СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть преимущественно использовано при разработке подводных формаций, представленных слабосвязанными породами.

Известен способ разработки россыпных месторождений драгами, включающий вскрытие формации, послойную обработку формации с плавсредства с удалением хвостов промывки за пределы контура балансовых запасов формации [1].

Недостатком способа являются значительные потери полезного ископаемого отбитого и в целиках за счет несовершенства конструкции драги в направлении ее маневренности.

Известно транспортное средство, включающее плавсредство, добычной агрегат, колесные модули с гидродвигателями [2].

Недостатком известного устройства являются отрицательные экологические последствия при его использовании, вызванные разрушением дна водоема, частичным или полным уничтожением фауны и флоры.

Цель изобретения - расширение области промышленного использования за счет совершенствования ходовых качеств плавсредства и снижения эколого-экономических последствий разработки на окружающую среду.

На фиг.1 показано устройство, вид сбоку; на фиг.2 - то же, устройство в плане; на фиг. 3 изображен колесный модуль; фиг.4-8 иллюстрируют движение плавсредства с помощью манипуляций элементами колесного модуля вперед, вбок, под углом, вбок с подкруткой и круговое соответственно; на фиг.9 изображена отработка круглой формации с ограниченной площадью поверхности; на фиг. 10 и 11 показана последовательность обработки круглой формации, мощность которой не соизмерима с ее радиусом поверхности; на фиг.12 - прокладка курса плавсредства; на фиг.13 и 14 показана последовательность обработки формации с произвольной формой поверхности в разрезе и плане соответственно.

Устройство для осуществления способа разработки подводных формаций включает плавсредство 1, добычной агрегат 2, колесные модули 3, силовую установку 4, якорные лебедки 5, буровой проем 6 и гидромотор 7. Колесные модули состоят из гидродвигателя 8, водометного движителя 9 с водозабором 10, конического редуктора 11 с разъединительной муфтой, планетарного редуктора 12, шаровых колес 13, обоймы 14 колесных пар, шарниров 15 крепления колесного модуля.

Универсальная добычная установка для разработки подводных формаций, а также формаций, расположенных в заболоченных районах, как правило, должна содержать четыре колесных модуля 3а, 3б, 3в и 3г. Подача рабочего агента производится от гидромотора 7 через распределитель (на фигурах не показан) на гидродвигатели 8, установленные на каждом колесном модуле. Крутящий момент вращения, создаваемый гидродвигателем 8, через конический редуктор 11 и планетарный редуктор 12 передается на обоймы 14 колесных пар, в которых накрест установленные шаровые колеса 13 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Колесные модули 3 с помощью шарниров 15 закреплены на основании плавсредства 1, при этом расположение колес 13 в накрест установленных колесных модулях 3а и 3в, а также 3б и 3г является идентичным. Такое расположение колесных модулей позволяет совершать движение плавсредства от прямолинейного до кругового при различных сочетаниях включения в работу гидродвигателей 8. Движение плавсредства только с помощью шаровых колес 13 по акваториям с незначительной глубиной вызывает отрицательные экологические последствия, связанные с разрушением дна водоема, частичным или полным уничтожением фауны и флоры. Снизить последствия возможно за счет установки на колесных модулях 3 водометных движителей 9 с передачей крутящего момента от гидродвигателя 8 через конический редуктор 11 с разъединительной муфтой. При помощи муфты производят включение в работу шаровых колес 13, движителя 9 совместно и раздельно. Поступление воды из акватории на рабочее колесо водометного движителя 9 происходит через водозабор 10, снабженный предохранительной сеткой. Для придания плавсредству 1 широкого диапазона изменения направления движения от прямолинейного до кругового как при совместной работе колес 13 и движителя 9, так и при раздельном их использовании, продольные оси обойм 14 колесных пар и водометного движителя 9 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях и под прямым углом в плане.

Плавсредство 1 снабжено якорными лебедками 5 и якорями, позволяющими фиксировать его положение. Энергоснабжение двигательных систем производится от силовой установки 4. Способ разработки подводных формаций рассматривается на примере добычи сапропелей озерного типа.

Первым частным случаем может являться разработка круглой подводной формации, радиус поверхности которой не соизмерим с ее мощностью из-за пологого склона поверхности подстилающих пород 16. Отработка такого месторождения путем проходки центральной заходки с выполаживанием ее бортов под углом α приводит к значительным потерям полезного ископаемого. Предварительно формацию 17 разбивают на слои 18 и 19 по мощности. Мощность каждого из слоев регламентируется минимальными потерями полезного ископаемого на поверхности подстилающих пород, вызванными углом α , с одной стороны, и необходимостью разделения полезного ископаемого с учетом изменения химического состава по мощности для многоцелевого его использования, с другой. Для этого в геометрическом центре каждого из слоев устанавливают плавсредство 1 с последующим созданием заходки 20 в виде усеченного конуса, при этом плавсредство неподвижно. Дальнейшую выемку полезного ископаемого в каждом слое осуществляют концентричными заходками 21 при подвижном плавсредстве 1. Развитие фронта добычных работ ведут в радиальном направлении от геометрического центра поверхности каждого слоя к промышленному контуру балансовых запасов формации или к боковой поверхности подстилающих пород 16.

Как правило, поверхность формаций представляется произвольной формой. Обработку полезного ископаемого такой формации производят с разбивки ее на элементарные блоки 22-25 с соединением их геометрических центров 26-29 линией 30, являющейся курсом плавсредства 1. Кроме того, исходя из экономической целесообразности и промышленного использования полезного ископаемого формацию 17 разбивают на слои. Вдоль линии 30 каждого из слоев проходят траншеи 31 с прокладкой на плане формации курса плавсредства. Дальнейшую выемку полезного ископаемого в каждом слое осуществляют замкнутыми заходками 32, оси которых параллельны линии 30 курса плавсредства 1 с развитием фронта обычных работ от линии 30 к промышленному контуру балансовых запасов шеи к боковой поверхности подстилающих пород 16. Ширина заходки регламентируется зоной всасывания эрлифта и плотностью пород полезного ископаемого. Как показали исследования, ширина заходок верхних слоев формации превышает тот же размер заходок нижних слоев. Такая же закономерность отмечена в значении углов α .

Использование изобретения позволяет вовлечь в эксплуатацию месторождения, расположенные в трудно- и недоступных географических районах с высокими технико-экономическими показателями экологически допустимой технологии.

Способ разработки подводных формаций с помощью плавсредства на колесных модулях включает вскрытие формации, послойную отработку формации с плавсредствами с удалением хвостов промывки за пределы промышленного контура балансовых запасов формации, причем при отработке формации полезного ископаемого с произвольной формой поверхности каждый слой полезного ископаемого разделяют на элементарные блоки, определяют их геометрические центры, по линии их соединяющей прорывают траншею, определяющую курс плавсредства, а дальнейшую выемку полезного ископаемого в каждом слое осуществляют замкнутыми заходками, оси которых параллельны линии курса плавсредства, при этом фронт добычных работ ориентируют от продольной оси каждого слоя к промышленному контуру балансовых запасов формации. Устройство для разработки подводных формаций включает плавсредство с размещенным на нем добычным агрегатом и колесными модулями с гидродвигателями, при этом оно снабжено водометными движителями, которые расположены на полесных модулях, причем продольные оси обойм колесных пар и водометного движителя расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях и под прямым углом в плане. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ разработки подводных формаций с помощью плавсредства на колесных модулях, включающее вскрытие формации, послойную обработку формации с плавсредства с удалением хвостов промывки за пределы промышленного контура балансовых запасов формации, отличающийся тем, что, с целью расширения области промышленного использования путем совершенствования ходовых качеств плавсредства и снижения экологически вредных воздействий разработки на окружающую среду при отработке формации полезного ископаемого с произвольной формой поверхности, каждый слой полезного ископаемого разделяют на элементарные блоки, определяют их геометрические центры, по линии, их соединяющей, прорывают траншею, определяющую курс плавсредства, а дальнейшую выемку полезного ископаемого в каждом слое осуществляют замкнутыми заходками, оси которых параллельны линии курса плавсредства, при этом фронт добычных работ ориентируют от продольной оси каждого слоя к промышленному контуру балансовых запасов формации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разработке полезного ископаемого круглой формации, радиус которой соизмерим с мощностью формации в соответствии с выражением R= mtgα , создают в геометрическом центре поверхности формации заходки в виде усеченного конуса, не перемещая плавсредство, после чего углубляют ее до поверхности подстилающих пород и производят выемку полезного ископаемого, обрушающегося с бортов формации под действием силы тяжести. 3. Устройство для разработки подводных формаций, включающее плавсредство с размещенным на нем добычным агрегатом и колесными модулями с гидродвигателями, отличающееся тем, что, с целью расширения области промышленного использования путем совершенствования ходовых качеств плавсредства и снижения экологически вредного воздействия на окружающую среду, оно снабжено водометными движителями, которые расположены на колесных модулях, причем продольные оси обойм колесных пар и водометного движителя расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях и под прямым углом в плане.