РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН

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.
Известно устройство для расширения скважин в грунте по патенту РФ на полезную модель №38482, Е21В 7/28, опубл. 20.06.2004 г., содержащее штангу и связанную с ней полую втулку, охватывающую хвостовики продольных секций составного расширителя. В полой втулке выполнена радиальная прорезь, а штанга составлена из отсеков одинаковой длины, причем каждый отсек имеет с одного конца наружную коническую резьбу, а с противоположной стороны - ответную ей внутреннюю резьбу. На каждом отсеке выполнена наружная кольцевая проточка, длина ее равна толщине втулки, и паз втулки охватывает проточку, каждая продольная секция расширителя установлена на отсеке штанги с опиранием в двух местах по ее длине и каждое место опирания представляет собой два ответных друг другу шестигранника, из которых внутренний шестигранник является болтом, а наружный - гаечным ключом, охватывающим болт.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы вследствие больших энергозатрат по образованию скважины способом вдавливания грунта в ее стенки.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является рабочий орган, используемый при реализации 1 варианта способа бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте по патенту РФ №2344241, E02F 5/18, опубл. 20.01.2009 г. Рабочий орган выполнен в виде полого усеченного конуса, внутри которого смонтированы радиально расположенные лопасти, которые одновременно являются лезвиями, разрушающими грунт, и элементами крепления и фиксации сопла, подводящего очистной агент для транспортирования по шламопроводу продуктов разрушения из скважины.
Недостатком данного рабочего органа является низкая эффективность и надежность его работы вследствие накопления большого объема продуктов разрушения по периметру рабочего органа, не способного пройти в его проходное отверстие. При этом происходит забивание проходного отверстия продуктами разрушения, ведущее к остановке работы. Кроме того, при разрушении грунта лопастями отсутствует процесс вдавливания грунта за периферию скважины, стенки скважины при этом отличаются низкой устойчивостью к обрушению.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и надежности работы расширителя за счет обеспечения разрушения грунта в количествах, рациональных для его беспрепятственного транспортирования, а также за счет вдавливания грунта в стенки скважины для обеспечения их устойчивости.
Поставленная задача достигается тем, что в расширителе скважин, состоящем из двух частей - цилиндрической и выполненной в виде усеченного конуса - и приспособленном для соединения с буровой штангой и шламопроводом, согласно техническому решению для присоединения шламопровода в стенке части в виде усеченного конуса выполнено отверстие, а с внешней стороны этой части около указанного отверстия присоединено загребающее приспособление
Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность и надежность работы расширителя за счет разрушения грунта в количествах, рациональных для его беспрепятственного транспортирования по шламопроводу, без риска забивания отверстия разрушенным грунтом. При этом предусмотрена возможность вдавливания грунта цилиндрической частью и частью в виде усеченного конуса в стенки скважины для обеспечения их устойчивости при дальнейших работах по прокладке коммуникаций.
Целесообразно диаметр отверстия расширителя скважин выполнять меньше диаметра шламопровода. Через шламопровод большего диаметра обеспечивается лучшая проходная способность разрушенного грунта и снижается вероятность возникновения грунтовой пробки.
Целесообразно расширитель скважин со стороны меньшего торца соединять с шламопроводом с целью транспортирования из скважины разрушенного грунта потоком рабочего агента. При этом повышается эффективность работы, так как увеличивается скорость транспортирования разрушенного грунта.
Сущность предлагаемого расширителя скважин поясняется примерами его конструктивного исполнения и чертежами фиг.1-3. На фиг.1 показана схема устройства для проходки скважин, в котором используется расширитель скважин, в продольном разрезе, на фиг.2 - расширитель скважин в увеличенном масштабе, на фиг.3 - схема устройства для проходки скважин, в котором используется расширитель, соединенный со стороны меньшего торца с шламопроводом, в продольном разрезе.
Расширитель 1 скважин применяют в устройстве для проходки скважин после образования пионерной скважины 2 между рабочим 3 и приемным 4 котлованами (фиг.1). Расширитель 1 скважин состоит из двух частей - цилиндрической и выполненной в виде усеченного конуса (поз. не обозн.). Для присоединения шламопровода 5 в стенке части в виде усеченного конуса выполнено отверстие 6. С внешней стороны части в виде усеченного конуса около отверстия 6 присоединено загребающее приспособление 7 (например, в виде козырька). Обратный конец шламопровода 5 расположен в приемном котловане 4. Расширитель 1 скважин со стороны меньшего торца соединен с буровой штангой 8, обратный конец которой соединен с буровым станком 9, расположенным в рабочем котловане 3.
Диаметр Dот отверстия 6 может быть меньше диаметра did шламопровода 5 (фиг.2).
Расширитель 1 скважин может быть соединен со стороны меньшего торца с шламопроводом 5 (фиг.3). В данном случае буровая штанга 8 сообщена с устройством 10 для подачи рабочего агента, расположенном в рабочем котловане 3.
Расширитель 1 скважин в устройстве для проходки скважин работает следующим образом.
После прохождения пионерной скважины 2 между рабочим 3 и приемным 4 котлованами (фиг.1) любым известным инструментом (например, с помощью бурового станка 9 или пневмопробойника) производится увеличение диаметра пионерной скважины 2 до проектируемого диаметра подачей и вращением расширителя 1 скважин, соединенного со стороны его меньшего торца с буровой штангой 8, приводимой в движение с помощью бурового станка 9. Звенья буровой штанги 8 демонтируются по мере прохождения расширителя 1 скважин в сторону рабочего котлована 3. Процесс разрушения грунта обеспечивается загребающим приспособлением 7 в рациональных количествах для его транспортирования. Разрушенный грунт, попадая в шламопровод 5 через отверстие 6, диаметр dot которого меньше диаметра Dш шламопровода 5 (фиг.2), транспортируется по нему в приемный котлован 4 беспрепятственно. Одновременно с разрушением, транспортировкой грунта производится вдавливание грунта в стенки образующейся скважины 2 цилиндрической частью и частью в виде усеченного конуса расширителя 1 скважин. В процессе работы может производиться транспортировка разрушенного грунта из скважины 2 по шламопроводу 5, соединенному с меньшим торцом расширителя 1 скважин, потоком рабочего агента с помощью устройства 10 для подачи рабочего агента (фиг.3). После образования скважины расширитель 1 скважин вместе с шламопроводом 5 извлекается из рабочего котлована 3. Производится прокладка коммуникации.