УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2006 года по МПК E21C50/00 E02F3/88 

Изобретение относится к области добычи твердых полезных ископаемых и может быть использовано, в частности, при разработке месторождений строительных материалов, обеспечивающих сырьевую базу промышленного и гражданского строительства, например, гравийно-песчаных смесей. Возможно также ее использование при разработке рудных месторождений, например россыпных месторождений золота. Кроме того, с помощью данной установки возможно производство дноуглубительных работ в руслах рек и каналов, в том числе и перед плотинами, например, гидроэлектростанций.

Известна установка для подводной разработки месторождений твердых полезных ископаемых, представляющая собой гидравлический земснаряд, содержащий понтон с размещенными на нем грунтовым насосом, грузоподъемными средствами и папильонажными лебедками, при этом для разработки грунта используется закрепленный на раме всасывающий трубопровод, снабженный рыхлителем. Подъем и опускание всасывающего трубопровода осуществляется с помощью грузоподъемных средств (см. Агошков М.И., Борисов С.С. и Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недра, 1983 г., стр.411-417, рис.200).

Недостатком данной установки является фиксированная глубина разработки, определяемая водоизмещением понтона, имеющим постоянное значение. При разработке месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, необходимо увеличить длину всасывающего трубопровода и, соответственно, его вес. Чтобы устранить дифферент, вызванный изменением положения центра тяжести вследствие подъема и опускания грунтозаборного устройства большего веса, требуется увеличить водоизмещение понтона.

Известен плавучий кран, в котором устранение дифферента платформы, вызванного подъемом груза, осуществляют с помощью балластных цистерн, причем поворот груза, поднятого стрелой крана, производят вместе с платформой, дифферент которой устранен (см. авторское свидетельство SU №1523536 А1, МПК⁴ В 66 С 23/52, опубл. 23.11.89).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является установка для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом, краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса (см. авторское свидетельство SU №1735505 А1, МПК⁵ E 02 F 3/88, опубл. 23.05.92).

Недостатком данной установки является фиксированная глубина разработки, определяемая длиной его грунтозаборного устройства и водоизмещением понтона. Данную установку практически невозможно использовать при разработке месторождений полезных ископаемых, характеризуемых непостоянной глубиной залегания в пределах одного выемочного поля.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности разработки рудных и нерудных месторождений, залегающих под водоемами и характеризующихся непостоянными глубинами залегания продуктивных пластов.

Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки в пределах одного водоема установками с минимальным неизменяющимся водоизмещением.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающей корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом, краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса, согласно изобретению корпус имеет П-образное поперечное сечение, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна которого по длине состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой, при этом установка снабжена дополнительным краном для подъема и опускания части колонны, а дополнительные понтоны установлены по обоим бортам корпуса для выравнивания его дифферента, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства.

В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается объем правовой охраны.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показан вид установки сбоку, на фиг.2 - вид установки сверху.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых состоит из корпуса, выполненного в виде П-образного в поперечном сечении понтона 1. Понтон 1 может быть выполнен секционным, т.е. состоять из нескольких продольных секций. На понтоне 1 размещается насос 2, подающий напорную воду, в частности, для размыва полезного ископаемого, с двигателем 3 (электродвигателем или дизелем). Двигатель 3 подключен к блоку управления (не показан).

В проеме 4 между продольными секциями понтона 1 размещено грунтозаборное устройство. Грунтозаборное устройство посредством шарнира 5 соединено с корпусом и имеет возможность подъема и опускания вокруг указанного шарнира 5. При этом шарнир 5 конструктивно выполнен так, что обеспечивает прохождение пульпы к плавучему пульпопроводу 6 и подачу напорной воды, в частности, к насадкам гидромонитора (не показан) для размыва полезного ископаемого.

Шарнир 5 может быть размещен или в носовой или в кормовой части корпуса. На чертеже представлен вариант с кормовым расположением шарнира 5. В транспортном положении грунтозаборное устройство находится в горизонтальном положении независимо от места расположения шарнира 5.

Грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна 7 которого содержит пульповод и напорный водовод и по длине состоит из головной 8 и хвостовой 9 частей, соединенных между собой посредством шарнира 10. При этом шарнир 10, как и шарнир 5, обеспечивает проход напорной воды, в частности, для размыва полезного ископаемого и подъем пульпы.

Головная часть 8 скважинного гидродобычного снаряда имеет гидромонитор для размыва полезного ископаемого, и устройство, обеспечивающее подъем пульпы, содержащее грунтоприемник 11. Устройство, обеспечивающее подъем пульпы, может быть выполнено, например, в виде гидроэлеватора и/или эрлифта. В последнем случае установка должна иметь компрессор для нагнетания воздуха и трубопровод для его подвода.

Хвостовая часть 9 скважинного гидродобычного снаряда посредством соответствующих трубопроводов соединена с насосом 2, подающим напорную воду к гидромонитору и гидроэлеватору, и плавучим пульпопроводом 6, по которому размытое полезное ископаемое в виде потока пульпы подается на промплощадку. Для обеспечения маневренности установки соединение с плавучим пульповодом осуществлено посредством шарового шарнира 12.

Для выравнивания дифферента корпуса установки для подводной гидродобычи полезных ископаемых, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства, по обоим наружным бортам корпуса установлены дополнительные понтоны 13. Каждый из дополнительных понтонов 13 имеет возможность перемещаться вдоль борта в направляющих посредством привода 14, например, зубчато-реечного или трособлочного. Перемещение понтонов может быть как синхронным, так и асинхронным.

Для подъема и опускания скважинного гидродобычного снаряда в носовой и кормовой частях понтона размещены портальные краны 15 с лебедками 16.

В носовой и кормовой частях понтона установлены папильонажные лебедки 17 для обеспечения маневрирования установки в забое.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых работает следующим образом.

Собранная в котловане, предварительно созданном на месте разработки, или доставленная по водным путям в собранном виде, установка размещается над местом, предназначенным для разработки. Монтируется плавучий пульпопровод 6, соединяющий установку с берегом. На берегу монтируется стационарный пульпопровод, соединяющий плавучий пульпопровод и склад добытого полезного ископаемого или донных отложений при производстве дноуглубительных работ.

Концы тросов папильонажных лебедок 17 заякориваются на берегу. Скважинный гидродобычной снаряд или его головную часть 8 переводят в вертикальное положение и приступают к размыву полезного ископаемого. Перевод скважинного гидродобычного снаряда в вертикальное положение осуществляют путем первоначального опускания его головной части 8, содержащей грунтоприемник 11, относительно шарнира 10, размещенного в средней части колонны 7, посредством носового или кормового портального крана в зависимости от места расположения шарнира 5 относительно корпуса.

Возникающий при опускании головной 8 части дифферент корпуса устраняется перемещением дополнительных понтонов в сторону его большей осадки. Управление двигателями привода перемещения может осуществляться автоматически по сигналу от датчиков дифферента, размещенных в носовой и кормовой частях корпуса, или непосредственно оператором установки. Оператор визуально определяет дифферент и включает двигатели привода 14, обеспечивающие перемещение дополнительных понтонов к той части корпуса, которая имеет большую осадку. Выравнивание дифферента, возникающего при подъеме головной части, производится аналогично.

Размытое полезное ископаемое поступает в грунтоприемник 11, и посредством гидроэлеватора и/или эрлифта поднимается на поверхность и по пульповоду подается на промплощадку.

Продольную подачу установки и ее папильонирование в забое осуществляют посредством папильонажных лебедок 17.

В случае, когда глубина разработки превышает длину головной части 8, дальнейшую разработку осуществляют за счет опускания скважинного гидродобычного снаряда путем его поворота относительно шарнира 5, расположенного на корпусе. Возникающий при этом дифферент корпуса устраняется так же, как и в случае опускания головной части 8.

Область применения: добыча рудных и нерудных, в частности строительных, материалов. Установка включает понтон с размещенным на нем грунтозаборным устройством, имеющим пульпоприемник, размещенный в носовой части понтона кран для подъема и опускания пульпоприемника путем поворота грунтозаборного устройства относительно оси, размещенной на понтоне, и пульпопровод, соединенный с пульповодом грунтозаборного устройства, отличающаяся тем, что понтон выполнен П-образным в поперечном сечении и снабжен дополнительным краном, размещенным в его кормовой части, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна которого по длине состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой, и размещена на понтоне с возможностью их поочередного опускания, краны выполнены портальными, а ось поворота размещена в кормовой или носовой части понтона. Технический результат состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки. 2 ил.

Установка для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом, краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса, отличающаяся тем, что корпус имеет П-образное поперечное сечение, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна которого по длине состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой, при этом установка снабжена дополнительным краном для подъема и опускания части колонны, а дополнительные понтоны установлены по обоим бортам корпуса для выравнивания его дифферента, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства.