АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ Российский патент 1994 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке подводных формаций, валовом и технологическом опробовании подводных объектов, очистки водоемов, а также при создании различного рода подводных сооружений.

Известен скважинный гидромониторный агрегат (а.с. N 1273565, кл. Е 21 С 45/00, 1985), включающий напорную колонну, пульповыдачную колонну, приемную камеру с перфорированным участком корпуса, камеру сгорания, насадку гидроэлеватора, сообщенную с напорной колонной.

Недостатком агрегата является узкая область его использования, ограниченная необходимостью применения дополнительного оборудования для доставки горной массы в приемную камеру гидроэлеватора.

Ближайшим прототипом к предлагаемому изобретению является скважинный гидромониторный агрегат, включающий напорную воздухоподающую и пульповыдачную колонны труб, исполнительный орган с диффузором, гидроэлеваторной насадкой и тросовой системой управления.

Недостатком его являются потери полученного ископаемого из-за сложности доставки смеси в приемную камеру.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки за счет снижения потерь полезного ископаемого при улучшении гидродинамических условий поступления пульпы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема расположения оборудования для обеспечения работоспособности агрегата; на фиг. 2 - исполнительный орган агрегата; на фиг. 3 - схема управления исполнительным органом; на фиг. 4 - положение исполнительного органа в транспортном положении.

Агрегат для разработки подводных формаций состоит из модулей: исполнительного органа 1, магистрального пульповода 2 с задвижкой 3, карты намыва 4, насосной станции 5, компрессора 6. Исполнительный орган включает шаровой шарнир 7 (фиг. 2), отрезок пульповода 8, камеру смешения 9, насадку 10, напорную колонну 11, приемную камеру 12, корпус шаровой конструкции 13, клапан для выпуска сжатого воздуха 14, клапан для заполнения корпуса водой 15, перфорированный участок корпуса 16, воздушную магистраль 17, тросы 18 (фиг. 3), крепежные элементы тросов 19, двухбарабанную лебедку 29 (фиг. 1).

Шаровой шарнир 7 соединяет отрезок пульповода 8 с магистральным пульповодом 2 с возможностью поворота последнего относительно неподвижного шарнира в горизонтальной плоскости на угол β и в вертикальной на угол γ , при этом углы γ и β не превышают 180^о по условиям конструкции. Напорная колонна 11 и воздушная магистраль 17, находящиеся за пределами корпуса шаровой конструкции 13, выполнены из эластичного материала, который огибает шарнир 7 во время манипуляций исполнительным органом 1. Длина L исполнительного органа 1, определяемая расстоянием между центрами шарового шарнира 7 и корпуса шаровой конструкции 13, является величиной переменной, устанавливается из выражения
L = , где m - мощность подводной формации, м;
α - угол откоса полезного ископаемого под водой, градусы;
R - радиус корпуса шаровой конструкции, м.

Ограничение длины L исполнительного органа 1, рамками значений названных параметров вызвано необходимостью предотвращения деформаций и поломок магистрального трубопровода 2 во время выемки полезного ископаемого фракции 21, для чего шаровой шарнир 7 вынесен за пределы зоны сдвижения пород, регламентируемой углом α . Торцевая часть отрезка пульповода 8 снабжена диффузором и камерой смешения 9, а торец напорной колонны 11 снабжен насадкой 10, которые, как единая конструкция, образуют гидроэлеватор. Кроме того, гидроэлеватор снабжен приемной камерой 12, выполненной в виде усеченного конуса и своим верхним торцом жестко соединена с камерой смешения 9 и насадкой 10, а нижним торцом - с перфорированным участком 16 корпуса 13 и гидравлически изолирована с его внутренней полостью. Корпус 13 выполнен в виде шара для снижения сил сопротивления пород формации 21 в рабочем положении и во время транспортировки воды акватории 22. Диаметр корпуса 13 устанавливают из условия придания исполнительному органу положительной плавучести за счет нагнетания сжатого воздуха от компрессора 6 через магистраль 17, торец которой выведен во внутреннюю полость корпуса. Для вывода корпуса 13 в рабочее положение клапан 15 открывают для сообщения внутренней полости корпуса с водоемом при открытом клапане 14, через который происходит выпуск сжатого воздуха.

Для перемещения исполнительного органа в горизонтальной плоскости агрегат снабжен двумя тросами 18, одни концы которых жестко закреплены на корпусе 13 в диаметрально противоположных точках, а другие запасованы на барабанах двухбарабанной лебедки 20. В зависимости от направления перемещения исполнительного органа один из тросов сматывают с барабана, а другой наматывают, создавая при этом крутящий момент относительно шарового шарнира 7. Для фиксации трособлочной системы относительно магистрального пульповода 2, тросы системы пропущены через отверстия крепежных элементов 19, которые жестко соединены с пульповодом.

Магистральный пульповод 2 снабжен задвижкой 3, перекрытие которой при включенной насосной станции 5 приводит к реверсу рабочей жидкости. Реверс необходим для очистки перфорации участка корпуса 16 при заштыбовке отверстий, а также размыва полезного ископаемого формации 21, если скорость всасывания пульпы ниже размывающей скорости.

Агрегат работает следующим образом.

В зависимости от целевого назначения агрегата осуществляют прокладку магистрального пульповода 2 с исполнительным органом 1, находящимся на плаву. Трособлочной системой управления исполнительный орган 1 устанавливают под определенным углом к оси магистрального пульповода 2, который составляет половину угла β , регламентируемого технологическими условиями. Затем открывают клапаны 14 и 15 и внутреннюю полость корпуса 13 заполняют водой из акватории 22. По напорной колонне 11 подают рабочую жидкость, которая, истекая из насадки 10, эжектирует пульпу, поступающую в приемную камеру 12 через отверстия перфорированного участка 16. При достижении участком 16 поверхности подстилающих пород 23 производят реверс рабочей жидкости для извлечения полезных компонентов из трещин. После чего открывают клапан 15 и сжатым воздухом из магистрали 17 при закрытом клапане 14 вытесняют жидкость из внутренней полости корпуса 13, сообщая тем самым исполнительному органу 1 положительную плавучесть. Затем трособлочной системой перемещают исполнительный орган на определенный угол, равный шагу передвижки, и опускают его до касания перфорированного участка корпуса 16 с поверхностью формации 21 или элементом откоса заходки. Выемку полезного ископаемого в каждом цикле ведут со скоростью, равной продолжительности выполаживания бортов подводной выработки под углом естественного откоса полезного ископаемого под водой α . После проходки заходки с требуемым углом β , магистральный пульповод перемещают на определенный шаг, при этом исполнительному органу придают положительную плавучесть. Затем разрабатывают следующую заходку с повторением циклов выемки и перемещения исполнительного органа.

Использование изобретения позволит расширить область промышленного применения предложенного технического решения в различных отраслях народного хозяйства.

Целесообразно патентование в странах Тихоокеанского региона, а также США, Канаде и Австралии.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке подводных формаций, валовом и технологическом опробовании подводных объектов, очистке водоемов, а также при создании различного рода подводных сооружений. Сущность изобретения: агрегат содержит колонны труб напорной воздухоподающей и пульповыдачной. Пульповыдочная труба соединена шаровым шарниром с исполнительным органом в виде диффузора гидрозатворной насадки и тросовой системы управления. Диффузор с гидроэлеваторной насадкой заключен в шаровой корпус с клапанами и перфорированным участком, разобщенным с полостью шара усеченным коническим элементом, образующим приемную камеру. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ, содержащий напорную, воздухоподающую и пульповыдачную колонны труб, исполнительный орган с диффузором, гидроэлеваторной насадкой и тросовой системой управления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разработки за счет снижения потерь полезного ископаемого при улучшении гидродинамических условий поступления пульпы, он снабжен шаровым шарниром и шаровым корпусом с клапанами для перепуска воды и воздуха и перфорированным участком, разобщенным с полостью шара, усеченным коническим элементом, образующим приемную камеру агрегата, при этом шаровой шарнир установлен на пульповыдачной колонне с возможностью отклонения исполнительного органа, диффузор с гидроэлеваторной насадкой заключен в шаровой корпус, а тросы системы управления прикреплены к диаметрально противоположным точкам корпуса. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен задвижкой, установленной на пульповыдачной колонне.