RU2163710C2

RU2163710C2 - Device for pipping-up of soil above pit

Info

Publication number: RU2163710C2
Application number: RU99102633A
Authority: RU
Inventors: М.Р. Крот; В.А. Могилев
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2001-02-27

Abstract

FIELD: petroleum, gas and mining industries for remote ripping-up of laid-up or exhausted pits and used as storages covered with soil, petroleum, gas and hydrogeologic wells. SUBSTANCE: device has a casing in the form of a truncated cone or truncated pyramid made for attachment with the smaller end to the mouth of the pit shaft, vertical partition installed inside the casing for alignment with the plane of longitudinal section of the pit shaft, main and auxiliary sources of high-pressure gases with initiation devices; the main source of high-pressure gases is installed above the smaller end of the casing, and the auxiliary one is made for placement on the vertical partition above the main source in alignment with the pit shaft, the inner surface of the casing and at least one of the vertical surfaces of the partition is provided with an antiadhesion coating, the initiation device of the auxiliary source of high-pressure gases is provided with a device for actuation delay relative to the initiation device of the main source of high-pressure gases. EFFECT: prevented malfunctions (negative effect of the well content on people) and enhanced capacity (reduced ripping-up time). 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горной промышленности и может быть использовано для быстрого дистанционного вскрытия законсервированных или выработанных и используемых в качестве хранилищ закрытых грунтом шахт, нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин. The invention relates to the oil, gas and mining industries and can be used for quick remote opening of canned or mined and used as storage facilities for underground mines, oil, gas and hydrogeological wells.

Выработанные шахты или скважины могут быть использованы для захоронения токсичных материалов. После их закладки, шахты закрываются крышкой и обваловываются. Для пополнения или контроля состояния, периодически необходимо быстрое дистанционное вскрытие грунта над шахтой, так как ручное небезопасно. Такие же требования предъявляются при извлечении хранимых материалов. Эта задача особенно осложняется при отрицательных температурах. Generated mines or wells can be used for the disposal of toxic materials. After laying them, the mines are closed with a lid and bunded. To replenish or monitor the condition, periodically, a quick remote excavation of the soil above the mine, as manual is unsafe. The same requirements apply when retrieving stored materials. This task is especially complicated at low temperatures.

В результате проведенного патентного поиска аналогов заявляемому устройству для вскрытия грунта над шахтой не выявлено. As a result of a patent search of analogues of the claimed device for opening the soil above the mine is not identified.

Задачей предлагаемого решения является обеспечение дистанционного вскрытия грунта над шахтой и сокращение времени вскрытия. The objective of the proposed solution is to provide remote opening of the soil above the mine and reducing the time of opening.

Технический результат: возможность предотвращения аварийной ситуации (отрицательного воздействия на людей содержимого скважины) и повышение производительности (уменьшение времени вскрытия). Technical result: the ability to prevent an emergency (negative impact on people of the contents of the well) and increase productivity (reduce opening time).

Поставленная задача решается тем, что устройство для вскрытия грунта над шахтой содержит оболочку в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, выполнимую с возможностью крепления меньшим торцом к устью ствола шахты, вертикальную перегородку, установленную внутри оболочки с возможностью совмещения с плоскостью продольного сечения ствола шахты, основной и дополнительный источники газов высокого давления (ИГВД) с устройствами инициирования, причем основной ИГВД установлен над меньшим торцом оболочки, а дополнительный выполнен с возможностью размещения на вертикальной перегородке над основным соосно стволу шахты, внутренняя поверхность оболочки и, по крайней мере, одна из вертикальной поверхностей перегородки снабжены противоадгезионным покрытием, устройство инициирования дополнительного ИГВД снабжено устройством задержки срабатывания относительно устройства инициирования основного ИГВД. The problem is solved in that the device for opening the soil above the mine contains a shell in the form of a truncated cone or a truncated pyramid, made with the possibility of attaching a smaller end to the mouth of the shaft of the shaft, a vertical partition installed inside the shell with the possibility of combining with the plane of the longitudinal section of the shaft of the shaft, the main and additional sources of high pressure gases (IHVD) with initiation devices, the main IHVD installed above the smaller end of the shell, and the additional one is made with the possibility of placement on a vertical partition above the main coaxial shaft of the mine, the inner surface of the shell and at least one of the vertical surfaces of the partition are provided with a release coating, the device for initiating an additional IHVD is equipped with a device for delaying the operation relative to the device for initiating the main IHV.

Выполнение устройства для вскрытия грунта над шахтой в виде оболочки в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды, выполненной с возможностью крепления меньшим торцом к устью ствола шахты, с основным ИГВД с устройством инициирования, установленными над меньшим торцом оболочки позволяет дистанционно быстро вскрыть грунт над шахтой. The implementation of the device for opening the soil above the mine in the form of a shell in the form of a truncated cone or a truncated pyramid made with the possibility of attaching a smaller end to the mouth of the shaft of the mine, with the main IHVD with an initiation device installed above the smaller end of the shell allows you to quickly open the soil over the mine.

Снабжение внутренней поверхности оболочки противоадгезионным покрытием позволяет снизить давление, необходимое для выброса грунта над шахтой, за счет значительного снижения сил сцепления столба грунта над шахтой с окружающим грунтом и, соответственно, уменьшить материалоемкость ствола и крышки шахты. Providing the inner surface of the shell with an anti-adhesive coating allows you to reduce the pressure needed to eject the soil above the mine, due to a significant decrease in the adhesion forces of the soil column above the mine with the surrounding soil and, accordingly, reduce the material consumption of the shaft and the shaft cover.

Установка внутри оболочки с возможностью совмещения с плоскостью продольного сечения ствола шахты вертикальной перегородки, по крайней мере одна из поверхностей которой снабжена противоадгезионным покрытием, выполнение дополнительного ИГВД с возможностью размещения на вертикальной перегородке над основным соосно стволу шахты, снабжение устройства инициирования дополнительного ИГВД устройством задержки срабатывания относительно устройства инициирования основного ИГВД позволяют исключить падение грунта обратно во вскрытую воронку. Installation inside the shell with the possibility of combining with the plane of the longitudinal section of the shaft of the shaft of the mine a vertical partition, at least one of the surfaces of which is provided with a release coating, performing an additional IHVD with the possibility of placement on a vertical partition above the main coaxial to the shaft of the mine, providing the device for initiating an additional IHVD with a delay device relative to initiating devices of the main IHVD allow to exclude the fall of soil back into the opened pile ku.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен разрез устройства, на фиг. 2 - элемент А (оболочка с противоадгезионным покрытием), на фиг. 3 - элемент Б (вертикальная перегородка с противоадгезионным покрытием). The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a sectional view of the device; FIG. 2 - element A (shell with release coating), in FIG. 3 - element B (vertical partition with anti-adhesive coating).

Устройство для вскрытия грунта над шахтой содержит оболочку 1 в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, выполненной, например, из текстолита толщиной 2-5 мм и закрепленной меньшим торцом к устью ствола 2 шахты, закрытого крышкой 3. Внутри оболочки 1 над ее меньшим торцом установлен основной ИГВД 4, выполненный, например, в виде пластмассового корпуса 5 и заряда 6 пороха или взрывчатого вещества. ИГВД 4 снабжен устройством инициирования по проводной линии связи или по радиоканалу (не показано). Внутри оболочки 1 установлена плоская вертикальная перегородка 7 так, что она проходит через ось оболочки 1 и совмещена с плоскостью продольного сечения ствола 2 шахты, тем самым делит ее внутреннюю полость, заполненную грунтом 8, на две равные части. Перегородка 7 также может быть выполнена из текстолитового листа толщиной 1-5 мм. Внутренняя поверхность В оболочки 1 и, по крайней мере, одна из плоскостей вертикальной перегородки 7 имеют противоадгезионное покрытие 9, исключающее слипание и смерзание грунта с ними. Это покрытие может быть выполнено из влагонепроницаемой, например, полиэтиленовой пленки, герметично (для исключения попадания влаги и смерзания) закрепленной на торцах оболочки и перегородки, соответственно (фиг. 2 и 3). Над основным ИГВД 4 установлен дополнительный ИГВД 10, который размещен на вертикальной перегородке 7 соосно стволу шахты 2 и выполнен из взрывчатого вещества. Устройство инициирования дополнительного ИГВД 10 снабжено устройством задержки срабатывания относительно устройства инициирования основного ИГВД 4 (не показано). The device for opening the soil above the shaft contains a shell 1 in the form of a truncated cone or a truncated pyramid made, for example, of PCB 2-5 mm thick and fixed with a smaller end to the mouth of the shaft 2 of the shaft, closed by a cover 3. Inside the shell 1 above its smaller end is installed the main IHVD 4, made, for example, in the form of a plastic case 5 and a charge 6 of gunpowder or explosive. IHVD 4 is equipped with an initiating device via a wired communication line or via a radio channel (not shown). Inside the shell 1, a flat vertical partition 7 is installed so that it passes through the axis of the shell 1 and is aligned with the plane of the longitudinal section of the shaft 2 of the shaft, thereby dividing its internal cavity filled with soil 8 into two equal parts. The partition 7 can also be made of textolite sheet with a thickness of 1-5 mm. The inner surface B of the shell 1 and at least one of the planes of the vertical partition 7 have a release coating 9, which prevents adhesion and freezing of the soil with them. This coating can be made of a moisture-proof, for example, a polyethylene film, hermetically (to prevent moisture and freezing) fastened to the ends of the shell and partition, respectively (Fig. 2 and 3). Above the main IHVD 4, an additional IHVD 10 is installed, which is placed on a vertical partition 7 coaxially to the shaft of the mine 2 and is made of explosive. The device for initiating an additional IGVD 10 is equipped with a device for delaying operation relative to the device for initiating the main IGVD 4 (not shown).

Работает устройство в следующем порядке. По радиоканалу или проводной линии связи (не показано) производится запуск устройства инициирования основного ИГВД 4. Под действием давления газов грунт 8, расположенный над шахтой, освобождается от связей с окружающей средой и выбрасывается вместе с вертикальной перегородкой 7 и дополнительным ИГВД 10. Устье шахты вскрывается. После подъема грунта над поверхностью обваловки через устройство задержки инициируется дополнительный ИГВД 10 и придает грунту поперечную составляющую вектора скорости. Это исключает попадание его обратно в воронку. При отрицательных температурах грунт 8 смерзается с контактирующей с ним пленкой противоадгезионного покрытия 9, но при этом пленка не смерзается с внутренней поверхностью оболочки 1. В результате эта пленка выбрасывается совместно с грунтом, отрываясь по торцам оболочки 1. Сопротивление выбросу грунта 8 будет слагаться из инерционно-массовых сил грунта 8, которые определяются массой грунта 8 над шахтой и его ускорением, и силы обрыва пленки противоадгезионного покрытия 9, для создания которой для шахты диаметром 0,5 необходимо реализовать избыточное давление 0,05 МПа при выполнении пленки из полиэтилена толщиной 0,2 мм. Для среза столба грунта высотой 1 м над шахтой диаметром 0,5 м при температуре - 40^oC необходимо реализовать избыточное давление не менее 100 МПа, т.е. применение предложенного устройства позволяет снизить давление, необходимое для сдвига грунта над шахтой в 2000 раз. Поэтому максимальное давление в предложенном устройстве будет определяться не условиями сдвига столба грунта над шахтой, а условиями его разгона и выброса, для чего необходимо реализовать избыточное давление не выше 1 МПа. Снижение давления выброса грунта требует меньших затрат заряда основного ИГВД 4 и материала на стенки устья шахты 2 и крышку 3 для обеспечения их прочности. Вертикальная перегородка 7 с противоадгезионным покрытием 9 позволяет при отрицательных температурах легко разделить выбрасываемый грунт на две части и организованно увести их в стороны от воронки при меньших затратах заряда на дополнительный ИГВД 10. При придании грунту вертикальной составляющей скорости 10 м/с процесс вскрытия (с момента подачи сигнала до падения грунта) продлится не более 3 сек.The device works in the following order. The radio channel or wireline (not shown) starts the device for initiating the main IHVD 4. Under the influence of gas pressure, the soil 8 located above the shaft is freed from the environment and discharged along with the vertical partition 7 and the additional IHVD 10. The mouth of the shaft is opened . After lifting the soil above the embankment surface through the delay device, an additional IHVD 10 is initiated and gives the soil the transverse component of the velocity vector. This prevents it from falling back into the funnel. At subzero temperatures, soil 8 freezes with the release coating film 9 in contact with it, but the film does not freeze with the inner surface of the shell 1. As a result, this film is ejected together with the soil, tearing off at the ends of the shell 1. The resistance to the ejection of soil 8 will be inertial - the mass forces of soil 8, which are determined by the mass of soil 8 above the mine and its acceleration, and the breakage forces of the film of the anti-adhesive coating 9, to create which for the mine with a diameter of 0.5 it is necessary to realize an excess pressure of 0.05 MPa when performing a film of polyethylene with a thickness of 0.2 mm. To cut a column of soil 1 m high above a shaft with a diameter of 0.5 m at a temperature of - 40 ^o C it is necessary to implement an excess pressure of at least 100 MPa, i.e. the application of the proposed device can reduce the pressure required to shift the soil above the mine in 2000 times. Therefore, the maximum pressure in the proposed device will be determined not by the conditions of the shift of the soil column above the mine, but by the conditions of its acceleration and discharge, for which it is necessary to implement an overpressure of not higher than 1 MPa. Reducing the pressure of the ejection of the soil requires less charge for the main IHVD 4 and the material on the walls of the mouth of the shaft 2 and cover 3 to ensure their strength. The vertical partition 7 with anti-adhesive coating 9 allows you to easily separate the ejected soil into two parts at negative temperatures and organize them away from the funnel at a lower charge cost for an additional IHVD 10. When the vertical component of the soil is given 10 m / s, the opening process (from the moment signal before the soil falls) will last no more than 3 seconds.

Таким образом, предложенное устройство позволяет дистанционно быстро вскрыть грунт над шахтой за время не более 3 сек. Thus, the proposed device allows you to remotely quickly open the soil above the mine for a time of not more than 3 seconds.

Claims

Устройство для вскрытия грунта над шахтой, содержащее оболочку в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, выполненную с возможностью крепления меньшим торцом к устью ствола шахты, вертикальную перегородку, установленную внутри оболочки с возможностью совмещения с плоскостью продольного сечения ствола шахты, основной и дополнительный источники газов высокого давления (ИГВД) с устройствами инициирования, причем основной ИГВД установлен над меньшим торцом оболочки, а дополнительный выполнен с возможностью размещения на вертикальной перегородке над основным соосно со стволом шахты, внутренняя поверхность оболочки и по крайней мере одна из вертикальных поверхностей перегородки снабжены противоадгезионным покрытием, устройство инициирования дополнительного ИГВД снабжено устройством задержки срабатывания относительно устройства инициирования основного ИГВД. A device for opening soil above the mine, containing a shell in the form of a truncated cone or a truncated pyramid, made with the possibility of attaching a smaller end to the mouth of the shaft of the shaft, a vertical partition installed inside the shell with the possibility of combining with the plane of the longitudinal section of the shaft of the shaft, the main and additional sources of high gas pressure (IHVD) with initiating devices, and the main IHVD is installed above the smaller end of the shell, and the additional is made with the possibility of placement on a vertical a partition above the main one coaxially with the shaft of the shaft, the inner surface of the shell and at least one of the vertical surfaces of the partition are provided with a release coating, the device for initiating an additional IGVD is equipped with a device for delaying the operation relative to the device for initiating the main IGVD.