Щілинник
Власники патенту UA 2400624:
Винахід відноситься до гірничої справи - до видобутку корисних копалин; використовується для утворення поперечних зародкових тріщин у вугільному масиві для його спрямованого розміцнення. Щілинник включає склянку, в якій виконано вікно і встановлений з можливістю осьового переміщення поршень із встановленим у його порожнині регульованим підпірним клапаном, ріжучий орган з можливістю виходу його ріжучої частини з поздовжнього вікна склянки та важелі, закріплені одним кінцем у склянці, а іншим кінцем - на ріжучому органі. Між поршнем та склянкою розміщена пружина повернення. Технічна задача - підвищення ефективності пристрою за рахунок можливості збільшення діаметра ініціюючої щілини, що нарізається. 4 іл.
Винахід відноситься до гірничої справи, а саме до видобутку корисних копалин, і може бути використане для утворення поперечних зародкових тріщин у вугільному масиві для його спрямованого розміцнення шляхом розвитку площини гідророзриву та забезпечення оптимальних умов відпрацювання міцного вугілля.
Відомо пристрій для утворення поперечних порожнин на стінках свердловин (патент СРСР №1790674, Е21С 37/00, опубл. БІ №3 за 1993 р.), що включає штовхач з шарнірно закріпленими на ньому ріжучими органами і наполегливу напрямну. Товкач виконаний з наконечником у формі двозубої вилки, між зубами якої перехресно встановлені ріжучі органи, а завзята направляюча виконана у формі склянки з поздовжніми вікнами для виходу ріжучих органів і перехресними донними оппозитними ухилами для розвороту ріжучих органів. Токатель встановлений у склянці з можливістю упору зубами вилки у його дно наприкінці робочого ходу та підпружинний щодо склянки.
Недоліком цього пристрою єскладність його конструкції. Крім того, прямолінійні ухили обумовлюють взаємодію ріжучих органів зі стінками свердловини всією ріжучою поверхнею, що значно підвищує навантаження на ріжучі органи і негативно позначається на їх довговічності, знижуючи цим ефективність і надійність даного пристрою. При цьому використання в якості механізму виведення ріжучих органів напрямних ухилів обмежує діаметр ініціюючої щілини, що ініціює, що значно знижує ефективність розуміцнення вугільного масиву.
Найбільш близьким за технічною сутністю та сукупністю суттєвих ознак є щілинник (патент Україна №2359124, Е21С 37/00, Е21В 43/26, опубл. у БІ №17 за 2009 р.), що включає склянку, в якій виконані поздовжні вікна та перехресто ріжучі органи з можливістю переміщення по перехресних оппозитних напрямних ухилах та виходу їх ріжучих частин із поздовжніх вікон склянки по зазначених ухилах, пружину повернення. Перехресні опозитні напрямні ухили виконані на внутрішній поверхні склянки. Ріжучі органи встановлені на поршні, розміщеному всередині склянки з можливістю осьового переміщення, порожнини якого встановлено регульований підпірний клапан. При цьому між поршнем та склянкою розміщена пружина повернення.
Недоліком цього щілинноутворювача є те, що при проведенні гідророзривів у вугільному масиві, що володіє більшою природною тріщинуватістю, ніж гірські породи, діаметр ініціюючих щілин, що нарізаються таким пристроєм, недостатній для ефективного проведення розуміцнення методом спрямованого гідророзриву.
Технічною задачею пропонованого рішення є підвищення ефективності пристрою за рахунок можливості збільшення діаметра ініціюючої щілини, що нарізається.
Поставлена задача досягається тим, що щілинник, що включає склянку, в якому виконано поздовжнє вікно і встановлений з можливістю осьового переміщення поршень, в порожнині якого встановлений регульований підпірний клапан і ріжучий орган з можливістю виходу його ріжучої частини з поздовжнього вікна склянки, при цьому між поршнем і склянкою розміщена пружина повернення, згідно з технічним рішенням забезпечений важелями, закріпленими одним кінцем у склянці, а іншим кінцем - на вказаному ріжучому органі. Така сукупність ознак істотно підвищує ефективність роботи щілинноутворювача, так як дозволяє збільшити діаметр ініціюючої щілини, що нарізається, що підвищує ймовірність розвитку тріщини гідророзриву в заданому напрямку.
Сутність технічного рішення пояснюється описом конструкції щілинноутворювача і кресленнями, де на фіг.1 представлений загальний вигляд пристрою в поздовжньому розрізі, на фіг.2 - переріз А-А на фіг.1, на фіг.3 - переріз Б-Б на фіг.1 , на фіг.4 - переріз-В на фіг.1.
Щілинник складається зі склянки 1 (фіг.1-4), в якому виконано поздовжнє вікно 2. Усередині склянки 1 з можливістю осьового переміщення встановлений поршень 3, що має в донній частині наскрізний отвір 4, закрите кулькою 5 підпірного клапана (поз. не позначено) , який, крім кульки 5, складається з робочої пружини 6 і гайки 7 з наскрізним отвором 8. З протилежного боку на поршні 3 за допомогою осі 9 закріплений ріжучий орган 10 (фіг.1-4) з можливістю виходу його ріжучої частини поздовжнього вікна 2 склянки 1. На осях 11 і 12, розміщених у донній частині склянки 1 і в середній частині ріжучого органу 10 (фіг.1-3) відповідно, встановлені важелі 13. Між поршнем 3 і склянкою 1 встановлена пружина 14 повернення. Приєднання щілини до бурового ставуздійснюється через штуцер 15. Герметичність склянки 1 забезпечена ущільненнями 16.
Щілинник працює наступним чином. До штуцера 15 приєднується жорсткий буровий став верстата і пристрій вводиться в заздалегідь пробурений шпур на розрахункову глибину. З пульта верстата включається подача робочої рідини та обертач бурового ставу. Робоча рідина під тиском, через внутрішні отвори в штангах бурового ставу надходить всередину склянки 1. Поршень 3 під дією тиску робочої рідини починає рух, стискаючи пружину 14 повернення, і переміщає ріжучий орган 10, який, упираючись у вісь 12, викликає поворот осей 11 і 12. Обертальний рух важелів 13 забезпечує виведення ріжучого органу 10 через поздовжні вікна 2 зі склянки 1 і нарізування ним на стінках шпуру щілини, що ініціює.
Виходячи з міцності гірського масиву, в якому проводиться нарізання ініціюючої щілини, підпірний клапан налаштовується за допомогою робочої пружини 6 і гайки 7 на тиск робочої рідини, при якому на поршні 3 створюється постійне осьове робоче зусилля, що забезпечує оптимальний режим роботи ріжучого органу 10. зазначеного тиску в склянці 1 відкривається наскрізний отвір 4 і робоча рідина через наскрізний отвір 8 в гайці 7 надходить у зону різання, охолоджуючи ріжучий орган 10 і сприяючи видаленню продуктів різання.
Після закінчення нарізування щілини, що ініціює, про що свідчить вихід чистої робочої рідини, подачу робочої рідини відключають і буровий став з'єднують зі зливом. При цьому тиск, що діє на дно поршня 3, падає, і під дією пружини 14 поршень повернення 3 і ріжучий орган 10 повертаються у вихідне положення. Після цього щілинник готовий до вилучення зі шпуру та переміщення на нове місце.нарізування щілини, що ініціює.
Щілинник, що включає склянку, в якому виконано поздовжнє вікно і встановлений з можливістю осьового переміщення поршень, в порожнині якого встановлений регульований підпірний клапан, і ріжучий орган з можливістю виходу його ріжучої частини з поздовжнього вікна склянки, при цьому між поршнем і склянкою розміщена пружина повернення, який відрізняється тим, що він забезпечений важелями, закріпленими одним кінцем у склянці, а іншим кінцем - на вказаному ріжучому органі.