УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ Российский патент 1995 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу, геологии и строительству и может быть использовано при опробовании, пробной эксплуатации и разработке подводных формаций, а также при создании подводных сооружений многоцелевого назначения.

Известен скважинный гидромониторный агрегат, включающий пульповыдачную и напорную колонны, расположенные концентрично, гидромониторную насадку, сообщенную с напорной колонной, гидроэлеватор центрального типа, соединенный своими элементами с напорной и пульповыдачными колоннами, а также с приемной камерой.

Недостатком этого агрегата является низкая надежность работы при возможном его использовании для проходки выработок многоцелевого назначения в подводных формациях, залегающих наклонно и горизонтально.

Прототипом к предлагаемому изобретению является скважинный гидромониторный агрегат включающий пульповыдачную и напорную колонны, расположенные концентрично в магистральном трубопроводе, гидромониторную насадку, сообщенную с напорной колонной, гидроэлеватор центрального типа, соединенный своими элементами с напорной и пульповыдачными колоннами, а также с приемной камерой.

Недостатком этого агрегата является низкая эколого-экономическая эффективность его использования при разработке подводных формаций горизонтального и наклонного залегания вследствие высоких потерь полезного ископаемого, экологической незащищенности акватории при низкой надежности агрегата в эксплуатации.

Цель изобретения - повышение эколого-экономической эффективности эксплуатации устройства за счет снижения потерь разрабатываемых грунтов и повышения экологической защищенности акватории водоема.

На фиг.1 показан разрез предлагаемого устройства по продольной оси гидроэлеватора; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - вид устройства в плане при его использовании.

Устройство состоит из напорной колонны 1, пульповыдачной колонны 2, магистрального трубопровода 3, колес 4, напорных камер 5, гидромониторных насадок 6, полукольцевых элементов 7, отверстий 8, каналов 9, фильтров 10, гидроэлеваторной насадки 11, камеры смешения 12, диффузора 13, центратора 14, приемной камеры 15 и конфузора 16.

Напорная колонна 1 и пульповыдачная колонна 2 в магистральном трубопроводе 3 (фиг. 4) расположены концентрично с возможностью выдачи пульпы по межтрубному пространству. Колесная пара устройства состоит из двух колес 4, осью которых являются элементы напорной 1 и пульповыдачной 2 колонн, жестко соединенных между собой центратором 14. С помощью последнего соосно устанавливаются насадка 11, камера смешения 12 и диффузор 13, регулируются расстояние между торцовыми срезами насадки 11 и камеры смешения 12. В корпусе центратора 14 выполнена полость, служащая конфузором 16 гидроэлеватора центрального типа. В колесах 4 выполнены напорные камеры 5, одна из которых гидравлически сообщена через отверстия 8 с напорной колонной 1, а другая - через фильтры 10 и каналы 9 с пульповыдачной колонной 2. Напорные камеры 5 гидравлически связаны с гидромониторными насадками 6, которые позволяют формировать струи рабочей жидкости, направленные под углом к разрушаемой поверхности полезного ископаемого формации 17 и навстречу друг к другу. Торцовые срезы насадок 6 расположены за пределами образующей торцового среза приемной камеры 15.

Напорные камеры 5 снабжены полукольцевыми элементами 7 с положительной плавучестью, которые перекрывают гидромониторные насадки 6, расположенные выше приемной камеры 15. Направление вращения 18 полукольцевых элементов 7 противоположно направлению вращения 19 колес 4. Приемная камера 15 установлена с возможностью колебательных движений относительно продольной оси гидроэлеватора. Преимущественное положение приемной камеры 15 в рабочем режиме в состоянии устойчивого равновесия 20. Приемная камера 15 выполнена сегментной, что позволяет изолировать образовавшуюся при размыве полезного ископаемого формации 17 пульпу от акватории водоема 21.

Устройство работает следующим образом.

Стрелкой 22 показано направление перемещения устройства. На берегу к магистральному трубопроводу 3 подсоединяются напорная 1 и пульповыдачная 2 колонны. По колонне 1 подается вода от насосной станции, а торец пульповыдачной колонны 2 выведен на карту намыва. Вода через отверстия 8 поступает в напорную камеру 5, насадками 6 формируется в струи, которые разрушают полезное ископаемое формации 17. Струя, вылетая из гидроэлеваторной насадки 11, эжектирует образовавшуюся пульпу, которая поступает в колонну 2. За счет напора гидроэлеватора мелкодисперсная пульпа через фильтр 10 и каналы 9 подается в напорную камеру 5 и формируется насадками 6 в струи.

Разрушение полезного ископаемого идет равномерно вследствие утяжеления струи, сформированной из пульпы, твердыми частицами. После образования первоначального участка траншеи, борта которой разнесены под углом α естественного откоса полезного ископаемого под водой, магистральный трубопровод 3 перемещается поступательно, при этом колеса 4 совершают вращение 19 на определенный угол. Полукольцевые элементы 7, имея положительную плавучесть, совершают вращение 18 на тот же угол, только в противоположном направлении. При этом перекрываются насадки 6, расположенные над приемной камерой 15, и открываются насадки, расположенные ниже образующей торцового среза камеры. При наличии в полезном ископаемом крупнообломочного материала, вероятность попадания которого между колесами 4 существует, приемная камера 15 в процессе перемещения устройства отклоняется от положения устойчивого равновесия, а после огибания валуна возвращается в состояние равновесия 20.

После проходки траншеи подача воды прекращается, устройство возвращается на берег с последующей перестановкой его на требуемое расстояние от пройденной траншеи, предусмотренное методикой разведки месторождений.

Использование изобретения позволяет производить разведку месторождений с требуемой достоверностью и гарантированной представительностью, а пробную эксплуатацию и разработку подводных формаций с высокой эколого-экономической эффективностью.

Сущность изобретения: устройство содержит колесную пару, в колесах которой выполнены напорные камеры. Одна из камер сообщена с напорной, а другая - с пульповыдачной колоннами труб. На колесах размещены с возможностью формирования встречных струй гидромониторные насадки. Приемная камера гидроэлеватора установлена внутри колесной пары в интервале между насадками с возможностью колебательного движения относительно продольной оси гидроэлеватора. В напорных камерах размещены полукольцевые элементы с положительной плавучестью. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ, включающее пульповыдачную и напорную колонны труб, расположенные по меньшей мере на магистральном участке концентрично, гидромониторные насадки и гидроэлеватор центрального типа с приемной камерой, отличающееся тем, что, с целью повышения эколого-экономической эффективности эксплуатации устройства путем снижения потерь разрабатываемых грунтов, оно снабжено колесной парой, в колесах которой выполнены напорные камеры, при этом одна из камер гидравлически сообщена с напорной колонной, а вторая - с пульповыдачной, гидромониторные насадки размещены на колесах с возможностью сообщения с напорными камерами и формирования встречных струй, приемная камера гидроэлеватора установлена внутри колесной пары между гидромониторными насадками. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что напорные камеры снабжены полукольцевыми элементами с положительной плавучестью для перекрытия гидромониторных насадок над приемной камерой. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что приемная камера установлена с возможностью колебательного движения относительно продольной оси гидроэлеватора.