Установка створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах

Реферат: Установка створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах містить базову машину, кабель-барабан, привід барабана, шлангоукладальник, пульт управління, плазмотрон розширювач, воронку з глибиноміром і механізмом покрокового підйому. Додатково забезпечена генератором імпульсних струмів (ГІС), поворотною платформою, на якій розміщені кабель-барабан з плазмотроном розширювачем і додатковий барабан з високовольтним кабелем і електродною системою, які приводяться в обертання по черзі, причому один кінець високовольтного кабелю з'єднаний з ГІС, а другий з електродною системою для створення розряду в порожнині, при цьому пульт управління забезпечений елементами для виконання додаткової операції по включенню і виключенню високовольтного устаткування, а глибиномір і механізм покрокового підйому виконані з можливістю переміщення відносно подовжньої осі базової машини. UA 94670 U (54) УСТАНОВКА СТВОРЕННЯ РЕЗЕРВУАРНОЇ ПОРОЖНИНИ В МІЦНИХ СКЕЛЬНИХ ПОРОДАХ UA 94670 U UA 94670 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірської промисловості і може бути використана для створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах з подальшим її розширенням і створенням системи тріщин для припливу води згідно із способом [1]. Відома багатофункціональна електрогідроімпульсна установка [2], яка оснащена кабельним барабаном з автоматичним струмопідводом і з робочим органом на кінці коаксіального кабелю для роботи в похилих і вертикальних трубопроводах завдовжки понад 1000 м без зупинки робочого процесу. Видачу і підйом кабелю проводять без перепідключення його кінців за рахунок вмонтованого у барабан високовольтного колекторного вузла, який забезпечує безперервний електричний контакт між нерухомим кабелем і кабелем на барабані. Ця багатофункціональна електрогідроімпульсна установка не дозволяє робити розширення пробуреної в скельних породах свердловини шляхом формування порожнини необхідної форми перед здійсненням високовольтного розряду в рідині. Відомий також шків обвідний [3], який містить розташовані паралельно дві щоки, з'єднані віссю, розташованою в центрі щік, який відрізняється тим, що його обладнано роликами, закріпленими на додаткових осях, що з'єднують щоки і розташовані по обводу на відстані R p від краю щоки, де Rp - радіус ролика. Цей обвідний шків призначений для подання електричного кабелю з електродною системою в оброблювану порожнину і не призначений для застосування двох виконавчих органів, крім того конструктивне виконання опорної конструкції шківа ускладнює перестановку для подання в порожнину іншого виконавчого органу (наприклад плазмотрона). Найбільш близьким аналогом корисної моделі, що заявляється, є установка для розширення свердловин [4], що містить базову машину, кабель-барабан з гнучким кабельшлангом, шлангоукладальник, пульт управління, плазмотрон розширювач і воронку, причому з метою підвищення продуктивності установки шляхом автоматизації процесу розширення, вона забезпечена глибиноміром і механізмом крокового підйому, крім того базова машина забезпечена воронкою з прорізами на бічній поверхні її циліндричної частини. Ця установка не може повною мірою вирішити поставлену задачу створення тріщин в стінках порожнини для припливу води, оскільки вона не дозволяє виконувати електричні розряди в заповненій водою порожнині, що вимагає використання додаткового устаткування, транспортних переміщень, витрат часу, а це позначається на продуктивності усього процесу в цілому. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення установки створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах, яка додатково забезпечена генератором імпульсних струмів (ГІС), поворотною платформою, на якій розміщені кабель-барабан з плазмотроном розширювачем і додатковий барабан з високовольтним кабелем і електродною системою, які приводяться в обертання по черзі, і все це дозволяє створювати тріщини в стінках утвореної в міцних скельних породах порожнини для припливу води. Поставлена задача вирішується таким чином, що установка створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах, яка містить базову машину, кабель-барабан, привід барабана, шлангоукладальник, пульт управління, плазмотрон розширювач, воронку, глибиномір і механізм покрокового підйому, згідно з корисною моделлю, додатково забезпечена ГІС, поворотною платформою, на якій розміщені кабель-барабан з плазмотроном розширювачем і додатковий барабан з високовольтним кабелем і електродною системою, які приводяться в обертання по черзі, причому один кінець високовольтного кабелю з'єднаний з ГІС, а другий з електродною системою для створення розряду в порожнині, при цьому пульт управління забезпечений елементами для виконання додатковій операції по включенню і виключенню високовольтного устаткування, а глибиномір і механізм покрокового підйому виконані з можливістю переміщення відносно подовжньої осі базової машини. Генератор імпульсних струмів застосовується як імпульсне джерело енергії і дозволяє забезпечувати широкий діапазон вихідних параметрів і необхідний закон регулювання напруги, струму або потужності. Імпульсний характер виділення енергії при реалізації електричних розрядів забезпечує створення у свердловині знакозмінних градієнтів тиску високої амплітуди, що викликає розвиток тріщин в стінках утвореної в міцних скельних породах порожнини для припливу води. Поворотна платформа призначена для точного поєднання обох робочих органів, що вживаються на установці, з віссю свердловини, яка оброблюється, і дозволяє виконувати усі заплановані операції на свердловині без переміщення базової машини. Кабель-барабан з плазмотроном розширювачем і додатковий барабан з високовольтним кабелем і електродною системою, які приводяться в обертання по черзі, дозволяють робити опускання у свердловину і підйом з неї обох робочих органів незалежно один від одного. 1 UA 94670 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З'єднання одного кінця високовольтного кабелю з ГІС, а другого з електродною системою дозволяє здійснювати зв'язок між робочим органом для створення розрядів в розширеній порожнині, яка заповнена рідиною, з високовольтним устаткуванням, розташованим в кузові установки. Обладнання пульта управління елементами для виконання додаткових операцій по включенню і виключенню високовольтного устаткування дозволяє персоналу, якій працює на установці, в автоматичному режимі зі свого робочого місця управляти як операціями по розширенню свердловини, так і операціями по здійсненню електричних розрядів в утвореній плазмотроном котельній порожнині. Можливість переміщення глибиноміра і механізму покрокового підйому відносно подовжньої осі базової машини дозволяє підвищити точність попадання обох робочих органів у свердловину на початку роботи і при переході від режиму розширення свердловини до створення мережі тріщин в її стінках. Установка створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах містить (див. фіг. 1 і 2) базову машину 1, енергоблок 2, кабель-барабан 3, привід барабана 4, шлангоукладальники 5, пульт управління 6, направляючі воронки 7 з глибиномірами і механізмами покрокового підйому, а також робочі органи, зроблені в двох виконаннях, - у вигляді термічного плазмотрона розширювача 8 і коаксіальної електродної системи 9 (див. фіг. 3) для електрогідравлічної дії. Енергоблок 2 включає два незалежні електричні контури: один є джерелом живлення термічного плазмотрона розширювача 8, а другий, що включає ГІС 10, - високовольтним джерелом живлення для створення електричних розрядів в розширюваній котельній порожнині. Кабель-барабан 3 виконаний двосекційним, на одній секції намотаний кабель-шланг 11, якій з'єднує плазмотрон розширювач 8 з енергетичним устаткуванням, що забезпечує його роботу, а на другій - високовольтний кабель 12, якій з'єднує ГІС 10 з електродною системою 9 для створення розрядів в порожнині. Привід барабана 4 за допомогою двосторонньої муфти забезпечує почерговий спуск у свердловину 13 і підйом плазмотрона розширювача 8 і коаксіальної електрогідроімпульсної (ЕГІ) електродної системи 9. Шлангоукладальники 5 розміщені на обох секціях кабель-барабана 3 та призначені для щільного, виток до витку, укладання та фіксації кабель-шланга 11 на першій секції барабана 3 та високовольтного кабелю 12 на другій секції барабана 3. Пульт управління 6 розташований в кабіні базової машини 1, з його допомогою оператор може виконувати наступні дії: розворот поворотної платформи 14 і переміщення відносно подовжньої осі базової машини 1 направляючих воронок 7; включення приводу 4, завдяки якому барабан 3, що обертається, змотує або намотує з певною маневреною швидкістю кабель-шланг 11 з робочим органом 8 або високовольтний кабель 12 з електродною системою 9; управління роботою установки в режимі розширення свердловини - запуск плазмотрона розширювача 8 і реалізацію програми термічного розширення свердловини 13; заповнення розширеної порожнини водою; управління роботою установки в режимі здійснення електричних розрядів включення високовольтного устаткування, зарядка конденсаторів до необхідної напруги і виконання одного або декілька електричних розрядів в розширеної порожнини, що заповнена водою. Кабель-барабан 3 разом з його приводом 4, шлангоукладальниками 5, направляючими воронками 7 з глибиномірами та механізмами покрокового підйому 10, а також обома робочими органами розташований на поворотній платформі 14 (див. фіг. 4), яка за рахунок обертання на вертикальній осі 15 та можливого переміщення направляючих воронок 7 відносно подовжньої осі базової машини 1 дозволяє підвищити точність попадання обох робочих органів 8 і 9 у свердловину 13 в обох режимах роботи: і при розширенні свердловини, і при створенні мережі тріщин в її стінках. Установка працює таким чином. Робота установки здійснюється згідно з патентом України № 88103 [1] на спосіб закінчення свердловин в міцних слаботріщинуватих породах з метою створення порожнини і тріщин в її стінках для припливу води шляхом реалізації електричних розрядів в заповненому рідиною об'ємі. Підготовка до роботи. Своїм ходом установка під'їжджає до пробуреної завчасно свердловини 13 і встановлюється так, щоб свердловина розташовувалася приблизно на 0,4 м далі торця кузова. Потім установка переводиться з транспортного положення (див. фіг. 1) в робоче, для цього відкриваються задні дверці кузову, направляючі воронки з глибиномірами і механізмами покрокового підйому висуваються за межі кузова та обидва робочі органи 2 UA 94670 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вставляються в отвори направляючих воронок 7 (див. фіг. 2). В результаті свердловина 13 повинна опинитись між двома направляючими воронками 7, трохи далі, ніж лінія з'єднання осей воронок (див. фіг. 3). Потім оператор з пульта управління 6 шляхом розвороту поворотної платформи 14 та переміщення відносно подовжньої осі базової машини 1 направляючої воронки 7 встановлює перший робочий орган (плазмотрон розширювач 8) так, щоб його вісь співпадала з віссю свердловини 13 (див. фіг. 4). Робота в режимі розширення свердловини. Плазмотрон розширювач 8 і кабель-шланг 11 через направляючу воронку 7 заводяться у свердловину 13 і утримуються нею в співвісному зі свердловиною положенні, що забезпечує їх вільне переміщення по свердловині, як в маневреному, так і в робочому стані. Жорстке поєднання осей кабель-шланга 11, плазмотрона розширювача 8 і свердловини 13 обумовлює необхідність застосування з метою щільного, виток до витку, укладання кабель-шланга 11 на барабані 3, спеціальній конструкції шлангоукладальника 5. У подальшому з пульта управління 6 включається привід 4, завдяки якому барабан 3, обертаючись, змотує з себе кабель-шланг 11 з робочим органом 8, який подається з певною маневреною швидкістю на необхідну глибину в свердловину 13, що розширюється. Після того, як плазмотрон розширювач 8 опущений до потрібної глибини, яка визначена глибиноміром, з пульта управління 6 подається команда на роботу установки в режимі розширення свердловини. При цьому відбувається запуск плазмотрона розширювача 8, а одночасно з ним починається реалізація програми термічного розширення. Програмою визначаються тривалість циклічної дії та крок подальшого переміщення робочого органу 8 залежно від термічних властивостей порід, що руйнуються, та заданого діаметра розширення. Після відробітку циклів розширення подається команда приводу барабана 3 на підйом робочого органу 8. При цьому барабан 3, обертаючись, намотує кабель-шланг 10 на першу секцію барабана. Після витягання плазмотрона розширювача 8 зі свердловини 13 робота установки в режимі розширення закінчується. Робота в режимі створення тріщин в стінках утвореної порожнини. Після витягання зі свердловини плазмотрона 8 розширена порожнина заповнюється водою і оператор розгортає поворотну платформу так, щоб вісь другого робочого органу (електродної системи 9) співпадала з віссю свердловини 13. Потім електродну систему 9 і високовольтний кабель 12 (типу РК50-17-24) через свою направляючу воронку 7 заводять у свердловину 13 та утримують її в співвісному зі свердловиною положенні, що забезпечує їх вільне переміщення по свердловині, як в маневреному, так і в робочому стані. Тут також жорстке поєднання осей високовольтного кабелю 12, електродної системи 9 та свердловини 13 обумовлює необхідність щільного укладання кабелю 12 на другій секції барабана 3. У подальшому з пульта управління 6 за допомогою двосторонньої муфти включається привід 4 так, що барабан 3, обертаючись, змотує з себе високовольтний кабель 12 з електродною системою 9, який з певною маневреною швидкістю подається на необхідну глибину в розширену свердловину 13. Після того, як електродна система 9 опущена до потрібної глибини, яка визначена глибиноміром, з пульта управління 6 подається команда на роботу установки в режимі здійснення електричних розрядів. Оператор з пульта 6 включає високовольтне устаткування, заряджає конденсатори до необхідної напруги та виконує один або декілька електричних розрядів в заповненою водою розширеної порожнини для створення мережі тріщин в її стінках з метою активізації додаткового припливу води. Після завершення ЕГІ обробки оператор відключає високовольтне устаткування від високовольтного кабелю 12 та подає команду приводу барабана 3 на підйом електродної системи 9. При цьому барабан 3, обертаючись, намотує високовольтний кабель 12 на другу секцію барабана. Після витягання електродної системи 9 зі свердловини 13 робота установки по обробці цієї свердловини закінчується, і вона переїжджає до іншої свердловини. Переваги пропонованої установки полягають в тому, що вона може використовуватися в технологічних процесах розширення скельних порід при руйнуванні міцних мінералів, може працювати на свердловинах діаметром від 60 до 250 мм глибиною до 100 м. При цьому установка повністю відповідає вимогам безпеки (управління повністю автоматизоване та здійснюється оператором з кабіни), екологічності (не застосовуються шкідливі хімічні речовини, відсутнє забруднення довкілля), автономності (не потрібно підключення її до електричних ланцюгів завдяки наявності дизель - генератора в кузові). Джерела інформації: 8 1. Пат. № 88103 UA, МПК Е21В 43/25. Спосіб закінчення свердловин в міцних слаботріщинуватих породах / А.Ф. Булат, С.Ю. Макеєв, В.І. Ємельяненко та ін.; заявник і 3 UA 94670 U 5 10 патентовласник Ін-т геотехн. мех. НАНУ. - № а200801350; заявл. 04.02.2008; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 17. -6 с. 2. Розробка багатофункціональної електрогідроімпульсної установки типу "Імпульс-4" / А.Г. Мнухін, В.І. Ємельяненко, І.П. Горошко та ін. // Вісті Академії інженерних наук України.-2001. - № 1(12). 3. Пат. № 62548А UA, МПК B66D 3/08. Шків обвідний / А.Г. Мнухін, О.М. Брюханов, B.I. Ємельяненко та ін.; заявник і патентовласник Держ. Макіївській НДІ з безпеки робіт в гірничий промисловості. - № 2003043122; заявл. 08.04.2003; опубл. 15.12.2003, Бюл. № 12. 4. А.с. 1678104 SU, МКИ Е21В 7/28, E21D 3/00. Установка для расширения скважин / Л.Т. Холявченко, В.Я. Осенний, А.С. Колодезнев и др.; Ин-т геотехнической механики АН УССР. - № 4727533/23-03; заявл. 09.06.1989; опубл. 15.09.1991, Бюл. № 34 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Установка створення резервуарної порожнини в міцних скельних породах, що містить базову машину, кабель-барабан, привід барабана, шлангоукладальник, пульт управління, плазмотрон розширювач, воронку з глибиноміром і механізмом покрокового підйому, яка відрізняється тим, що установка додатково забезпечена генератором імпульсних струмів (ГІС), поворотною платформою, на якій розміщені кабель-барабан з плазмотроном розширювачем і додатковий барабан з високовольтним кабелем і електродною системою, які приводяться в обертання по черзі, причому один кінець високовольтного кабелю з'єднаний з ГІС, а другий з електродною системою для створення розряду в порожнині, при цьому пульт управління забезпечений елементами для виконання додаткової операції по включенню і виключенню високовольтного устаткування, а глибиномір і механізм покрокового підйому виконані з можливістю переміщення відносно подовжньої осі базової машини. 4 UA 94670 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5