Способ разрушения горных пород ударными импульсами

ОПИСАНИЕИЗОВЕЕтЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоцналнстнческнхРеспубликобретен и Специальное конструкторское бюро Всесоюзногопромышленного объединения Союзгеотехни 1 га.-Министерства геологии СССР 1) Заявител(54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД УДАРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИИзобретение относится к буровой технике и касается способов формирования ударного импульса при ударном, ударно-вращательном и вращательно-ударном бурении.Известен способ разрушения горных пород ударными импульсами, при котором монолитная ударная масса разгоняется до некоторой скорости и ее кинетическая энергия используется для возбуждения в промежуточном элементе - штанге или колонковой трубе ударного импульса. Ударный импульс, распространяясь до контакта породоразрушающего инструмента с породой, вызывает разрушение последней 1.Недостатком известного способа является то, что ударный импульс, подающий на контакт инструмент-порода, существенно отличается от ударного импульса, проходящего в породу. Поэтому часть энергии падающего ударного импульса отражается от контакта и не используется для разрушения породы, что снижает КПД системы в целом. Попытки приблизить форму падающего и проходящего импульсов изменением формы монолитной ударной массы практических результатов не дали. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разрушения горных пород ударными импульсами, формируемыми в промежуточном элементе ударной машины путем последовательного по времени нанесения ударов несколькими ударниками 2.Однако при данном способе воздействиена породу ударного импульса от одного ударника завершается до начала действия другого, что ведет к отражению части энер О гии ударного импульса от контакта инструмент-порода. Таким образом, данный способ характеризуется высокой энергоемкостью разрушения,Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса и повышение его эффективности.Поставленная цель достигается тем, чтовремя начала удара каждого последующего ударника смещают относительно начаЛа удара предыдущего ударника, а заканчивают воздействие всех ударников одновременно. На фиг. 1 изображена схема ударнойсистемы механизма, реализующей предла 857415гаемый спосбб; на фиг, 2 - кривая напряжения в зависимости от времени в ударной волне, формируемой ударами нескольких ударников. Расположенные концентрично полые . ударники 1, 2 и ударник сплошного сечения 3 соединены штифтом 4 с некоторым люфтом, перемещаются совместно и наносят удар по основному промежуточному элементу 5 и дополнительным промежуточным элементам 6 и 7.Волны напряжения, возникающие при соударении ударника 3 основным промежуточным элементом 5 и ударников 1 и 2 с дополнительными промежуточными элементами 6 и 7 имеют форму, близкую к прямоугольной,Так как плоскости соударения смещены, передние фронты волн при распространении по основному промежуточному элементу 5 смещены по времени, Но так как взаимодействие ударников 1 - 3 с промежуточными элементами 5 - 7 заканчивается одновременно, то задний фронт формируемых волн также совпадает, Наложение этих волн позволяет получить в основном промежуточном элементе 5 ступенчатую волну по предлагаемому способу.Таким образом, разрушение горных пород осуществляют ударными импульсами, формируемыми в промежуточном элементе 5 несколькими ударниками 1 - 3, начала удара т в, 1 в и 1 ф которых смещены относительно друг друга, а заканчиваются все удары одновременно - 1 к При этом величина смещения 1 ф от 1 р и от 1 р определяется фор 1мой волны, проходящей в породу,При нанесении ударов несколькими ударниками, сечения которых меньше сечения промежуточного элеМента, в последнем формируется несколько прямоугольных ударных импульсов, алгебраическое сложение которых позволяет получить волну напряжения .б ступенчатой формы, которую можно рассматривать как первое приближение к форме волны, проходящей в породу. Энергия волны с такой формой более полно передается породе, что способствует снижению энергоемкости процесса разрушения породы.Реализация предлагаемого способа позволяет в зависимости от конструкции ударных машин повысить механическую скорость бурения или снизить мощность ударного узла при сохранении производительности бурения, а уменьшение отраженной 15 энергии импульса улучшает условия работыпроизводственного персонала,Формула изобретения20Способ разрушения горных пород ударными импульсами, формируемыми в промежуточном элементе ударной машины путем последовательного, по времени нанесения ударов несколькими ударниками, отличаю иийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса и повышения его эффективности, время начала удара каждого пос. ледующего ударника смещают относительно начала удара предыдущего ударника, а заканчивают воздействие всех ударников одновременно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Граф Л. Э. и др. Гидроудариые машины и инструменты. М., Недра, 1972, с; 26.2. Авторское свидетельство СССР195401, кл. Е 21 В 1/00, 1967 (прототип).омак ктор сное СостаРедактор А. Шандор ТехредЗаказ 1180/51 Тираж 6ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен113035, Москва, Ж - 35, РФилиал ППП Патент, г. У ватель Н. Панин А. Бойкас Ко 27 По ета СССР крытийнаб., д. 4/ л, Проектна го коми ин н о аущская ж город,