Комплекс добычи полезных ископаемых со дна арктического шельфа Российский патент 2024 года по МПК E21C50/00 E21C45/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна арктического 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 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 [Патент RU 74663 U1 от 06.02.2008, МПК E21C 50/00, опубл. 10.07.2008].

Основными недостатками устройства являются:

- большие затраты материальных средств и времени на поднятие устройства с грунтом.

Так же 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 [Патент RU 2526444 С1 от 09.07.2013, МПК Е21С 50/00, опубл. 20.08.2014].

Недостатками данного устройства являются:

- 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 комплекс для добычи полезных ископаемых со дна водоема, включающий добычное судно, соединенное с агрегатом подводной добычи с помощью гибкой трос-трубы для подачи хладагента. Агрегат подводной добычи представляет собой трубопровод для подачи хладагента и выполнен Е-образной формы с перпендикулярно расположенными полыми фрезерными рыхлителями относительно его горизонтальной плоскости, закрепленными посредством герметичных подшипников качения и жесткой оси, установленной на герметичных упорных подшипниках. Фрезерные рыхлители снабжены перфорированными острыми наконечниками. В полости рыхлителей расположены турбины, закрепленные на осях с возможностью передачи вращения на рыхлители. Добычное судно выполнено с возможностью подачи хладагента под давлением, управления добычей и перемещением подводного агрегата. [Патент RU 2810662 С1 от 20.02.2023, МПК Е21С 50/00, Е21С 45/00, опубл. 20.08.2014].

Основными недостатками данной установки являются:

- возможность применения исключительно на россыпных месторождениях;

- продолжительное время работы цикла добычи;

- большой расход хладагента на образование грунтоледяного тела;

- отгрузки полезного ископаемого на судно с помощью дополнительного добычного судна.

- сложность управления и координации работы всех компонентов комплекса.

Задачей изобретения является, необходимость разработки устройства извлечения полезных ископаемых со дна арктического шельфа с более высокой производительностью, за счет автоматизированного устройства выемки и увеличенной надежностью системы.

Поставленная задача достигается тем, что комплекс для добычи полезных ископаемых со дна арктического шельфа, включающий добычное судно, выполненное с возможностью подачи хладагента под давлением и управления добычей и перемещением подводного агрегата и соединенное гибким трубопроводом для подачи хладагента с агрегатом подводной добычи, согласно изобретению, агрегат подводной добычи представляет собой опорную конструкцию, на которой закреплены буровые шнеки, оснащенные отверстиями для подачи хладагента, размещенные в ограничивающем куполе и соединенные с герметично выполненными электродвигателем и гидроприводом, установленными на опорной конструкции, при этом ограничивающий купол выполнен с возможностью нагрева, закреплен, своим основанием, на опорной конструкции, а добычное судно дополнительно снабжено краном, соединенным кабель-тросом с агрегатом подводной добычи и подъемным устройством с грейферным ковшом.

Отличительными признаками являются:

- Устройство оснащено куполом, который не зависит от движения шнеков, а также он позволяет более экономично и эффективно использовать хладагент, так как он не выходит из подкупольного пространства;

- Шнеки при забуривании совершают возвратно поступательные движения, для того чтобы образованное грунтоледяное тело не мешало шнеку выбуриваться;

- Купол оснащен нагревательным элементом, который позволяет отделить грунтоледяное тело от купола.

Предлагаемое изобретение поясняется графически: на фиг. 1 изображена схема работы добычного комплекса в забое; на фиг. 2 – общий вид добычной установки; на фиг. 3 – вид добычной установки при забуривании и подаче хладагента.

Комплекс для добычи полезных ископаемых со дна акватории состоит из: добычного судна 1 с установленным на нем: краном 2 с кабель-тросом 3, подъемным устройством с грейферным ковшом 4, системой подачи хладагента 5 с гибким трубопроводом 6 и агрегатом подводной добычи 7, состоящей из опорной конструкции 8, на которой установлены буровые шнеки 9 с гидроприводом 10, электродвигателем 11, установленным в герметичном корпусе 12. На опорной конструкции 8 закреплено основание 13 ограничивающего купола 14, имеющего нагревательный элемент, который расположен по всей площади купола. Бурильные трубы 15 буровых шнеков 9 оснащены отверстиями для подачи хладагента.

Комплекс для добычи полезных ископаемых со дна акватории работает следующим образом. При помощи крана 2 посредством кабель-троса 3 агрегат подводной добычи 7 опускается на дно акватории на продуктивный участок 16. При размещении на поверхности продуктивного участка 16 опорной конструкции 8, включается электродвигатель 11 и посредством гидропривода 10 буровые шнеки 9 забуриваются в продуктивный участок 16. С судна 1 по гибкому трубопроводу 6 системы подачи хладагента 5, через отверстия бурильных труб 15 буровых шнеков 9, подается хладагент в слой полезного ископаемого и под ограничивающий купол 14. В подкупольном пространстве начинает образовываться грунтоледяное тело 17, при этом шнеки 9 осуществляют возвратно поступательные движения, для того чтобы упростить процесс дальнейшего извлечения буровых шнеков 9 из грунтоледяного тела 17.

Грунтоледяное тело 17, после его образования, совместно с добычной установкой 7 краном 2 посредством кабель-троса 3 отрывают от продуктивного участка 16. Буровые шнеки 9 выбуриваются из грутноледяного тела 17 с одновременным нагреванием купола 14. Нагрев купола 14, производится для облегчения отделения грутноледяного тела 17 от внутренней поверхности купола, посредством включения нагревательного элемента. Далее добычной комплекс перемещается на следующую заходку, а грунтоледяное тело 14 всплывает на поверхность акватории, где с помощью подъемнымного устройства с грейферным ковшом 4, перемещается на судно 1.

Таким образом, повышение эффективности агрегата подводной добычи достигается за счет ограничивающего купола с нагревательным элементом, который обеспечивает более экономичное и эффективное использование хладагента и отделение образованного грунтоледяное тела от купола, а также за счет возвратно поступательных движений забуриваемых шнеков во время подачи хладагента и образования грунтоледяного тела, что позволяет шнекам без затруднения выбуриться из образованного грунтоледяного тела.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна арктического шельфа. Комплекс для добычи полезных ископаемых со дна арктического шельфа содержит добычное судно, выполненное с возможностью подачи хладагента под давлением и управления добычей и перемещением подводного агрегата, соединенное гибким трубопроводом для подачи хладагента с агрегатом подводной добычи. Агрегат подводной добычи представляет собой опорную конструкцию с закрепленными на ней буровыми шнеками, оснащенными отверстиями для подачи хладагента и размещенными в ограничивающем куполе. Шнеки соединены с герметично выполненными электродвигателем и гидроприводом, установленными на опорной конструкции. Ограничивающий купол выполнен с возможностью нагрева и закреплен своим основанием на опорной конструкции. Добычное судно дополнительно снабжено краном, соединенным кабель-тросом с агрегатом подводной добычи и подъемным устройством с грейферным ковшом. Достигается технический результат – повышение эффективности добычи несвязных полезных ископаемых со дна арктического шельфа за счет более эффективного использования хладагента и облегчения выбуривания шнеков из образованного грунтоледяного теля. 3 ил.

Комплекс для добычи полезных ископаемых со дна арктического шельфа, включающий добычное судно, выполненное с возможностью подачи хладагента под давлением, управления добычей и перемещением подводного агрегата и соединенное гибким трубопроводом для подачи хладагента с агрегатом подводной добычи, отличающийся тем, что агрегат подводной добычи представляет собой опорную конструкцию, на которой закреплены буровые шнеки, оснащенные отверстиями для подачи хладагента, размещенные в ограничивающем куполе и соединенные с герметично выполненными электродвигателем и гидроприводом, установленными на опорной конструкции, при этом ограничивающий купол выполнен с возможностью нагрева и закреплен своим основанием на опорной конструкции, а добычное судно дополнительно снабжено краном, соединенным кабель-тросом с агрегатом подводной добычи и подъемным устройством с грейферным ковшом.