Способ термогидроструйного разрушения горных пород

Изобретение относится к способутермогидравлического разрушениягорных пород и может быть использовано для бурения скважин, резки щелей и проходки ныработок в крепкихпородах.Известен способ термогидравлического разрушения горных пород, в частности при бурении скважин большогодиаметра, н соответствии с которымна поверхность породы одновременно 10воздействуют раскаленными струямигаза и струями воды под давлением,подаваемыми непрерывно 1 .При известном способе эффективность разрушения породы достигается, главным образом, за счет больших колебаний температуры, силовоговоздействия струй газа и жидкости.Наиболее .близким техническимрешением к изобретению является способ термогидранлического разрушения горных пород путем воздействияраскаленной струи газа и импульсной струи жидкости 2.Недостатком известных способов 25термогидравлического разрушенияявляется заметное снижение силовоговоздействия нысоконапорной струижидкости на разрушаемую поверхностьв результате нозникающего дополнительного сопротивления окружающейсреды в виде встречных потоков,отраженных от разрушаемой поверхности, газа и жидкости, Происходиттак называемое явление "затопленной струи", которое особенно усиливается при заглублении струи искважину или щель.1Цель изобретения - повышение эффективности разрушения горных пород.Цель достигается тем, что согласно способу термогидроструйногоразрушения горных пород путем воздействия раскаленной струи газа и 45импульсной струи жидкости, истекающейструе газа придают кольцеобраэнуюформу, а струю жидкости подают внутри пространства, ограниченного газо-вой струей.50 На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.Температурное ослабление прочности поверхностного слоя разрушаемой 55 породы можно осуществлять с помощью известных горелок химического или плазменного тина. Потеря прочности горных пород происходит при различных температурах: от 300 60о до 1000 ОС.Импульсное воздействие гидравлическими струями на горную породу достигается применением высоконапорных насосов или импульсных водометов.Интервалы между импульсами гидранлических струй устанавливают доста 1 точными для нагрева поверхностногослоя породы после каждого гидроимпульсного воздействия до температуры, при которой происходит снижениепрочности поверхностного слоя наглубину проникновения струи жидкости,Для транспортировки струи жидкости к разрушаемой поверхности со скоростью, близкой к скорости сверхзвукового факела продуктов сгорания 1-2 км/ч ), струя жидкости должна выбрасынаться. из сопла под давлением 30-40 МПа.П р и м е р. Эффективность термогидроструйного способа проверялась на образцах нетермобуримых горных пород: известняке и мраморе. Для температурной обработки поверхности образца породы используют бензоноэдушную горелку, содержащую дне коаксиально расположенные каме- рыф кольцевую 1 и центральную 2. Бензовоздушная смесь сжигается в кольцевой камере 1 сгорания и продукты сгорания выбрасываются через кольцевое сопло 3, Скорость истечения факела раскаленного газа 1,2 1,3 км/с, температура его торможения на поверхности образца 1500 ф 1800 К, ннутрикамерное давление 0,4-0,45 МПа, расход бензина 10 12 л/ч, воздуха 4-5 м 3/мин.В центральной камере 2 горелки помещен насадок 4 для выброса на разрушаемую поверхность струй жидкости диаметром 2 мм, который расположен в центре кольцевого сопла 3. Импульсная струя жидкости выбрасывается иэ насадка 4 под давлением 30 МПа, при этом масса выбрасываемой за один импульс жидкости 2 - 2,5 л, длительность импульса - 0,5 - 1 с, скорость истечения струи,9-1,2 км/с. Для генерирования струи используют высоконапорный плунжерный насос 5 с вращаемым дисковым прерывателем 6 потока. Расстояние от среза сопла 3 до поверхности разрушаемого образца равно 30 мм. При выбрасывании струи жидкости по каналу внутри кольцеобразного газового факела удается иэбежатв нежелательного воздействия отраженных потоков газа и жидкости на импульсную струю. В результате эффективность разрушения увеличивается н 1,3-1,7 раза по сравнению с процессом разрушения, когда насадок для выбрасывания жидкости располагался11041664 Составитель Ю.СтреловРедактор М.Товтин ТехредЖКастелевич Корректор ф Макаренко Заказ 7083/31 Тираж 603 ПодписноеВниипи Государственного комитета сСсРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб д, 4/5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 параллельно истекакщей струе раска-,.ленного газа, хотя время нагрева вобоих случаях до воздействия на породу струи жидкости одинаковое и составляет 4,5-5 с. Благодаря предлагаемому способу появляется реальная возможность эффективно разрушать практически все крепкие горные породы, в том числе и нетермобурнмые.