УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к технологии направленного горизонтального бурения скважин в грунте, и может найти применение при бестраншейной прокладке и ремонте подземных коммуникаций.
Известна установка для бестраншейной прокладки трубопроводов по патенту РФ №2103445, Е02F 5/18, опубл. 27.01.1998 г., содержащая раму с направляющими, каретку, установленную с возможностью перемещения по направляющим рамы, гидроцилиндры подачи, жестко соединенные с кареткой, механизм бурения, включающий шнек с разбуривающей головкой и выполненный в виде гидравлического бура, при этом гидроцилиндры подачи жестко соединены с кареткой, а разбуривающая головка шнека, соединенного с гидравлическим буром, имеет диаметр, обеспечивающий ее свободное осевое перемещение ^ внутри продавливаемой трубы.
Недостатком данной установки является ее низкая эффективность из-за высоких энергозатрат по очередному вдавливанию секций трубы в грунт.При этом повышается сопротивление между наружной поверхностью вдавливаемых в грунт секций трубы и подвергающимся обсадке грунтом. При такой технологии могут возникнуть аварийные ситуации, когда невозможно осуществить стыковку секций трубы (например, при искривлении проектной траектории скважины). Это обстоятельство снижает надежность работы установки.
Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является установка для бурения горизонтальных скважин по а.с. СССР №557154, Е02F 5/18, опубл. 05.05.1977 г., содержащая рабочий орган, шнековое устройство для удаления грунта, состоящее из конического и цилиндрического участков, установленных на валу привода установки, и защитный кожух скважины. При этом установка снабжена направляющей трубой, присоединенной к защитному кожуху скважины, и дополнительным защитным кожухом, в котором установлено устройство для удаления грунта, конический участок которого размещен в направляющей трубе.
Недостатком данной установки является ее низкая эффективность ввиду наличия в ее составе нескольких участков (конического и цилиндрического) шнекового устройства. При этом усложняется процесс изготовления, увеличивается металлоемкость конструкции. По мере увеличения длины скважины появляется необходимость в ответственной операции по стыковке двойного трубопровода (защитный кожух снаружи и дополнительный защитный кожух внутри), что уменьшает надежность работы данной установки. Как и в случае с аналогом, с ростом длины скважины увеличивается энергоемкость процесса при вдавливании бурового инструмента из-за возникающего трения между стенками трубопровода и прилегающим к нему грунтом.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и надежности работы установки для проходки скважин в грунте за счет использования бурового инструмента простой конструкции, снижающего энергоемкость работ по образованию скважины при меньшей металлоемкости конструкции и упрощении изготовления.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для проходки скважин в грунте, содержащем секцию трубы, буровой инструмент в виде шнека с разбуривающей головкой, расположенного внутри секции трубы, и механизм для подачи и вращения бурового инструмента, где секция трубы соединена с буровым инструментом между разбуривающей головкой и шнеком посредством опоры с отверстиями для транспортирования разрушенного грунта, согласно техническому решению секция трубы имеет длину менее ее диаметра.
Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность и надежность работы установки для проходки скважин в грунте за счет использования бурового инструмента простой конструкции, снижающего энергоемкость работ по образованию скважины из-за отсутствия операций по вдавливанию секций трубы и их монтажу при меньшей металлоемкости конструкции и упрощении изготовления. При использовании секции трубы длиной меньше ее диаметра производится незначительное радиальное вдавливание грунта в стенки скважины, что повышает устойчивость стенок скважины на период, необходимый для размещения в ней коммуникаций.
Наиболее простым исполнением установки является такое, когда указанная опора представляет собой подшипник. Она также может быть выполнена сварной.
Целесообразно разбуривающую головку выполнять с выступающим в направлении образования скважины конусом или клином. Это способствует стабилизации курса проходки скважины, повышая эффективность рабочего процесса.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется примерами его конструктивного исполнения и чертежами фиг.1-4. На фиг.1 изображена схема установки для проходки скважин в грунте с использованием в ее конструкции подшипника, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. На фиг.3 изображена схема установки для проходки скважин в грунте с использованием в ее конструкции сварной опоры, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.
В установке для проходки скважин в грунте (фиг.1, 3) по оси 1 установлен буровой инструмент 2 в виде шнека 3 с разбуривающей головкой 4, соединенный с механизмом для подачи и вращения 5 бурового инструмента 2, представляющим собой буровой станок. Секция- 6 трубы длиной менее ее диаметра может быть соединена с буровым инструментом 2 между шнеком 3 и разбуривающей головкой 4 посредством подшипника 7 (фиг.1, 2) или сварной опоры 8 (фиг.3, 4). Разбуривающая головка 4 может быть выполнена с выступающим в направлении образования скважины конусом или клином.
Установка для проходки скважин в грунте работает следующим образом.
Разбуривающая головка 4 бурового инструмент 2 и секция 6 трубы длиной менее ее диаметра выставляется в забой относительно оси 1 (фиг.1). Далее, с помощью приводимого в действие любым известным способом (электрическим, пневматическим, гидравлическим или др. приводом) механизма для подачи и вращения 5 бурового инструмента 2 производится разработка грунта разбуривающей головкой 4 бурового инструмента 2 в направлении проектной траектории скважины и последующая обсадка грунта секцией 6 трубы длиной менее ее диаметра. Разрушенный грунт, проходя через подшипник 7 (фиг.1, 2) или сварную опору 8 (фиг.3, 4), транспортируется с помощью шнека 3 в направлении, обратном проходке скважины. В процессе увеличения протяженности скважины производится наращивание звеньев шнека 3. После образования скважины звенья шнека 3 демонтируются, в скважине размещается коммуникация.