Устройство для измерения газовыделения при бурении шпуров

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (111769026

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.10.78 (21) 2689533/22-03 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 25.12.80 (51) М.K.ë. E 21 F 7/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 622 411.33:

:533.17 (088.8) (72) Авторы

ызобретения

Е. С. Розанцев, Г. Я. Полевщиков, H. И. Попов и Н. А. Вдовенко

Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ

ПРИ БУРЕНИИ ШПУРОВ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для измерения газовыделения при бурении шнуров.

Известно устройство для измерения газовыделения пз шпуров, основанное на отсасывании газа из устья шпура и отводе его к газоизмерителю (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения количества газа, выделяющегося из шпура из-за одновременного отсоса с газом большого количества воздуха.

Известно также устройство для измерения газовыделения при бурении шпу- 15 ров, включающее корпус с пакером для герметизации устья скважины, буровую штангу с укрепленной на конце буровой коронкой, узел герметизации буровой штанги, газоотводящий штуцер, штыбона- >О копитель с воронкой, соединяющей его с корпусом устройства, сверло, лебедку, измерительный прибор, соединительные шланги (2).

Недостатком этого устройства является 2з сравнительно невысокая точность измерения пз-за невозможности разделить газовыделение из стенок скважины и штыба.

Цель изобретения — повышение точности измерения газовыделения при буренип шпуров за счет раздельного измерения газовыделения из стенок шпура;и штыба и стабилизации внутреннего объема устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено быстроразъемным соединением, цилиндрическим направляющим элементом, жестко укрепленным на корпусе устройства, скользящим клином, дополнительной цилиндрической штангой с упорным кольцом, жесткой тягой, эластичным компенсатором с рычажным механизмом изменения объема компенсатора п следящим упором, конец которого взаимодействует со скользящим клином, клапаном и сальниковым уплотнением в днище штыбонакопителя, дополнительным газоотводящим штуцером и измерительным прибором, при этом цилиндрическая штанга одним концом соединена с буровой штангой, а другим, имеющим упорное кольцо,— со сверлом, причем уп орное кольцо посредством жесткой тяги соединено со скользящим клином, размещенным внутри цилиндрическо"o направляющего элемента, на внешней поверхности которого закреплен эластичный компенсатор с рычажным механизмом изменения объема компенсатора, поворотный рычаг которого кинематически связан со следящим упором, а внутренний

769026 объем компенсатора сообщен с внутренним объемом корпуса устройства посредством соединительной трубки, кроме того, внутренний объем воронки и штыбонакопителя порознь сообщены с измерительными приборами посредством соответствующпх штуцеров и соединительных шлангов, причем корпус устройства выполнен составным из двух частей, соединенных посредством быстроразъемного соединения, а конец корпуса ео стороны сверла снабжен выступом.

Быстроразъемное соединение может быть выполнено в виде соединительной головки для противопожарного оборудования ГП110 ГОСТ 2217-бб.

Клапан штыбонакопителя целесообразно выполнить в виде имеющей форму усеченного конуса пробки со штоком, установленным в сальниковом уплотнении с возможностью возвратно-поступательного пе- ремещения вдоль продольной оси штока.

Основание воронки может быть выполнено в виде седла клапана

Узел герметизации штанги целесообразно выполнить в виде сальникового уплотнения из войлочных колец, прижимаемых гайкой к выступу корпуса.

Конец следящего упора, взаимодействующий со скользящим клином, может быть выполнен сферическим.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — разрез устройства по продольной оси; на фиг. 3— разрез А — А фиг. 2.

Устройство включает корпус 1, состоящий из двух частей, соединенных между собой посредством быстроразъемного соединения 2, выполненного, например, по типу соединительных головок для пожарных рукавов (ГОСТ 2217-бб), пакер (герметизатор) 8,:герметизирующий корпус 1 в шнуре, цилиндрическую штангу 4, проходящую через сальниковое уплотнение 5, представляющее собой, например, набор войлочных колец, которые гайкой б прижимаются к выступу 7 корпуса 1. Один конец цилиндрической штанги 4 соединен с буровой штангой 8, а другой со сверлом 9, например, типа ЭР-19 и снабжен упорным кольцом 10; На корпусе 1 установлен эластичный компенсатор 11, внутренняя полость которого посредством трубы 12 сообщается с внутренней полостью корпуса 1.

C компенсатором 11 связан рычажный механизм 18, второй конец которого шарнирно соединен со стойкой 14, закрепленной на направляющей 15. В цилиндрической направляющей 15, жестко закрепленной на корпусе 1 устройства, помещен клин 1б, который посредством тяги 17 жестко соединен с упорным кольцом 10. Между компенсатором 11 и стойкой 14 на рычаге 18 закреплен следящий упор 18, представляющий собой цилиндрическое тело, имеющее

65 с одной стороны сферический торец, с другой — проушины для шарнирного соединения с рычагом. Нижний сферический торец следящего упора 18 упирается в клин 1б и для предотвращения его горизонтального перемещения помещен в направляющую

19. Корпус 1 устройства через воронку 20 соединен со штыбонакопителем 21. Штыбонакопитель снабжен клапаном, выполненным в виде пр1обки 22 со штоком 28, проходящим через сальниковое уплотнение

24 в днище штыбонакопителя. Воронка 20 и штыбонакопитель 21 соответственно через штуцеры 25 и 2б и газоотводящие трубки соединены с газосчетчиками 27 и

28. Герметизация внутренней полости корпуса 1 осуществляется с помощью сальникового управления 5.

Вращательное движение штанге пере;:зстся от сверла 9. Подача става буровых штанг 8 на забой осуществляется с помощью лебедки 29 и троса 80, который посредством анкера 81 закреплен в груди забоя.

Устройство работает следующим образом.

В устье шпура помещают и герметизируют посредством резинового пакера 8 моргус 1 устройства, в который помещают став буровых штанг 8 с резцом. Для удобства наращивания штанги корпус выполнен из двух частей, соединяемых с помощью герметичного быстроразъемного соединения. К воронке 20 гер метично подключают штыбонакопитель 21. Штуцеры 25 и 2б посредством резиновых шлангов соединяют с соответствующими газосчетчиками 27 и 28.

Трос лебедки 29 закрепляют у устья шпура с помощью анкера 81

К буровой штанге 8 присоединяют цилиндрическую штангу 4, проходящую через сальниковое уплотнение 5 в левой части корпуса 1 устройства. С помощью быстроразъемного соединения 2 обе части корпуса

1 герметично соединяют. Затем посредством сверла 9 пробуривают интервал шнура, в процессе чего цилиндрическая штанга 4 черсз сальныковое уплотнение 5 перемещается в неподвижном корпусе 1, уменьшая его внутренний объем. Связь клина 1б с упорным кольцом 10 с помощью жесткой тяги

17 обеспечивает одинаковое перемещение клина 1б одновременно со штангой 4. При перемещении клина 1б его скошенная поверхность скользит по сферическому торцу следящего упора 18 и перемещает его вертикально вверх, вследствие чего следящий упор 18 отжимает поворотный рычаг 18, растягивая корпус эластичного компенсатора 11 и увеличивая его объем пропорционально объему части цилиндрической штанги, входящей в корпус 1 при бурении интервала шнура, обеспечивая тем самым постоянство внутреннего объема устройства.

769026 ь

Выделяющийся при бурении газ отводят к одному из газосчетчиков при перекрытом шланге другого. Выбуриваемый уголь .транспортируется буровой штангой 8 и через воронку 20 ссыпается в штыбонакопитель 21. Наличие компенсатора 11 с рычажным механизмом 18 обусловливает постоянный внутренний объем корпуса устройства, что обеспечивает высокую точность измерения газовыделения.

При возвратном движении штанги упругость компенсатора 11 обеспечивает возвращение рычажного механизма 18 и следящего упора 18 в исходное положение вслед за перемещением клина 1б и, тем самым, сокращение объема компенсатора

11 на величину, пропорциональную части цилиндрической штанги 4, выходящей из корпуса устройства.

Для наращивания става буровых штанг 8 для бурения следующего интервала шпура разъединяют части корпуса 1 устройства, устанавливают дополнительный отрезок буровой штанги 8, снова сое.диняют части корпуса и операцию бурения интервала шпура повторяют.

Устройство позволит с высокой точностью измерять параметры газовыделения при разрушении угля, что обеспечит необходимую надежность при оценке эффективности мероприятий, направленных на снижение газоносности угольных пластов и заТазованности атмосферы угольных шахт.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения газовыделения при бурении шпуров, включающее корпус с пакером для,герметизации устья скважины, буровую штангу с укрепленной на конце буровой коронкой, узел герметизации буровой штанги, газоотводящий штуцер, штыбонакопитель с воронкой, соединяющей его с корпусом устройства, сверло, лебедку, измерительный прибор, соединительные шланги, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения газовыделения при бурении шпуров за счет раздельного измерения газовыделения ,из стенок шпура и штыба и стабилизации внутреннето объема устройства, устройство снабжено быстроразъемным соединением, цилиндрическим направляющим элементом, жестко укрепленным на .корпусе устройства, скользящим клином, дополнительной цилиндрической штангой с упорным кольцом, жесткой тягой, эластичным ком пенсатором с рычажным механизмом изменения объема компенса5

З0

50 тора и следящим упором, конец которого взаимодействует со скользящим клином, клапаном и сальниковым уплотнением в днище штыбонакопителя, дополнительными газоотводящим штуцером и измерительным прибором, при этом цилиндрическая штанга одним концом соединена с буровой штангой, а другим, имеющим упорное кольцо, — со сверлом, упорное кольцо посредством жесткой тяги соединено со скользящим клином, размещенным внутри цилиндрического направляющего элемента, на внешней поверхности которото закреплен эластичный компенсатор с рычажным механизмом изменения объема компенсатора, поворотный рычаг которого кинематически связан со следящим упором, а внутренний объем компенсатора сообщен с внутренним объемом корпуса устройства посредством соединительной трубки, внутренний объем воронки и штыбонакопителя порознь сообщены с измерительными приборами посредством соответствующих штуцеров и соедичительных шлангов, корпус устройства выполнеч составным из двух частей, соединенных посредством быстроразъемного соединения, а конец корпуса со стороны сверла снабжен выступом.

2. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю щее с я тем, что быстроразъемное соединение выполнено в виде соединительной головки для противопожарного оборудования ГП

110 ГОСТ 2217-66.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тли ч а ющ е е с я тем, что клапан штыбонакопителя выполнен в виде имеющей форму усеченного конуса пробки со штоком, установленным в сальниковом уплотнении с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси штока

4. Устройство по пп. 1 — 3, о тл и ч а ющ е е с я тем, что,основание воронки выполнено в виде седла клапана.

5. Устройство по пп. 1 — 4, отл и ч а ющ е е с я тем, что узел герметизации буровой штанги выполнен в виде сальникового уплотнения из войлочных колец, прижимаемых гайкой к выступу корпуса. б. Устройство по пп. 1 — 5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что конец следящего упора, взаимодействующий со скользящим клином, выполнен сферическим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ГДР № бб153, кл. E 21 F 7. 00, опублик 1969

2. H.-.ã,ашковскпй И. В Определение газсносности угольного пласта в призабойной зоне. — «Уголь», 1972, № 12, с. 65 — бб (прототип) . ъ Мг, °

769026

Корректор С, Файн

Редактор С. Титова

Заказ 1285!1300 Иза № 487 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР во делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. прсд. «Патент» ъч, ч - М:(e51i !!

Составитель А. Дудченко

Техрсд И. Пенчко