Буровая коронка

ССЭОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХР 1:СПУБЛИН 19) (11 Е 21 В 1 разведочньникидзеемба,едева ство СССР 60, 1972. горнон едназющих инстру- зффектив- учшения щения вточастиц шл ачиванияпыли. Коронентральнымосновным ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 15.04.89,Бюл. У 14 (71) Московский геолого- институт им. Серго Орджо (72) В.Г.Каналии, А.Ю.Тр Е.С.Замковский и И.В.Леб (53) 622.24.051.4(088,8) (56) Авторское. свидетель Р 324384, кл. Е 21 В 10/ (54) БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Изобретение относит пром-сти и строительству начено для породоразруша ментов. Цель - повышение ности бурения за счет ул очистки забоя и предотвр ричного дробления крупнь иа, а также улучшения см мелкодисперсной буровой ка содержит корпус 1 с ц твердосплавным лезвием 5 промывочным каналом 2 в виде конусной полости с донной частью и боковыми промь 1 вочными каналами 3. Последние симметрично расположены относительно лезвия 5 и сообщаются с каналом 2. В корпусе 1 выполнены дополнительные наклонные промывочныеканалы 4 в плоскости, параллельнойлезвию и проходящей через боковыеканалы 3. Последние выполнены наклоннь 1 ми к вертикальной плоскости,проходящей через лезвие 5, под углом 10Р20 . Диаметр каналов 4меньше диаметра боковых каналов 3.Угол между боковыми каналами 3 и каналом 4 выбирается так, чтобы встреча выходящих из них струй происходила на некотором расстоянии от забояшпура. Благодаря этому достигаетсянаибольшая аэрация промывочного агента, сохраняется гидромониторное воздействие на породу. 4 ил., ( агс В2 (1,-Ь) где В- диаметр основного канала в донной его части;- расстояние от донной части основного канала до кромки лезвия;- величина внедрения лезвия в породу. При этом биссектриса угла с в каждой из плоскостей наклонена к проекции оси вращения коронки на этуо плоскость под углом 510 , а диаметр дополнительного промывочного канала меньше диаметра бокового канала.Коронка работает следующим образом. 55 Изобретение относится к горнойпромышленности и строительству, аименно к породоразрушающим инструментам для бурения шпуров при проходкегорных выработок,Целью изобретения является повыше ние эффективности бурения за счетулучшения очистки забоя и предотвращения вторичного дробления крупныхчастиц шлама, а также улучшения смачивация мелкодисперсцой буровой пыли.На фиг.1 изображена буровая корон,ка, общий вид; на фиг.2 в ,то же, поперечный разрез, ца фиг,З - то же,продольный разрез, на фиг.4 - схема,поясняющая фиг,З.Короцка (фиг,1) состоит из корпу- даа 1 с выполненным в нем основным 20промывочным каналом 2, двумя боковыми тацгецциальцыми каналами 3 и двумя дополнительными каналами 4, наклоненными к боковым каналам под угломы армированного твердосплавцым лез 25вием 5.Основной промывочный канал выполнен в виде конусной полости, а выходящие из него боковые промывочныеканалы расположены в плоскостях,симметричцо наклоненных к плоскости,проходящей через ось вращения коронкии лезвия, и пересекающихся в цей впротивоположном от лезвия направлениипод углом 10 й Р ( 20 , а в каждой изэтих плоскостей выполнено по одномудополнительному промывочному каналу,наклоненному к имеющемуся в этой плоскости промывочному каналу под углом Промывочная жидкость поступает по буровой штанге в основной промывочцыц канал 2, выполненный в виде конусцой полости, из него - в боковые тангенциальные промывочные каналы 3 и дополнительные каналы 4, наклоненные к боковым тацгенциальнымканалам под углом Ы При соудареции струй, выходящих из бокового 3 и дополнительного 4 каналов, образуется поток воздушцо-водяной смеси б (фиг.4). В результате того что биссектриса угла Ы (Фиг.З) наклонена в противоположную вращению коронки сторону, поток приобретает вращательное движецие, а так как сами каналы лежат в плоскостях, наклоненных к оси вращения коронки, то поток приобретает восходящее движение по спирали. Сечение дополнительного канала выбирается меньше сечения бокового канала с 10,756 в результате чего скоростной напор и давление выходящей из дополнительного каналажидкости напора и скорости жидкости, выходящей из бокового канала, что в свою очередь усиливает движение по спирали.Наклон плоскостей, в которых расположены боковой и дополнительный промывочные каналы, выбран таким, что потоки Р и Р перекрещиваются в центре лунки выкола 7 (фиг.4), способствуя дополнительному раскрытию образовавшихся в этой зоне трещин. При повороте лезвия коронки 5 (фиг.1) происходит удаление разрушенной породы из луцки выкола.Промывочный агент сильно аэрирован, т.е. содержит большое количество мелких пузырьков воздуха, поэтому все частицы, выходящие из лунки выкола, удаляюся полностью. Кроме того, аэрация промывочного агента способствует улавливанию тонкодисперсной буровой пыли. Наличие дополнительных каналов позволяет увеличить количество подаваемого промывочного агента, а следовательно, лучше очистить поверхность забоя. Кроме того, .в результате соударения струй из бокового и дополнительного каналов происходит дополнительное аэрировацие промывочного агента, т.е. образование большого количества мелких пузырьков воздуха (фиг.4), которые улучшают процесс смачивация тонкодисперсной пыли.40 Увеличение объема промывочногоагента за счет его аэрированпя уменьшает его удельный вес, что улучшает процесс выноса крупных частиц,подвергавшихся ранее переизмельчению й, следовательно, снижает энергоемкость бурения.Наклон плоскости, в которой лежатоси бокового и дополнительного каналов, и наклонное расположение самихканалов в этой плоскости в сторону,противоположную вращению коронки,придают буровому инструменту дополнительный момент движения за счет реактивного эффекта, что также способствует снижению затрат энергии на вращение. Кроме того, такое расположениеканалов способствует движению промывочного агента по спирали, что увеличивает путь прохождения пыли, а следовательно, и время контакта пылевыхчастиц с промывочным агентом, к томуже сильно аэрированным, улучшая таким образом его пылеулавливающую 25способность.Наличие явления соударений струй,выходящих из каналов, позволяет получать воздушно-механическую пену ВМПпри введении в качестве промывочно- З 0го агента поверхностно-активного вещества. Здесь осуществляется принципдействия эвольвентного пеногенератораБурение с ВМП позволяет улавливать частицы пыли с размерами до355 мкм и увеличить скорость буренияна 5-107 за счет снижения прочностиразрушаемой горной породы от действиярасклинивающего эффекта промывочного агента,Выбор наклона плоскости, в которой расположены промывочные каналыпод углом= 10-20 , определяетсяобеспечением более эффективного процесса разрушения (фиг.2). В момент 45удара лезвия о породу образуетсялунка выкола, за которой располагается в результате деформаций сжатиясеть взаимно пересекающихся трещин,приводящих к мелкому дроблению,породы, после чего происходит отделениеобъемов скалывания под действиемраспирающих сил ядра разрушения.Размер трещин зависит от угла приострения лезвия, энергии удара и физикомеханических свойств пород.Следовательно наиболее рационально направить выходящие из каналовструи промывочного агента. именно в эту зону для допол птельцого раскрытия образовавшихся трещин и для своевременного выноса от:оловшпхся частиц, чтобы исключить пх вторичноео дробление. Угол наклона в 10-20 обеспечивает охват вс.ей этой эоны. Угол Ы, между боковым и дополнительным каналами (фпг.З) выбирается таким, что встреча выходяшпх пзоцих струй происходила ца цскотором рас стоянии от забоя шпура. В этом случае сохраняются все положптельные стороны их действпя: достигается наибольшая аэрацця промывочного агента, сохраняется гпдромонпторное воздействием ца породу, а прп применении ПАВ возможно получение воздушно-механической пены. Велпчпна угпа Ы зависит от геометрических параметров коронки, диаметра ее внутренней полости в донной частп, расстоянием отнее до кромки лезвия и от величинывнедрения лезвия в породу, зависящеев свою очередь ат физико-механических свойств породы, Если первые двевеличины определяются конструкциейвыбранной коронки, то величина Ьопределяется экспериментально.Наклон биссектрисы угла еС , образованного осями бокового и дополниотельногб каналов, в пределах 5-10регламентируется следующим образом,оУгол больше 10 , исходя цз существующих конструкций корпуса коронок,трудно выполним, а при угле меньше5 реактивный эффект подкручиваниякоронки проявляется незначительно,либо просто теряется,Сечение дополнительного каналаопределяется из сатношения й ( 0,75 с 1. В результате разности сечений струя, выходящая из малого канала, движется с гораздо большей скоростью, а следовательно, имеет и большую кинематическую энергию.Поэтому, ударяясь о забой шпура, она оказывает дополнительное динамическое гидромониторцое воздействие, раскрывая микротрещины, образующиеся в результате ударов лезвия, В дополнение к этому она создает и дополнительный подкручпвающпй момент восходящему потоку промывочного агента. Формула изобретенияБуровая коронка, включающая корпус с центральным твердосплавцым лезви 1 72620ем, основным промывочным каналом в виде коцусной полости с донной частью и боковыми промывочными каналами, симметрично расположенными относи 5 тельно лезвия и сообщающимися с основным каналом, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эсЬ- фективцости бурения за счет улучшения очистки забоя и предотвращения вторичного дробления крупных частиц шлама, а также улучшения смачивания мелкодцсперсцой буровой пыли, в корпусе выполнены дополнительные наклонные промывочные каналы в плоскости, параллельной лезвию и проходящей через боковые каналы, выполненные наклонными к вертикальной плоскости, проходящей через лезвие под углом 103 ( 20", причем угол наклона Ы,дополнительных каналов к боковым каналам определяется иэ соотношенияВЫ.( агсд ---- , а биссектриса2 Ц.-Ь)угла фС наклонена к проекции оси вращения коронки на плоскость расположения бокового и дополнительного канац(лов под углом 510 , при этомдиаметр дополнительных каналов мень-,ше диаметра боковых каналов,где В - диаметр основного канала вдонной части;- расстояцие от донной частиосновного канала до кромкилезвия;1 - величина внедрения лезвияв породу.1472620 Составитель А.Скалуновнич Техред М.Ходанич рректор Л Зайц дактор А Подписн м при ГКНТ СССР л, Гагарина, 101 оиэводственно-издательскии комбинат "Патент" г. УжгЗакаВНИИПИ 84/34 Тираж 514осударственного комитета113035, Москва,о изобретениям и откр 35, Раушская наб., д,