Устройство для локализации выбросов угля и газа

ОПИС ИЗОБРЕТ Я В КОМУ СВ ЕЛЬСТВУ Сд Ю остатк вляют мычки ность количе ход стр пользо тва руч оймате ания п более бл строист буровой алым вал остатком о, что он Наи ляется у мерный тель с иНед ляется т эким к пре оКБГ, вклю тав. буров ом и гибкие известного не обеспеч длагаемому явающее двухкай орган, вращаводоводы 2, устройства явивает задержаОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Украинский научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт подземной гидравлической добычи угля "УкрН ИИгидроуголь"(56) 1, Инструкция по безопасному ведениюгорных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. - М,:Недра, 1977, с, 93,2, Друнов Н, А. и др. Испытания гидравлического комплекса КБГ на крутом пласте".- Уголь Украины, 1987, гв 5, с, 21,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА(57) Использование: при гидравлическом бурении скважин на пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Сущностьизобретения: устройство содержит буровой Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при гидравлическом бурении скважин на пластах склонных к внезапным выбросам угля и газа, особенно при проведении подготовительных и нарезных вы работок.Известно устройство для снижения интенсивности газодинамических явлений и задержания их развития в начальной стадии (локализация) в подготовител ьн ых вы работках, выключающее заградительную перемычку, установленную на расстоянии 3,0-3,5 м от забоя 1),739053 А 1 орган с насадками, вращатель с полым валом и двухканальный буровой став, состоящий из сливной и линейных штанг и центральной трубы. Внутри сливной штанги установлен подпружиненный в осевом направлении дифференциальный поршень- клапан, закрепленный на центральной трубе, В верхней части сливной штанги выполнены подпоршневые отверстия, а в нижней - сливные отверстия. Обсадная труба устья скважины имеет направляющий цилиндр, герметизатор, бункер и предохранительный клапан. Линейные штанги выполнены с кольцевым каналом, который .сообщен с кольцевым каналом, образованным между центральной трубой и сливной штангой. Линейные штанги имеют кольцевые уплотнительные элементы, расположенные на их наружной поверхности на расстоянии, не превышающем длины направляющего цилиндра. Вращатель содержит муфты и сообщен с напорной магистралью и атмосферой посредством рукавов и переключателя. 4 ил. ми заградительнои перея низкая производитель- вследствие большого ых операций, большой расиалов и невозможность иси проведении скважин.5 10 зом 15 20 25 30 35 ачи 40 45 50 55 ние продуктов разрушения и локализации выбросов в начальной стадии.Цель изобретения - повышение безопасности и надежности технологии бурения по выбросоопасным пластам,Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для локализации выбросов угля и газа при гидравлическом бурении скважин, включающем двухканальный буровой став, буровой орган, вращатель с полым валом и гибкие водоводы, буровой став выполнен из сливной и линейных штанг и центральной трубы и снабжен дифференциальным поршнем-клапаном, подпружиненным в осевом направлении и закрепленным на центральной трубе внутри сливной штанги с образованием кольцевого канала, сообщенного с концевым каналом, выполненным в линейных штангах става, при этом в верхней части сливной штанги выполнены надпоршневые отверстия, а в нижней - сливные отверстия, обсадная труба снабжена герметизатором с бункером, предохранительным клапаном, задвижкой и направляющим цилиндром, при этом двухканальный вал вращателя посредством муфт гибких водоводов и переключателя сообщен с напорной водой и атмосферой, а линейные штанги снабжены кольцевыми уплотнительными элементами, расположенными на их наружной поверхности на расстоянии друг отдруга, не превышающем длины направляющего цилиндра,На фиг, 1 показана схема расположения основных узлов устройства для локализации выбросов угля и газа; на фиг. 2 - сливная штанга; на фиг. 3 - переключатель; на фиг.4 - герметизатор.Устройство для локализации выбросов угля и газа состоит из обсадных труб 1, герметизатора 2 с бункером 3 и задвижкой 4, сливной штанги 5, линейных штанг 6 с центральным 7 и кольцевым 8 каналами, бурового органа 9, пульта 10 управления, переключателя 11 с гибкими водоводами 12- 14 и муфтами 15 и 16 подвода воды к двухканальному валу вращателя 17 станка, манометра 18.В сливной штанге 5 на трубе 19 центрального канала 7 насажена направляющая втулка 20, по которой перемещается дифференциальный поршень-клапан 21, поджимаемый пружиной 22 и образующий со стенкой корпуса 23 сливной штанги 5 кольцевой канал 24. В нижней части сливной штанги 5 выполнены сливные отверстия 25, а в верхней - надпоршневые отверстия 26, защищенные фильтрами 27.В корпусе переключателя 11 имеется рукоятка 29, насаженная на вал 30 с эксцентриком 31, перемещающим золотник 32 к одному из седел 33 и соединяющим одно из напорных отверстий 34 со сливом 33.В герметизатор 2 при помощи фланцевого 36 и сферического 37 соединенный устанавливают направляющий цилиндр 38, в котором в процессе бурения перемещаются линейные штанги 6 с уплотнительными элементами 39. В герметизатор 2 вмонтирован предохранительный клапан 40 избыточного давления,Устройство для локализации выбросовугля и газа функционирует следующим обраУстье скважины (длина 6-8 м) обсаживают трубами 1. К торцу обсадной трубы подсоединяют герметизатор 2 с бункером 3 и задвижкой 4. Затем заводят в скважину буровой орган 9, сливную штангу 5 и две-три линейные штанги 6, после чего в герметизаторе 2 монтируют направляющий цилиндр 38, При дальнейшем наращивании линейных штанг 6 кольцевые уплотнители 39 обеспечивают полную герметизацию скважины и удерживают столб воды в скважине. Чтобы избежать течи при перемещении штанг длина направляющего цилиндра 38 выполнена большей, чем расстояния между уплотнительными элементами 39. Сферическое соединение 37 направляющего цилиндра 38 с герметизатором 2 облегчает наращивание линейных штанг 6 при некоторой расцентрировке бурового става относительно скважины,Собранный из штанг буровой став соединяют с валом вращетеля 17 станка подВысоконапорная вода для бурения по водоводу 12 поступает в переключатель 11 (фиг. 3), откуда через верхнее напорное отверстие 34 и гибкий водовод 13 - к муфте 15 подвода воды, затем через полый вал вращателя 17 - в центральный. канал 7 линейных 6 и сливной 5 шланг к буровому органу 9,При подаче воды на бурение задвижка закрыта, Вода с продуктами разрушения (пульпа) заполняет заштан говое и ространство скважины и поднимается до уровня сливной штанги 5, Здесь ее излишки через сливные отверстия 25, кольцевые каналы 24 и 8 штанг, муфту 16 подвода воды, гибкий водовод 14, нижнее напорное отверстие 34, сливное окно 35 и переключатель 11 попадают на почву (канавку) выработки После окончания бурения на длинуштанги подачу воды на буровой орган 9 прекращают, из бункера 3 через задвижку 4 выпускают уголь, Затем задвижку 4 закрывают, наращивают линейную штангу 6,1739053 45 50 55 включают воду низкого давления и заполняют водой скважину(заштанговое пространство) до уровня сливной штанги 5. Уровень определяют по появлению воды из сливного отверстия 35 переключателя, после чего включают высоконапорную воду и продол жают бурение.При развитии выброса в процессе бурения его продукты заполняют свободное пространство - от забоя скважины до сливной штанги 5 (при диаметре скважины 0,3- 0,4 м и длине свободного пространства 1,5-2,0 м разместится 0,3-0,5 т угля), а повышенное давление газов воздействует через надпоршневые отверстия 26 на торец дифференциального поршень-клапана 21 напорной, который, сжимая пружину 22, перемещается вниз в осевом направлении и перекрывает своим телом сливные отверстия 25. Скважина полностью герметизируется,При проявлении выброса резко повышается давление в скважине, что фиксирует машинист по манометру 18 на пульте 10. Он перекрывает поступление высоконапорной воды в скважину. При повышении давления до уровня, способного разрушить устройство для локализации выбросов, срабатывает предохранительный клапан 40,После стабилизации послевыбросного давления в загерметизированной скважине производят его снижение путем соединения центрального канала 7 штанг 6 с атмосферой через напорное верхнее отверстие 34 и сливное окно 35 переключателя 11 посредством поворота рукоятки 29,Предлагаемое устройство для локализации выбросов угля и газа при гидравлическом бурении позволяет повысить безопасность труда за счет ограничения объема продуктов и погашения энергии выброса в загерметизированном заполненномпульпой пространстве скважины,Устройство также позволяет повыситьнадежность технологии, так как при ограни 5 чении продуктов выбросов малыми объемами и погашении выброса в начальнойстадии резко снижаются отрицательныеразрушительные последствия, увеличивается количество и качество скважин пригод 10 ных для эксплуатации.Формула изобретенияУстройство для локализации выбросовугля и газа при гидравлическом бурениискважин, включающее обсадную трубу,15 двухканальный буровой став, буровой органс насадками, вращатель с полым валом инапорную магистраль, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения безопасностии надежности технологии бурения по выбро 20 соопасным пластам, буровой став выполнениз сливной и линейных штанг и центральнойтрубы и снабжен дифференциальным поршнем-клапаном, подпружиненным в осевомнаправлении и закрепленным на центральной25 трубе внутри сливной штанги с образованием кольцевого канала, сообщенного с кольцевым каналом, выполненным в линейныхштангах става, при этом в верхней частисливной штанги выполнены надпоршневые30 отверстия, а в нижней - сливные отверстия,обсадная труба снабжена герметизатором сбункером, предохранительным клапаном,задвижкой и направляющим цилиндром,при этом вращатель снабжен муфтами и по 35 средством рукавов и переключателя сообщен с напорной магистралью и атмосферой,а линейные штанги снабжены кольцевымиуплотнительными элементами, расположенными на их наружной поверхности на40 расстоянии друг отдруга, не превышающемдлин ы нап равля ющего цилиндра.ректор С,Шевку Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 1988 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5