Кернонаборник

I ........
Полезная модель относится к горному делу, а именно, к средствам отбора керновых проб угля, и может быть использована при определении показателей выбросоопасности угольных пластов в месте вскрытия, в частности, крепости угля, путем отбора кернов из скважин, пробуренных из горных выработок на вскрываемый пласт.
Известен шахтный герметический кернонаборник, предназначенный для отбора проб угля с целью исследования свойств угольных пластов в шахтных условиях, в частности, при изучении изменения газоносности, крепости угля и т.д. (Сб. «Вопросы безопасности в угольных шахтах. Труды ВостНИИ, т. VIII, «Недра, М., 1967, С. 48-54).
Известный кернонаборник содержит корпус, состоящий из трех труб, соединенных между собой с помошью муфт, механизм срабатывания и керноприемную часть. Бзфение скважины осуществляют с промывкой и через интервал 0,4 м производят герметизацию керноприемника и извлечение его из скважины для дальнейших исследований.
Основным недостатком известного кернонаборника является сложность конструкции. Кроме того, для обеспечения надежности работы необходимо применять кернонаборник в комплексе с мощными буровыми станками.
Известен кернонаборник вращательного действия для  проб полезных ископаемых при бурении неглубоких скважин в мягких и рыхлых породах, содержащий керноприемную трубу с переходником, подвижный наконечник с резцами, башмак и кернозахватывающие пластины (С.С. Сулакщин. Современные способы и средства отбора проб полезных ископаемых. «Недра, М., 1970, С. 158-159). При
E21B 25/00 Кернонаборник
бурении вращение колонны передается на кернонаборник, который обуривает столбик породы диаметром не менее 80 мм и длиной 250-600 мм. При подъеме кернонаборника наконечник выходит из керноприемной трубы и освобождает пластины, подрезающие и удерживающие керн.
К основным недостаткам известного кернонаборника следует отнести его низкзоо надежность, в связи с возможностью заклинивания в скважине при его извлечении. Кроме того, происходит потеря части керна, находящейся в подвижном наконечнике. Выполнение связи кернонаборника с приводом через переходную муфту предопределяет возможность использования его только с бзфовыми станками, что С5ш;ественно ограничивает область применения. Отрицательное влияние на надежность работы по углю оказывает также то, что керн входит в трубу без зазора, что снижает возможность удержания его с помощью буровой мелочи.
Предложен кернонаборник, содержащий керноприемную трубу с резцами на торце и приспособлением для соединения с приводом.
Отличием является то, что часть резцов расположены на торце керноприемной трубы со смещением внутрь трубы относительно внутренней образующей ее, а приспособление для соединения с приводом выполнено в виде хвостовика с фиксатором.
Опыт использования кернонаборников, изготовленных в виде одинарных труб, показал, что ими можно отбирать керн с минимальным разрущением и сохранением естественной структуры только в зонах с крепким углем. Применять их в зонах со слабым и средней крепости углем было нецелесообразно, т.к. уголь измельчается и истирается до размеров (менее 10 мм), по которым невозможно определить коэффициент крепости по стандартной методике.
Однако в последние годы в ВостНИИ была разработана методика, позволяющая определять коэффициент от 2 до 5 мм, в связи с чем возникла актуальность использования простых по конструкции однотрубных кернонаборников.
Предложенное устройство за счет наличия хвостовика с фиксатором можно использовать с приводом любого типа: от бурового станка до электросверла.
За счет предложенной схемы расположения резцов в процессе бурения между керном и трубой образуется зазор, который заполняется буровой мелочью. В процессе «сухого бурения происходит уплотнение ее и заклинивание фрагментов керна, что препятствует выпадению его при извлечении кернонаборника.
Таким образом, предложенный кернонаборник имеет простую конструкцию и дает возможность получить пробу угля, позволяющую с достаточной степенью точности определить коэффициент крепости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид кернонаборника, а на фиг. 2 - вид спереди.
Кернонаборник содержит керноприемную трубу 1, на переднем торце которой закреплены призматические резцы 2 и 3. Резцы 2 установлены со смещением наружу относительно внещней образующей 4 трубы, а резцы 3 установлены со смещением внутрь трубы относительно ее внутренней образующей 5. С другого торца керноприемной трубы установлено приспособление для соединения с приводом, выполненное в виде хвостовика 6 с отверстием 7. Соединение привода с кернонаборником осуществляют с помощью фиксатора (не показан), устанавливаемого в отверстии 7 хвостовика.
Ниже приведено описание работы устройства.
Контрольные скважины, служащие для отбора кернов , бурят по породе с расстояния не менее 3 м от пласта по нормали и тщательно очищают от щтыба. Для отбора керна используют кернонаборник длиной 250 мм с наружным и внутренним диаметрами трубы соответственно 38 мм и 34 мм. Диаметр по наружной режущей кромке резцов 2 - 40 мм, по внутренней режущей кромке резцов 3-32 мм, т.е. при бурении с кренонаборникрм кольцевой зазор между стенкой скважины и наружной поверхностью трубы составлял 1 мм такой же зазор был между внутренней поверхностью трубы и керном.
Бурение скважины «всухую при отборе керна на длину 250 мм не представляет опасности, т.к. за это время температура режущей части не поднимается выше 70° С, т.е. ниже температуры воспламенения метановоздущной смеси.
При бурении образуется керн, который входит внутрь керноприемной трубы 1. Одновременно часть буровой мелочи через зазор между керном и трубой вдавливается внутрь и уплотняет керн. После окончания бурения производят извлечение кернонаборника из скважины, при этом происходит облом столбика керна у его основания. Часть керна внутри трубы может быть в измельченном состоянии, но основная масса его представлена частицами не менее 2 мм, что является достаточным для определения коэффициента крепости yrjta.
Промышленные испытания кернонаборника на шахтах Кузбасса показали, что он может быть использован с достаточной степенью надежности для определения коэффициента крепости угля, установления степени его нарушенности, определения наличия пачек нарушенного угля и позволяет дать предварительную оценку выбросоопасности пласта.