СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГИДРОСМЕСИ ПРИ ПОРОДОЗАБОРЕ ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК E02F3/88 E21C50/00 

Изобретение относится к горной промышленности и применяется на разработке песчаных, песчано-гравийных и россыпных месторождений полезных ископаемых землесосными снарядами с целью повышении их технической производительности, возможности первичного обогащения добываемого материала и увеличения глубины разработки. Может быть использовано для этих целей в гидротехническом и транспортном строительстве для заготовки землесосными снарядами на берегу строительных грунтов и намыве узкопрофильных сооружений из высококонцентрированных гидросмесей, например при намыве подходов к мостам из близлежащих карьеров.

Известны способы формирования гидросмеси при породозаборе землесосных снарядов, заключающиеся в увеличении содержания (концентрации) твердых частиц в гидросмеси в процессе разработки карьера. Причем увеличение концентрации достигают путем увеличения площади эрозионного размыва пород на входе во всасывающий наконечник земснаряда либо увеличения размывающих скоростей этого потока. Известный способ достигается применением распластанных всасывающих наконечников земснарядов и технологическим процессом породозабора, при котором багермейстер земснаряда регулирует технологическое расстояние всасывающего наконечника над забоем. (См., например, кн. Огородникова С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М., Стройиздат, 1986, с.82-92, Патент РФ №2109882 и А.С. СССР №975922).

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченная возможность увеличения концентрации твердого в гидросмеси и неустойчивость процесса породозабора при всасывании гидросмесей высокой концентрации.

Техническим результатом изобретения является повышение концентрации гидросмеси и устойчивости процесса породозабора при ее всасывании.

Для достижения технического результата способ формирования гидросмеси при породозаборе землесосного снаряда, включающий увеличение концентрации твердых частиц в гидросмеси при всасывании, состоит в том, что вначале формируют гидросмесь с расходом, превышающим расход грунтового насоса земснаряда, затем гидросмесь в сгустительно-разделительном устройстве сгущают и разделяют на сгущенную и осветленную части, причем сгущенную часть, затем направляют в грунтовый насос, а осветленную сбрасывают обратно в забой. Причем сгущение и разделение гидросмеси, производят, как варианты, гравитационным либо центробежным способами и в напорном либо во всасывающем потоках.

Для достижения этого технического результата устройство землесосного снаряда, состоящее из всасывающих наконечника и трубопровода и грунтового насоса, дополнительно содержит приставку, соединенную с всасывающим породозаборным устройством земснаряда, которую оснащают собственным всасывающим наконечником, насосом для формирования и подачи гидросмеси, устройством для ее сгущения и разделения, выпуском для сброса осветленной части гидросмеси и зумпфом. Причем приставку устанавливают на всасывающий трубопровод под всасывающий наконечник земснаряда. При этом приставка, как варианты, содержит: сгустительно-разделительное устройство гравитационного либо центробежного типа; осевой или центробежный грунтовые насосы либо струйный насос, которые устанавливают по направлению потока гидросмеси до или после сгустительно-разделительного устройства. Кроме того, в приставке устанавливают насос большей производительности, чем грунтового насоса земснаряда. Ее могут также оснащать механическими либо гидравлическими разрыхлителями горных пород.

На фиг.1(а) схематично показано устройство - приставка, установленная во всасывающий наконечник земснаряда, на котором обозначены следующие позиции: корпус 1; всасывающий наконечник 2; осевой насос 3а; сгустительно-разделительное устройство 4; канал пропуска сгущенной гидросмеси 5; зумпф 6; выпуск для сброса осветленной гидросмеси 7; всасывающий трубопровод 8 основного грунтового насоса земснаряда 9. На фиг.1(б) показан вариант установки осевого насоса 3б.

На фиг.2 (а, б) схематично показаны варианты установки на приставке 1 центробежного насоса 3а и 3б, центробежного сгустителя 4а и 4б и выпуска 7а и 7б.

На фиг.3 (а, б) схематично показаны варианты установки струйного насоса 3а и 3б и гравитационной сгустительно-разделительной камеры 4а и 4б.

Способ осуществляют следующим образом (фиг.1).

Из забоя карьера погруженным насосом 3, установленным на приставке 1, имеющим расход по гидросмеси, превышающий расход грунтового насоса земснаряда 9, подают гидросмесь в сгустительно-разделительное устройство 4, где под действием силы тяжести и малой скорости потока - ниже критической (гравитационный сгуститель), либо действия центробежной силы (гидроциклон) производят сгущение и разделение гидросмеси на сгущенную и осветленные части, затем сгущенную гидросмесь самотеком (под действием силы тяжести) из гравитационного сгустителя (либо под остаточным напором центробежного сгустителя) направляют через канал пропуска сгущенной гидросмеси 5 в зумпф 6, а осветленную часть гидросмеси под остаточным давлением возвращают в забой через выпуск 7. Затем сгущенную гидросмесь грунтовым насосом земснаряда 9 высасыванием отводят из зумпфа 6 и в сгущенном виде по напорному трубопроводу подают к месту назначения (не показаны).

Таким образом, повышение производительности земснаряда 9 достигают тем, что к его грунтовому насосу подают гидросмесь с более высокой объемной концентацией твердой фазы, чем той, которую можно было бы достигнуть при известных способах и устройствах при всасывании гидросмеси из забоя. А повышение устойчивости процесса породозабора достигают формированием в устройстве избыточного запаса такой гидросмеси.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом (фиг.1).

Устройство - приставку 1 к всасывающему трубопроводу 8 грунтового насоса земснаряда 9 устанавливают постоянно (стационарно) либо временно, жестко или шарнирно. После этого запускают в работу насос 3 (3а, 3б). Всасываемый поток жидкости, создаваемый работой насоса 3, захватывает из забоя твердые частицы породы и, пройдя через рабочий орган (как вариант) насоса 3, увлекает их в сгустительно-разделительное устройство 4. В устройстве гравитационного типа за счет увеличения его проходного сечения, вызывающего возникновение докритических скоростей в потоке гидросмеси, крупные и тяжелые частицы выпадают в осадок и за счет собственной силы тяжести через свободно открытый канал 7 поступают в зумпф 6 грунтового насоса земснаряда 9, а отработанную воду (осветленную часть гидросмеси) под остаточным напором (или, как вариант, за счет всасывания) насоса 3 отводят в забой через свободно открытый выпуск 7.

Причем, как вариант (фиг.2), устройство содержит грунтовый насос центробежного типа 3 (а, б), который, так же, как и осевой насос, располагают в потоке до (фиг.2а) или, как вариант, после (фиг.2б) сгустительно-разделительного устройства. Кроме того, устройство, как вариант, содержит центробежный сгуститель 4 (а, б) (например, гидроциклон фиг.2). Причем гидросмесь из центробежного грунтового насоса 3а направляют тангенциально в центробежный сгуститель 4а, его песковую насадку устанавливают в зумпф 6, а сливной патрубок (выпуск 7 а, б) выводят в забой за пределы корпуса приставки 1. Струйный насос (фиг.3 а, б), (эжектор или гидроэлеватор) также устанавливают в потоке гидросмеси до (фиг.3а) или после (фиг.3б) сгустительно-разделительного устройства.

Схема с использованием осевого насоса 3 и гравитационного сгустителя 4 (фиг.1) может применяться для добычи песков и песчано-гравийных материалов, в том числе и с целью первичного обогащения добываемого материала. Схема (фиг.2) - для разработки и первичного обогащения песков и россыпей. Схема (фиг.3) - для разработки и первичного обогащения тонкозернистых и пылеватых горных пород. Наряду с вышеперечисленным, все схемы могут также применяться для увеличения глубины разработки земснарядами.

Использование способа и устройства позволит существенно повысить производительность землесосных снарядов за счет увеличения объемной концентрации твердого в гидросмеси со штатных 10-15% до 20-40%, обеспечить первичное обогащение полезных ископаемых непосредственно в процессе их добычи и увеличить глубину разработки земснарядов.

Изобретение относится к горной промышленности и применяется на разработке песчано-гравийных и россыпных месторождений полезных ископаемых землесосными снарядами. Технический результат - повышение производительности, возможности первичного обогащения добываемого материала и увеличение глубины разработки. Способ формирования гидросмеси при породозаборе землесосного снаряда заключается в том, что вначале формируют гидросмесь с расходом, превышающим расход грунтового насоса земснаряда, затем гидросмесь в сгустительно-разделительном устройстве сгущают и разделяют на сгущенную и осветленную части, причем сгущенную часть затем направляют в грунтовый насос земснаряда, а осветленную сбрасывают обратно в забой. Устройство для осуществления способа содержит грунтовый насос земснаряда, всасывающий наконечник, трубопровод, насос для формирования и подачи гидросмеси из забоя. Устройство оснащено приставкой, которая содержит собственный всасывающий наконечник, устройство для сгущения и разделения гидросмеси, выпуск для сброса осветленной части и зумпф. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ формирования гидросмеси при породозаборе землесосного снаряда, включающий увеличение концентрации твердых частиц в гидросмеси при всасывании, отличающийся тем, что вначале формируют гидросмесь с расходом, превышающим расход грунтового насоса земснаряда, затем гидросмесь в сгустительно-разделительном устройстве сгущают и разделяют на сгущенную и осветленную части, причем сгущенную часть затем направляют в грунтовый насос земснаряда, а осветленную сбрасывают обратно в забой.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение и сгущение гидросмеси производят в напорном потоке.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение и сгущение гидросмеси производят во всасывающем потоке.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят гравитационное сгущение гидросмеси.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят центробежное сгущение гидросмеси.6. Устройство для осуществления способа, содержащее грунтовый насос земснаряда, всасывающий наконечник, трубопровод, насос для формирования и подачи гидросмеси из забоя, отличающееся тем, что оно оснащено приставкой, которая содержит собственный всасывающий наконечник, устройство для сгущения и разделения гидросмеси, выпуск для сброса осветленной части гидросмеси и зумпф.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен сгуститель гравитационного типа.8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен сгуститель центробежного типа.9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен осевой грунтовый насос.10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен центробежный грунтовый насос.11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен струйный насос.12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что насос в приставке установлен по направлению потока гидросмеси перед сгустительно-разделительным устройством.13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что насос в приставке установлен по направлению потока гидросмеси после сгустительно-разделительного устройства.14. Устройство по п.6, отличающееся тем, что приставка установлена на всасывающий трубопровод под всасывающий наконечник земснаряда.15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в приставке установлен насос большей производительности, чем у грунтового насоса земснаряда.16. Устройство по п.6, отличающееся тем, что приставка оснащена механическим, либо гидравлическим разрыхлителем.