Definition of time well creation in soil in the combined way of ground-drifter
УДК 629.113
28.06.2016
942
Выходные сведения:
Воронцов Д. С., Ткачук А. П. Определение скорости проходки горизонтальной скважины грунтопроходчиком // СтройМного, 2016. №2 (3). URL: http://stroymnogo.com/science/tech/opredelenie-skorosti-prokhodki-gori/
Авторы:
Воронцов Д. С., к.т.н., кафедра «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины», ФГОУ ВО Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск, Российская Федерация, 630091, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191, e-mail: osen86@ngs.ru
Ткачук А. П., к.т.н., кафедра «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины», ФГОУ ВО Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск, Российская Федерация, 630091, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191
Authors:
Vorontsov D. C., PhD, Department «Lifting and transport, construction and road machines», Siberian State University of Railway Transport, Novosibirsk, Russian Federation, 630049, Russia, Novosibirsk, st. Dusi Kovalchuk, 191, e-mail: osen86@ngs.ru
Tkachuk A. A., PhD, Department «Lifting and transport, construction and road machines», Siberian State University of Railway Transport, Novosibirsk, Russian Federation, 630049, Russia, Novosibirsk, st. Dusi Kovalchuk, 191
Ключевые слова:
грунтопроходчик, скважина, комбинированный способ, скорость, цикл, показатель производительности
Keyword:
ground-drifter complex, a well, the combined way, speed, a cycle, productivity indicator
Аннотация:
В статье освещается вопрос определения скорости проходки горизонтальной скважин непроходного сечения. Приведено описание грунтопроходческого комплекса и технологии создания скважин грунтопроходческим комплексом. Предложена математическая модель взаимодействия кольцевого рабочего органа грунтопроходчика – рассекателя с массивом, основанная на известном решении задачи взаимодействия расширителя конического типа с грунтом. Определены основные факторы, определяющие скоростные характеристики процесса проходки скважины предложенным способом. Предложен несложный алгоритм расчета параметров влияющих на скорость проходки скважины.
Annotation:
The article highlights the issue of determining the speed of the horizontal wells sinking-Go section. The description ground-drifter complex and the technology of wells ground-drifter complex. A mathematical model of the interaction of the annular working member ground-drifter — divider with an array based on a known solution of the problem of interaction of the expander cone type with the ground. The main factors determining the performance characteristics of the process of penetration wells proposed method. A simple algorithm for calculating the parameters affecting the penetration rate of the well.
В практике подземного строительства при прокладке коммуникаций прокол часто используется для проходки скважин малого (до 0,2 м) диаметра.
Этому способствует то, что энергоемкость процесса находится в пределах возможностей существующих в настоящее время простых и надежных технических средств, используемых для его реализации – пневмопробойников [1] или установок статического действия [2].
Пройденные таким способом скважины имеют прочные стенки, способные выдерживать механическое воздействие при последующих технологических операциях, связанных с размещением в скважине различных коммуникаций.
Иным образом обстоит дело с прокладкой скважин диаметром более 300 мм. Единственным способом снижения энергоемкости процесса до приемлемых значений является разрушение грунта и удаление его из скважины. При этом, необходимо обеспечить устойчивость слоя грунта на стенках скважины. В противном случае, вероятно, её разрушение.
Анализ современных технологий проходки скважин в грунте свидетельствует о том, что альтернативным «проколу» может быть комбинированный способ, сочетающий в себе удаление основной массы грунта из буримой скважины и уплотнение незначительной его части в грунтовый массив [3, 4]. Привлекательность такого решения заключается в появлении новых потенциальных возможностей, главными из которых являются достижение прочности и временной устойчивости стенок скважин без потери фильтрационных свойств при сравнимых с традиционным бурением значениями энергоемкости, но значительно меньшими габаритными размерами и массой оборудования [5].
Комбинированная технология проходки горизонтальных протяженных скважин в приповерхностном слое грунта основывается на относительно несложных технических решениях, уже в значительной мере испытанных и отработанных в инженерной практике при создании пневмопробойников.
Для её реализации сотрудники ИГД СО РАН) и СГУПСа разработали грунтопроходческий комплекс, основанный на динамическом разрушении грунта в забое и создание уплотненных стенок скважины грунторазрабатывающим устройством ударного действия – грунтопроходчиком при постоянно приложенном статическом усилии подачи, обеспечиваемым силовым тяговым органом (рисунок 1).
Рисунок 1 – Технологическая схема проходки скважины грунтопроходчиком
1 – грунтоприемная капсула, 2 – ударный привод, 3 – стартово-разгрузочная конструкция, 4 – тяговый привод двустороннего действия (гидравлическая или пневматическая лебедка), 5, 6 – источник энергоносителя (компрессор, насосная станция для питания гидравлической лебедки), 7 – якорное устройство
Процесс проходки скважины носит циклический характер и требует проходки пионерной скважины в которой размещается трос тягового привода. После подтяжки грунтопроходчика к забою, ударный привод обеспечивает забор грунта в грунтоприемник, при этом грунтопроходчик продвигается на шаг l. Затем грунтопроходчик с керном извлекается из скважины и на стартово-разгрузочной платформе освобождается от грунта. После чего цикл повторяется. Разработанный комплекс сочетает в себе достоинства пневмопробойника и буровых установок, при практически полном отсутствии присущих им недостатков.
В основу расчетной схемы взаимодействия грунтопроходчика с массивом для определения скорости движения грунтопроходчика в грунте положено известное решение задачи о расширении грунтовой полости (рисунок 4.1) с радиусом R0 до радиуса R1 коническим расширителем с углом при вершине