УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА Российский патент 2015 года по МПК E21C50/00 

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа.

Известно устройство для подводной разработки несвязных пород, включающее земснаряд с напорным трубопроводом, концы которого расположены на дне водоема, и хладоагрегат для подачи хладагента в напорный трубопровод, дополнительно снабженным накопительным контейнером, заключенного в сферический купол и снабженного нагревательным элементом по ширине контейнера, где происходит оттаивание грунтоледяных тел и оседание грунта в накопительном контейнере, по мере его наполнения устройство поднимают по транспортирующему тросу на поверхность водоема. Напорный трубопровод расположен радиально, по всему периметру сферического купола (RU 74663 U1, МПК E21C 50/00 от 06.02.2008, опубликовано 10.07.2008).

Недостатком устройства является цикличность процесса выемки, что приводит к снижению производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых и трубопровода для подачи хладагента, при этом транспортировочная труба для подачи полезных ископаемых в нижней части выполнена с раструбом, а остальная его часть помещена в полую трубу и расположена соосно с ней, при этом трубопровод для подачи хладагента выполнен в виде трубы-шнека, с возможностью выдвижения. Шнек может быть выполнен, например, из полимера (RU 115410 U1, МПК E21C 50/00, от 07.11.2011, опубликовано: 27.04.2012).

Данное изобретение имеет ряд недостатков:

- воздушный зазор между стенками внешней и транспортировочной трубы приводит к коррозии;

- образование льда между трубой-шнеком и стенками транспортировочного трубопровода может привести к остановке добычного процесса;

- ограничение по глубине отработки полезного ископаемого.

Задачей технического решения является упрощение выемки полезного ископаемого со дна континентального шельфа, исключение ограничений по глубине отработки полезного ископаемого, повышение производительности и снижение потерь полезного ископаемого при подъеме на поверхность, минимизация загрязнения окружающей среды при работе устройства.

Достигается это тем, что устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента, транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения, с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрест лежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента, причем выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии:

L≥3·d_max,

где: L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков,

d_max - максимальный диаметр грунтоледяных тел.

Выполнение транспортировочной трубы в виде переменного сечения, с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, позволяет улавливать грунтоледовые тела, утратившие отрицательную гидравлическую крупность и стремящиеся опять опустится на дно забоя, тем самым препятствуя всплытию вновь образовавшихся грунтоледовых тел, проходящих по трубопроводу на поверхность акватории.

Расположение верхних частей одних отсеков под наклоном как накрест лежащие по отношению к другим отсекам позволит направлять их в последующие вышележащие отсеки, таким образом, грунтоледовое тело, оттаявшее в процессе всплытия, не опускается обратно в подводный забой, а оседает в ближайшем отсеке для переохлаждения и образования на нем льда, достаточного для дальнейшего всплытия. Нижние части отсеков, выполненных конусными, взаимосвязанные с трубопроводами для подачи хладагента, и при этом снабжены заглушкой и форсункой, позволят при помощи поступающего в них хладагента вновь наморозить лед на грунтоледовые тела, вернув отрицательную гидравлическую крупность, грунтоледовые тела вновь начнут всплывать на поверхность акватории по транспортировочной трубе, либо до следующего приемного бункера, где на них будет наморожен лед.

Данное техническое решение позволит без особых затрат энергии на подъем и потерь полезного ископаемого работать на больших глубинах, а крепление труб для подачи хладагента позволит избежать замутнения вод акватории не вовлеченных в процесс добычи полезного ископаемого при подаче хладагента в подводный забой.

На фигуре изображен общий вид устройства.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа состоит из транспортировочной трубы, выполненной в виде цилиндрических отсеков 1, раструба 2, трубопровода для подачи хладагента 3, верхних частей отсеков 4, расположенных под наклоном как накрест лежащие, входных отверстий 5 и выходных отверстий 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Добычная конструкция, достигая дна раструбом 2, вместе с вмонтированными в него трубопроводами для подачи хладагента 3, накрывает разрабатываемую часть поверхности россыпи. Тем временем по трубопроводам 3 в подводный забой подают хладагент, который преобразует мелкие частицы полезного ископаемого в грунтоледовые тела с отрицательной гидравлической крупностью. Под действием хладагента грунтоледовые тела поднимаются вверх, через входные 5 и выходные 6 отверстия отсеков 1 транспортировочной трубы на поверхность акватории, скользя по верхним частям отсеков 4, расположенных под наклоном как накрест лежащие. Под воздействием хладагента в отсеках 1 грунтоледовые тела приобретают отрицательную гидравлическую крупность и продолжают всплытие на поверхность акватории, где их собирают для последующей транспортировки или обогащения.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении затрат на транспортирование полезного ископаемого из подводного забоя, исключении ограничений по глубине выемки, снижений потерь при подъеме полезного ископаемого, минимизации загрязнения окружающей среды при работе добычного устройства.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для разработки несвязных пород со дна континентального шельфа. Устройство включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента. Транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента. Выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии: L≥3·d_max, где L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков, d_max - максимальный диаметр грунтоледяных тел. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа. 1 ил.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента, отличающееся тем, что транспортировочная труба выполнена переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента, причем выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии:
L≥3·d_max,
где L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков,
d_max - максимальный диаметр грунтоледяных тел.