УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОЙ РАЗРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2010 года по МПК E21C50/00 E02F3/88 

Изобретение относится к добыче со дна морей, океанов и водоемов, которые представлены в основном горизонтальными и слабонаклонными залежами малой мощности, располагающимися на поверхности дна с небольшим заглублением (до 1-1,5 м) от уровня его поверхности. Преимущественной областью использования устройства являются россыпные месторождения и малоуплотненные осадки глубоководного дна небольшой мощности.

Известно устройство для добычи конкреций с морского дна, включающее буксируемый по дну с помощью каната рабочий орган, скрепленный канатом через скобы, шарнирно установленные на боковых стенках рабочего органа, выполненного в виде накопительной емкости с размещенными на ней породозахватными элементами. При этом породозахватные элементы выполнены в виде ковшей, а накопительная емкость выполнена из барабана, на обечайке которого выполнены отверстия, над которыми жестко установлены ковши из заслонок с эластичными шторками, шарнирно установленными под отверстиями с возможностью поворота их в верхнем положении барабана, при этом шарниры скоб расположены по центру боковых сторон барабана (патент РФ N 2007573, 5 Е21С 50/00, аналог).

Недостатками устройства являются сложность конструкции, почти неизбежное заглубление в малосвязанные донные отложения, содержащие конкреции, а также серьезные нарушения экологического равновесия вследствие практически неизбежного образования облака взвеси в процессе работы устройства при грунтозаборе и при перемещении добытой горной массы, вмещающие породы которой представлены в основном илистыми частицами (пелиты, разжиженные алевролиты, сапропели и т.п.).

Наиболее близким техническим решением по существенным признакам и достигаемому результату является устройство для разработки конкреций (патент РФ N 2170824, 7 Е21С 50/00, прототип), содержащее раму, исполнительный орган с приводом, грунтовый насос с всасывающим и напорным пульповодами, несущие водоизмещающие поплавки с выдвигающимися посредством телескопических гидроцилиндров опорными лыжами, бункер с наклонным колосниковым грохотом.

Недостатками данного устройства являются отсутствие самостоятельной работы без буксирующего судна и довольно недостаточная функциональность устройства.

Задачей изобретения является обеспечение его автономной работы в сложных горно-гидрогеологических условиях и извлечение конкреций с минимальными потерями и нарушениями состояния донных отложений.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подводной разработки горных пород, содержащем раму, исполнительный орган в виде многочерпаковой цепи, напорный пульпопровод, бункер, опорные лыжи, устройство дополнительно снабжено платформой с шагающим механизмом, с возможностью продольного и поперечного перемещения, выполненным в виде лыж, установленных на эксцентриковых валах платформы, а многочерпаковая цепь закреплена на раме с боковой части устройства, при этом расстояние между бункером и положением черпака в многочерпаковой цепи в момент разгрузки должно соответствовать условию Y>(X·V_o)/V_ч

где Х - расстояние между падающей породой и черпаком, который подходит на разгрузку, м;

V_o - скорость падения породы в воде, м/с;

V_ч - скорость движения многочерпаковой цепи, м/с.

Использование платформы с шагающим механизмом создает возможность самостоятельного мобильного перемещения устройства, снижает давление на малосвязные грунты, увеличивает устойчивость устройства, установка многочерпаковой цепи на раме в боковой части позволит увеличить режущее усилие черпаков на грунт. Для правильной работы многочерпаковой цепи необходимо, чтобы время, в течение которого передняя грань черпака, который следует на разгрузку, достигнет падающей породы t₁=x/V_ч, было больше, чем время падения породы в бункер t₂=Y/V_o, отсюда следует, что Y>(X·V_o)/V_ч,

где Х - расстояние между падающей породой и черпаком, который подходит на разгрузку, м;

V_o - скорость падения породы в воде, м/с;

V_ч - скорость движения многочерпаковой цепи.

Скорость падения породы в бункер зависит от крупности породы и рассчитывается индивидуально.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для разработки, общий вид; на фиг.2 - платформа с шагающим механизмом.

Устройство содержит базовую платформу 1, эксцентриковый вал для продольного перемещения 2, на котором смонтированы опорные лыжи 3, эксцентриковый вал для поперечного перемещения 4, на котором смонтированы опорные лыжи 5, раму 6, приемный бункер 7, напорный пульпопровод 8, исполнительный орган в виде многочерпаковой цепи 9, состоящей из отдельных черпаков 10 (привод не показан).

Устройство работает следующим образом.

Нижние черпаки 10 устройства, расположенные на многочерпаковой цепи 9, внедряются в залежь, на глубину, равную высоте черпаков 10, черпаки разгружаются в бункер 7, одновременно с вращением многочерпаковой цепи 9 происходит вращение эксцентрикового вала 2 по ходовой часовой стрелке, производится опускание опорных лыж 3 на грунт, что приводит к подъему опорной платформы 1 от грунта и к продольному перемещению вперед на новое место отработки. Порода из бункера 7 транспортируется по напорному пульпопроводу 8 и подается на поверхность. После отработки продольного фронта залежи полезного ископаемого производится поперечное перемещение устройства, вращением эксцентрикового вала 4 против хода часовой стрелки происходит опускание опорных лыж 5 на грунт, что приводит к подъему базовой платформы 1 от грунта и перемещению ее на новое место отработки. Для условий месторождений конкреций Балтийского моря, например, порода имеет размеры от 5 мм, а плотность ее 2500 кг/м³, значит, для определения скорости падения породы в бункер пользуемся формулой Риттингера:

скорость движения цепи V_ч=1,3 м/с, Y>(0,6·0,43)/1,3=0,2 м.

Технический результат изобретения достигается за счет возможности самостоятельного перемещения устройства путем установки рабочего оборудования на платформу с шагающим механизмом, а также размещения многочерпаковой цепи с боковой части устройства, за счет того, что расстояние между приемным бункером и черпаком в момент разгрузки Y>(X·V_o)/V_ч, при этом обеспечивается правильная работа многочерпаковой цепи без потерь.

Изобретение относится к устройствам добычи со дна морей, океанов и водоемов россыпных месторождений. Технический результат - обеспечение автономной работы в сложных горно-гидрогеологических условиях и извлечение конкреций с минимальными потерями и нарушениями состояния донных отложений. Устройство для подводной разработки горных пород содержит раму, исполнительный орган в виде многочерпаковой цепи, напорный пульпопровод, бункер. Устройство дополнительно снабжено платформой с шагающим механизмом с возможностью продольного и поперечного перемещения, выполненным в виде лыж, установленных на эксцентриковых валах. Многочерпаковая цепь закреплена на раме с боковой части устройства. 2 ил.

Устройство для подводной разработки горных пород, содержащее раму, исполнительный орган в виде многочерпаковой цепи, напорный пульпопровод, бункер, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено платформой с шагающим механизмом, с возможностью продольного и поперечного перемещения, выполненным в виде лыж, установленных на эксцентриковых валах, а многочерпаковая цепь закреплена на раме с боковой части устройства, при этом расстояние между бункером и положением черпака в многочерпаковой цепи в момент разгрузки должно соответствовать условию Y>(X-V_o)/V_ч,
где X - расстояние между падающей породой и черпаком, который
подходит на разгрузку, м;
V_o - скорость падения породы в воде, м/с;
V_ч - скорость движения многочерпаковой цепи, м/с.