ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК E21C50/00 E02F3/88 

Изобретение относится к гидромеханизации в горнодобывающей промышленности и может быть применено для добычи поддающихся гидравлическому размыву полезных ископаемых из подводных месторождений.

Известно устройство для добычи несвязных грунтов с многонасадочным гидравлическим разрыхлителем со струенаправляющим кольцом конструкции ВНИИНеруда [С.П. Огородников. Гидромеханизация разработки грунтов. - М.:Стройиздат. - 1986. – 256 с.]. В такой конструкции насадки размещены на кольцевом коллекторе, охватывающем всасывающий наконечник. В этом рыхлителе струи направлены под углом 30-40° к плоскости кольца в сторону центра всасывающего наконечника, а кольцо закреплено на шаровом шарнире, обеспечивающем его самоустановку параллельно поверхности забоя под действием упора о грунт. Указанные гидравлические рыхлители применимы в строительной гидромеханизации и при добыче полезных ископаемых.

В лаборатории гидромеханизации ЦНИИСа был создан рабочий орган с гидравлическим разрыхлителем, представляющим собой кольцо, объемлющее всасывающий наконечник, изготовленное из трубы диаметром 200 мм [Д.В. Рощупкин. Разработка грунтов землесосными снарядами. - М.: Транспорт. - 1969. – 135 с.]. На кольце установлены восемь насадок, которым придан небольшой наклон так, что истекающие из них струи в перспективе направлены в одну точку, лежащую перед всасывающим наконечником на его оси. Истекавшие из насадок под разными углами струи вымывали песок, заполнявший промежутки между частицами гравия, отрывали эти частицы, взвешивали, а подтекающие к устью всасывающего наконечника струи воды подхватывали их и увлекали в сосун. Не менее эффективно действие гидравлического разрыхлителя при разработке трещиноватых прослоек порфирита, встречавшихся в полезных балластных залежах. Струи разрыхлителя ударяли в трещины, расширяли их, скалывали и взвешивали пластинки порфирита. Прослойки глины напорными струями размельчались до тонких взвесей, часть которых оттеснялась от зоны всасывания и оседала на дно за пределами забоя, а часть, попавшая на карту намыва, сбрасывалась вместе с водой.

Известно грунтозаборное устройство конструкции Н.М. Цимаховского, который рекомендовал и осуществил практически совместную работу напорных струй и гидроэлеватора [С.П. Огородников. Гидромеханизация разработки грунтов. - М.: Стройиздат. - 1986. – 256 с.]. Гидромониторная часть агрегата имеет полуобьемлющую ствол гидромонитора головку с четырьмя насадками - одной вертикальной и тремя горизонтальными, расположенными под углом 120° относительно друг друга. Приемное отверстие находится ниже горизонтальных насадок гидромонитора.

Однако всем перечисленным аналогам присущи некоторые общие недостатки:

- противоположно направленные размывающий и всасываемый потоки, при этом размывающий поток, образованный струями воды из размывающих форсунок, препятствует перемещению взвешенных частиц полезного ископаемого к всасывающему патрубку, что приводит к снижению технической производительности;

- забор грунта непосредственно с поверхности дна, что приводит к замутнению водоема, уничтожению поверхности дна, т.е. к нарушению экологической обстановки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является грунтозаборник, состоящий из грушевидного корпуса, входного патрубка, всасывающего патрубка, напорной полости, размывающих форсунок [С.П. Огородников. Гидромеханизация разработки грунтов. - М.: Стройиздат. - 1986. – 256 с.]. Такой грунтозаборник оказался эффективным при разработке несвязных грунтов за счет своей гидравлически обтекаемой формы. В результате работы данного грунтозаборного устройства полезное ископаемое, отделенное от забоя гидравлическим рыхлителем, отсасывается в смеси с водой прямо из зоны размыва, которая находится на поверхности дна.

Однако недостатком данного устройства является осуществление всасывания в зоне встречных потоков воды, истекающей из размывающих форсунок с целью размыва грунта, и пульпы, всасываемого в приемное отверстие грунтозаборника, что влечет снижение производительности.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования грунтозаборного устройства, в котором путем введения головки с размывающими форсунками во всасывающий патрубок обеспечивается всасывание пульпы в зоне возвратных потоков и за счет этого интенсификация процесса выемки грунта из поддонной зоны размыва, исключение замутнения водоема, нарушения целостности и структуры поверхностных слоев дна.

Поставленная цель достигается тем, что известное грунтозаборное устройство для добычи полезных ископаемых из подводных месторождений, включающее корпус со всасывающим патрубком и с размывающими форсунками, сообщенными с напорной полостью, согласно изобретению снабжено жестко закрепленной в корпусе головкой с размывающими форсунками, сообщенной с напорной полостью и расположенной во всасывающем патрубке, при этом сопла размывающих форсунок на головке обращены встречно направлению движения пульпы во всасывающем патрубке.

На чертеже представлена схема заявляемого грунтозаборного устройства в горизонтальной проекции.

Грунтозаборное устройство содержит корпус 1, всасывающий патрубок 2, напорную полость 3, головку 4, расположенную во всасывающем патрубке и выступающую за его пределы, размывающие форсунки 5. Сопла форсунок 5, расположенных на головке 4, обращены встречно направлению движения пульпы во всасывающем патрубке.

Головка 4 с форсунками 5 жестко закреплена в корпусе 1 и сообщена с напорной полостью 3.

Заявляемое грунтозаборное устройство работает следующим образом.

Рабочая вода от главного насоса подается под давлением в напорную полость 3, откуда через размывающие форсунки 5 истекает в массив грунта, размывая его и насыщая водой. Образовавшаяся в результате воздействия на массив грунта водяных струй, истекающих из размывающих форсунок 5, пульпа всасывается в грунтозаборник через всасывающий патрубок 2 и подается к месту складирования. Введение головки 4 с форсунками 5 во всасывающий патрубок 2 позволяет вести всасывание в зоне возвратных потоков пульпы, уменьшает вероятность забивания всасывающего патрубка и форсунок при забуривании, что способствует интенсификации процесса всасывания и таким образом увеличивает техническую производительность устройства. Заявляемое грунтозаборное устройство предназначено для добычи грунтов из зоны размыва, расположенной под поверхностью дна. Таким образом, при разработке грунтов исключается замутнение водоема и полное нарушение целостности и структуры поверхностных слоев дна, увеличивается эксплуатационная производительность добычи в связи с увеличением концентрации пульпы.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть применено при добыче россыпных полезных ископаемых из подводных месторождений. Может быть использовано в других отраслях, например в строительной промышленности для добычи строительных материалов, для производства работ по гидромеханизации, дноуглубления и т.д. Грунтозаборное устройство для добычи полезных ископаемых из подводных месторождений включает корпус со всасывающим патрубком и с размывающими форсунками, сообщенными с напорной полостью. Оно снабжено жестко закрепленной в корпусе головкой с размывающими форсунками, сообщенной с напорной полостью и расположенной во всасывающем патрубке. Сопла размывающих форсунок на головке обращены встречно направлению движения пульпы во всасывающем патрубке. Головка выступает за пределы всасывающего патрубка. Устройство обеспечивает всасывание пульпы в зоне возвратных потоков и за счет этого обеспечивается интенсификация процесса выемки полезного ископаемого из поддонной зоны размыва. Исключается замутнение водоема, нарушение целостности и структуры поверхностных слоев дна. Повышается надежность работы устройства.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Грунтозаборное устройство для добычи полезных ископаемых из подводных месторождений, включающее корпус со всасывающим патрубком и с размывающими форсунками, сообщенными с напорной полостью, отличающееся тем, что оно снабжено жестко закрепленной в корпусе головкой с размывающими форсунками, сообщенной с напорной полостью и расположенной во всасывающем патрубке, при этом сопла размывающих форсунок на головке обращены встречно направлению движения пульпы во всасывающем патрубке.2. Грунтозаборное устройство по п.1, отличающееся тем, что головка выступает за пределы всасывающего патрубка.