточных деформаций. Поэтому при работе, особенно в скважинах, пройденных в абразивных породах, происходит интенсивный износ режущих органов. Это требует их частой замены, и возможны случаи их разрушения до окончания прорезания поперечной полости.In known slotting machines with elastic cutting bodies, the thickness of the latter is limited, since the cutting body must, bending at an angle of 90 ° and re-entering the body, straighten without residual deformation. Therefore, when working, especially in wells drilled in abrasive rocks, intense wear of the cutting organs occurs. This requires their frequent replacement, and there may be cases of their destruction before the end of the cutting of the transverse cavity.

В предлагаемом устройстве для образования поперечных полостей в стенках скважин резец соединен с толкателем тросом, который проходит через отверстия кольцевых насадок. Трос, как гибкий элемент, позволяет кольцевым насадкам свободно проходить через сквозной изогнутый канал, выполненный в корпусе, а кольцевые насадки после выхода из корпуса придают резцу устойчивое перпендикулярное относительно оси скважины положение и этим обеспечивается нарезание поперечной полости радиусом большим, чем с помощью известных конструкций. Кроме того, кольцевые насадки, изготовленные из износоустойчивого материала достаточной толщины, защищают трос от истирания во время рабочего цикла, что в целом обеспечивает повышение надежности работы устройства.In the proposed device for the formation of transverse cavities in the walls of the wells, the cutter is connected to the pusher with a cable that passes through the holes of the annular nozzles. The cable, as a flexible element, allows the ring nozzles to freely pass through the through curved channel made in the housing, and the ring nozzles after leaving the housing give the cutter a stable position perpendicular to the axis of the well and this ensures cutting of the transverse cavity with a radius larger than with the help of known structures. In addition, ring nozzles made of wear-resistant material of sufficient thickness protect the cable from abrasion during the working cycle, which generally improves the reliability of the device.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором показан общий вид устройства для образования поперечных полостей в стенках скважин, а также описанием его работы.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, which shows a General view of the device for the formation of transverse cavities in the walls of the wells, as well as a description of its operation.

Устройство состоит из полого корпуса 1 (см. чертеж), в котором расположен толкатель 2, упругого элемента в виде пружины 3, оси 4, троса 5, резца 6 и кольцевых насадок 7. В корпусе 1 с торца запрессована износостойкая вставка 8 и имеется упорная направляющая в виде сквозного изогнутого канала 9, соединяющего полость корпуса 1 с боковым отверстием 10 в нем. В канале 9 между толкателем 2 и резцом 6 установлены кольцевые насадки 7, имеющие отверстия 11, через которые пропущен трос 5. Один конец троса 5 пропущен через центральное отверстие толкателя 2 и соединен через предварительно натянутую пружину 3, которая расположена в полости корпуса 1 по его оси, и ось 4 с корпусом 1. Противоположный конец троса 5 жестко закреплен с резцом 6. Толкатель 2 имеет две боковые прорези 12, через которые проходит ось 4. Концы оси 4 закреплены в отверстиях 13 корпуса 1. На толкателе 2 сверху имеется хвостовик 14, с помощью которого устройство прикреплено к буровой штанге (на чертеже не показано).The device consists of a hollow body 1 (see drawing), in which a pusher 2, an elastic element in the form of a spring 3, an axis 4, a cable 5, a cutter 6 and ring nozzles 7 are located. A wear-resistant insert 8 is pressed into the housing 1 from the end and there is a thrust a guide in the form of a through curved channel 9 connecting the cavity of the housing 1 with the side hole 10 in it. In the channel 9, between the pusher 2 and the cutter 6, annular nozzles 7 are installed, having holes 11 through which the cable 5 is passed. One end of the cable 5 is passed through the central hole of the pusher 2 and connected through a pre-tensioned spring 3, which is located in the cavity of the housing 1 through axis, and axis 4 with the housing 1. The opposite end of the cable 5 is rigidly fixed with the cutter 6. The pusher 2 has two side slots 12 through which the axis 4 passes. The ends of the axis 4 are fixed in the holes 13 of the housing 1. On the push rod 2 there is a shank 14 on top with which device is attached to a drill rod (not shown).

Работает устройство следующим образом. Устройство соединяют хвостовиком 14 с буровой штангой и вводят в буровую скважину. Резец 6 под действием предварительно натянутой пружины 3 втянут вовнутрь корпуса 1 и не выступает за его пределы. Буровой став подают в скважину до упора износостойкой вставки 8 в забой. После этого включают вращатель бурового става с одновременной подачей промывочной жидкости, которая, пройдя по центральным полостям бурового става и корпуса 1 устройства, поступает в канал 9 и далее - к резцу 6. Выход резца 6 на забой обеспечивают плавной осевой подачей бурового става. При этом толкатель 2 передает вращательное движение от бурового става корпусу 1 через ось 4, которая неподвижно закреплена в корпусе 1 и проходит через боковые прорези 12 толкателя 2. Во время осевого перемещения толкатель 2 воздействует на кольцевые насадки 7, и последние, находясь в контакте друг с другом по торцевым плоскостям, перемещаются по каналу 9 и выдвигаются в радиальном направлении относительно оси скважины вместе с резцом 6 из бокового отверстия 10 корпуса 1. По мере выдвижения кольцевых насадок 7 и резца 6 в боковое отверстие 10 корпуса 1 трос 5 натягивает пружину 3, увеличивая усилие прижатия кольцевых насадок 7 друг к другу по торцевым плоскостям, повышая их устойчивость от боковых смещений. После прорезания на боковой поверхности скважины поперечной полости осевую подачу бурового става реверсируют, и под действием пружины 3 резец 6 и кольцевые насадки 7 втягиваются вовнутрь корпуса 1. Далее буровой став выводят из скважины вместе с устройством.The device operates as follows. The device is connected by a shank 14 with a drill rod and injected into the borehole. The cutter 6 under the action of a pre-tensioned spring 3 is pulled into the inside of the housing 1 and does not protrude beyond it. The drill string is fed into the well until it abrasion resistant insert 8 into the face. After that, the drill stand rotator is turned on with the simultaneous supply of flushing fluid, which, passing through the central cavities of the drill stand and the device body 1, enters the channel 9 and then to the cutter 6. The exit of the cutter 6 to the face is ensured by a smooth axial feed of the drill stand. In this case, the pusher 2 transfers rotational movement from the drill stand to the housing 1 through the axis 4, which is fixedly mounted in the housing 1 and passes through the side slots 12 of the pusher 2. During axial movement, the pusher 2 acts on the annular nozzles 7, and the latter, being in contact with each other with the other along the end planes, they move along the channel 9 and extend in the radial direction relative to the axis of the well together with the cutter 6 from the side opening 10 of the housing 1. As the ring nozzles 7 and the cutter 6 extend into the side opening 10 and 1 cable 5 pulls the spring 3, increasing the pressing force of the ring nozzles 7 to each other along the end planes, increasing their resistance to lateral displacements. After cutting a transverse cavity on the side surface of the well, the axial feed of the drill stand is reversed, and under the action of the spring 3, the cutter 6 and the ring nozzles 7 are pulled into the inside of the housing 1. Next, the drill stand is withdrawn from the well together with the device.

Claims

A device for the formation of transverse cavities in the walls of the wells, comprising a housing with a cutter, a pusher and a thrust guide in the form of a through curved channel for the cutter connected to the body cavity, characterized in that annular nozzles with holes are inserted between the pusher and the cutter a cable, one end of which is rigidly fixed with a cutter, and the other through a spring and an axis with a housing.