Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории Российский патент 2023 года по МПК E21C50/00 

Установка относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части, выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента. Устройство дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба. Полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией. На уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками. Верхние части стоек раструба также снабжены заглушками (RU 2526444 С1 МПК Е21С 50/00 от 09.07.2013, опубликовано 20.08.2014).

Недостатками данного устройства являются:

- высокая металлоемкость;

- ограниченная область применения, связанная с крупностью добываемого полезного ископаемого;

- прохождение грунтоледяных тел через вертикальные прорези транспортировочной трубы может быть затруднено при закупорке их частицами более крупного размера;

- не предусмотрен способ отгрузки полезного ископаемого в виде грунтоледяного тела из транспортной трубы на поверхности

- невозможность процесса добычи полезного ископаемого при условии заморозки воды при неполном погружении труб в породу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является 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 происходят 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 Е21С 50/00 от 06.02.2008, опубликовано 10.07.2008).

Недостатками устройства являются:

- большие затраты материальных средств и времени на поднятие устройства с грунтом, расположенным в накопительном контейнере;

- затраты энергии на заморозку и последующую разморозку грунтоледяных тел.

Задачей технического решения является упрощение процесса выемки полезного ископаемого со дна континентального шельфа, снижение затрат средств и времени на поднятие полезного ископаемого, повышение производительности и минимизация загрязнения окружающей среды при работе устройства.

Достигается это тем, что установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории, включающая плавучее средство с установленным на нем хладоагрегатом, для подачи хладагента, напорный трубопровод, при этом установка дополнительно снабжена устройством для подъема, взаимосвязанным с напорным трубопроводом, при этом, устройство для подъема снабжено буровыми полыми штангами, взаимосвязанными через процессор с гидроцилиндрами, а сами штанги выполнены с возможностью вращения от двигателей и снабжены в нижней части перфорацией и шнеками.

Механизм шнекового бурения позволяет глубже внедряться в разрабатываемый массив, тем самым снижается вероятность отказа процесса добычи полезного ископаемого при условии заморозки воды при неполном погружении в породу.

Регулировка высоты буровых штанг позволяет разрабатывать горизонтальные, пологие и наклонные месторождения, и снижает вероятность опрокидывания устройства, а кромка перфорации предотвращает попадание буровой мелочи во внутреннюю полую часть буровой штанги.

Перфорация стенок полой штанги позволяет хладагенту, проходящему через нее, равномерно распределяться по всей глубине забойного пространства, что, в свою очередь, обеспечивает качественное промораживание полезного ископаемого.

Устройство поясняется графически: на фиг. 1 изображена технологическая схема опускания устройства в забой, на фиг. 2 - технологическая схема поднятия устройства из забоя, на фиг. 3 - общий вид устройства для подъема, на фиг. 4, 5 - буровая полая штанга со шнеком, снабженная перфорацией и защитной кромкой.

Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории состоит из плавучего средства 1 с установленным на нем хладоагрегатом 2, для подачи хладагента; троса 3 башенного крана; катушки 4 с намотанным трубопроводом 5; устройства для подъема 6; для подачи хладагента; буровых полых штанг 7 с перфорацией 8, защитных кромок 9 перфорации буровых полых штанг; шнеков 10 буровых полых штанг; двигателей 11 буровых полых штанг; патронов 12 буровых полых штанг; подшипников 13; гидравлических цилиндров 14; шлангов подачи масла 15 в гидравлические цилиндры; резервуара с маслом 16; масляного насоса 17; шаровых соединений 18 для соединения с трубопроводом 5; фланцев 19; процессора 20; проушин 21.

Принцип работы установки

Плавучее средство 1 с установленным на нем хладоагрегатом 2 опускает по тросу 3 устройство для подъема 6 на дно акватории с одновременным разматыванием трубопровода 5, намотанного на катушку 4. При достижении дна срабатывает процессор 20, регулирующий высоту буровых полых штанг 7 для выравнивания в горизонтальное положение устройство 4 при помощи гидравлических цилиндров 14, за счет масляного насоса 17. Далее процессор 20 запускает двигатели 11, за счет крутящего момента которого и шнеков 10 происходит забуривание штанг 7 в массив добываемых пород, при этом защитные кромки 9 предотвращают попадание буровой мелочи в перфорации 8. После забуривания штанг 7, по трубопроводу 5, хладоагрегатом 2 подается хладагент в массив. Хладагент преобразует частицы полезного ископаемого в грунтоледяное тело с отрицательной гидравлической крупностью, где под действием выталкивающих сил и тягового усилия троса 3 происходит откалывание промороженной части от массива. Образованное грунтоледяное тело (на фиг. 2) вместе с устройством для подъема 6 и троса 3 поднимают на поверхность акватории, где происходит погрузка на плавучее средство 1 для последующей транспортировки и обогащения.

Механизм шнекового бурения позволяет глубже внедряться в разрабатываемый массив. Регулировка высоты буровых штанг позволяет разрабатывать горизонтальные, пологие и наклонные месторождения. Перфорация стенок полой штанги позволяет хладагенту, проходящему через нее, равномерно распределяться по всей глубине забойного пространства.

Технический результат заключается в эффективности добычи полезных ископаемых со дна акватории.

Установка относится к горнодобывающей промышленности и предназначена для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории содержит плавучее средство с установленным на нем хладоагрегатом, для подачи хладагента, напорный трубопровод. Установка дополнительно снабжена устройством для подъема, взаимосвязанным с напорным трубопроводом. Устройство для подъема снабжено буровыми полыми штангами, взаимосвязанными с гидроцилиндрами, и процессором, выполненным с возможностью управления двигателями забуриваемых полых штанг и регулировки высоты штанг при помощи гидроцилиндров и масляного насоса. Штанги выполнены с возможностью вращения и снабжены в нижней части перфорацией и шнеками. Достигается технический результат – повышение эффективности добычи полезных ископаемых со дна акватории за счет обеспечения возможности выравнивания устройства для подъема в горизонтальное положение при разработке горизонтальных, пологих и наклонных месторождений с равномерным распределением хладагента по всей глубине забойного пространства. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории, включающая плавучее средство с установленным на нем хладоагрегатом, для подачи хладагента, напорный трубопровод, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена устройством для подъема, взаимосвязанным с напорным трубопроводом, при этом устройство для подъема снабжено буровыми полыми штангами, взаимосвязанными с гидроцилиндрами, и процессором, выполненным с возможностью управления двигателями забуриваемых полых штанг и регулировки высоты штанг при помощи гидроцилиндров и масляного насоса, при этом штанги выполнены с возможностью вращения и снабжены в нижней части перфорацией и шнеками.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что перфорация буровых полых штанг снабжена защитной кромкой.