СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ОБВОДНЕННЫХ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК E21C45/00 E21C41/26 E02F3/88 

Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов и может быть использовано при эксплуатации месторождений гравийно-песчаных смесей, залегающих, преимущественно, в водоносных горизонтах.

Известен способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий выемку первоначального котлована, его заводнение, размещение в нем земснаряда, разработку добычного блока с разрушением песчано-гравийной смеси в добычной заходке, перемещение земснаряда по мере выемки очередного добычного блока и транспортирование разрушенной песчано-гравийной смеси к зумпфу землесосной станции или на переработку (Ю.Д. Буянов, А.А. Краснопольский. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. - М.: Недра, 1973, стр.280-292).

Недостатком данного способа является сравнительно небольшая глубина разработки, определяемая, в основном, параметрами рабочего органа земснаряда.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку (И.М. Ялтанец. Проектирование гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Изд-во МГГУ, 1994, стр.190-193, 200).

Недостатком данного способа является необходимость прокладки отдельного трубопровода для гидротранспорта пульпы, образующейся при размыве песчано-гравийной смеси надводного уступа, и небольшая высота подводного уступа, определяемая, в основном, параметрами рабочего органа земснаряда.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности разработки месторождений песчано-гравийных смесей.

Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в упрощении способа и увеличении высоты подводного уступа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающем отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку, согласно изобретению гидромониторный размыв надводного уступа производят гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа.

В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается правовая охрана.

В частных случаях использования указанный технический результат достигается тем, что скважинный гидромониторный агрегат может быть размещен в средней части плавучей управляющей установки.

А также тем, что для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки могут размывать гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа.

Способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений осуществляется следующим образом.

Экскаватором-драглайном, или грейферным экскаватором, или иным оборудованием создают первоначальный котлован длиной, достаточной для размещения плавучей управляющей установки с добычным оборудованием. Ширину первоначального котлована принимают, равной ширине добычного блока. Ширину добычного блока принимают, равной двум длинам эффективной струи скважинного гидромониторного снаряда в затопленном забое. Глубина первоначального котлована определяется принятой высотой подводного уступа.

После заводнения первоначального котлована в него спускают понтон плавучей управляющей установки, на котором монтируют добытое оборудование - гидромонитор для размыва песчано-гравийной смеси надводного уступа, скважинный гидромониторный агрегат для размыва и подъема на поверхность песчано-гравийной смеси надводного и подводного уступов, а также насосную станцию, производят монтаж водоводов, подающих воду на гидромонитор и скважинный гидромониторный агрегат, и пульповодов - пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода.

Плавучий пульповод, пульповод плавучей управляющей установки и береговой пульповод соединяют между собой посредством шаровых шарниров. Гидромонитор для размыва песчано-гравийной смеси надводного уступа устанавливают в носовой части понтона плавучей управляющей установки, а скважинный гидромониторный агрегат для разработки подводного уступа монтируют в его средней части. Такая компоновка добычного оборудования позволяет повысить устойчивость понтона плавучей управляющей установки.

В качестве понтона плавучей управляющей установки может быть использован понтон серийно выпускаемого земснаряда небольшой производительности, например, 8Н3 Минстроя, или 100-40к. В качестве добычного оборудования для разработки надводного уступа может быть использован гидромонитор ГМЦ-250, а для разработки подводного уступа скважинный гидромониторный агрегат, включающий скважинный гидродобычной снаряд, например, СГ -14 и скважинный гидромониторный снаряд СГМ -2, имеющий боковые и торцевые струеформирующие насадки.

Посредством маневрирования плавучей управляющей установки скважинный гидродобычной и скважинный гидромониторный снаряды размещают в рабочем положении в непосредственной близости к забою подводного уступа и с этой установки в почве уступа гидромониторной струей, образуемой торцевой струеформирующей насадкой скважинного гидромониторного снаряда, формируют приемную воронку. Размытая при формировании приемной воронки песчано-гравийная смесь поступает к всасу скважинного гидродобычного снаряда и посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда поднимается на поверхность.

Посредством пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода добытую песчано-гравийную смесь подают на поверхностный комплекс. Плавучая управляющая установка удерживается на месте с помощью лебедок, размещенных на понтоне, и тросов, заякоренных на берегу. В качестве опоры может быть также использован гидродобычный снаряд, который для этого должен быть выполнен с опорным башмаком в нижней своей части, который при работе добычного оборудования заглубляется в дно приемной воронки по мере ее формирования и создает тем самым дополнительную опору.

После установки плавучей управляющей установки в требуемом положении и ее раскрепления гидромонитором, установленным в носовой части понтона, производят размыв песчано-гравийной смеси надводного уступа. Пульпу самотеком перепускают на почву подводного уступа. Одновременно с этим могут быть начаты работы по разработке подводного уступа скважинным гидромониторным агрегатом.

Разработку подводного уступа предпочтительно осуществлять боковым забоем с подрезкой массива песчано-гравийной смеси гидромониторной струей, образуемой боковой струеформирующей насадкой скважинного гидромониторного снаряда, посредством медленного поворота скважинного гидромониторного снаряда вокруг своей продольной оси на некоторый угол. Скорость поворота, при которой обеспечивается сплошная подрезка массива в пределах секторной заходки без оставления целиков, может быть определена в процессе опытных работ, или моделированием, или иным доступным методом.

Размытая песчано-гравийная смесь поступает в приемную воронку, откуда посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда осуществляют ее подъем на поверхность и посредством пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода подают на поверхностный комплекс.

В результате образования врубовой полости в основании уступа происходит обрушения подрезанного вышележащего массива песчано-гравийной смеси в пределах секторной заходки. Использование бокового забоя позволяет повысить безопасность работ по размыву, поскольку не происходит обрушение подрезанного и потерявшего устойчивость массива на добычное оборудование. После обрушения массива песчано-гравийной смеси в пределах первой секторной заходки скважинным гидромониторным снарядом начинают подрезку массива песчано-гравийной смеси в пределах следующей секторной заходки, а энергию отраженной струи гидромониторного снаряда используют для размыва обрушенного массива.

Возможна также разработка подводного уступа и встречным забоем без подрезки массива. В этом случае скважинный гидромониторный снаряд размещают по оси отрабатываемого блока. Размыв производят напорной струей скважинного гидромониторного снаряда с его поворотом в обе стороны от оси блока на некоторый угол, с подъемом или опусканием скважинного гидромониторного снаряда.

Вся размытая песчано-гравийная смесь поступает в приемную воронку, откуда посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда осуществляют ее подъем на поверхность и через пульповод плавучей управляющей установки, плавучий пульповод и береговой пульповод подают на поверхностный комплекс.

После выемки песчано-гравийной смеси во всех секторных заходках при разработке боковым забоем или выемки песчано-гравийной смеси на длину эффективной струи скважинного гидромониторного снаряда при разработке встречным забоем и зачистки почвы уступа отсоединяют плавучий пульповод от берегового пульповода, плавучую управляющую установку с добычным оборудованием перемещают в следующее положение, производят ее раскрепление, и цикл работ по размыву надводного уступа, перепуску размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа, формированию приемной воронки в почве подводного уступа, подрезке, обрушению, размыву обрушенного массива песчано-гравийной смеси, подъему пульпы на поверхность и подачи ее на поверхностный комплекс повторяется до полной отработки добычного блока.

Использование изобретения позволит вести разработку месторождений песчано-гравийных смесей более высокими уступами, что в конечном итоге повысит эффективность добычных работ.

Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов и может быть использовано при эксплуатации месторождений гравийно-песчаных смесей. Способ разработки включает отработку надводного уступа гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки. Размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа. Скважинный гидромониторный агрегат размещен в средней части плавучей управляющей установки. Для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки размывают гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчаной смеси на почву подводного уступа. Способ позволяет увеличить высоту подводного уступа и повысить эффективность добычных работ. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку, отличающийся тем, что гидромониторный размыв надводного уступа производят гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважинный гидромониторный агрегат размещен в средней части плавучей управляющей установки. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки размывают гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа.