Передвижная установка для подводной добычи рудного материала Российский патент 2025 года по МПК E21C50/02 E02F3/88 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых (например россыпи алмазов, золота, залежи полудрагоценных камней, платины) на дне водоема (река, море, океан) или при разработке обводненных месторождений твердых полезных ископаемых, отрабатываемых комбинированным открыто-подземным способом, в частности при восстановлении аварийно затопленного рудника (карьер, шахта).

Известны передвижные установки, включающие транспортное средство на воздушной подушке с источником сжатого воздуха, накопительную емкость, пустотелый корпус, гибкий напорный трубопровод для подачи сжатого воздуха от источника сжатого воздуха, съемный фильтр, рычаг, патрубок и гибкие шланги. (Патент РФ №169496. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 21.03.2017. Бюл. №9; Патент РФ №2613751. Транспортное средство высокой проходимости. Опубл. 21.03.2017. Бюл. №9; Патент РФ №169250. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 13.03.2017. Бюл. №8; Патент РФ №2764301. Транспортное средство для подборки пылеобразных сыпучих материалов. Опубл. 17.01.2022. Бюл. №2; Патент РФ №2772001. Транспортное средство для сбора сыпучего материала. Опубл. 16.05.2022. Бюл. №14)

Передвижные установки, двигающиеся по суше при подъеме и засасывании частиц сыпучего материала, не оснащены специальными механизмами по добыче рудного материала со дна водоема.

Известны передвижные установки для подводной добычи рудного материала, включающие транспортное средство, пустотелый корпус, бурильную насадку, патрубок, гибкий напорный трубопровод, шланг, рычаг, накопительную емкость. (Патент 53434. Грунтонасосная установка земснаряда. Опубликовано: 31.07.1938; Патент 2042016, Грунтонасосная установка земснаряда. Опубликовано: 20.08.1995; Патент 2517288, Грунтозаборное устройство. Опубликовано: 27.05.2014 Бюл. №15)

В этих известных передвижных установках для подводной добычи рудного материала отсутствует возможность находиться на плаву и передвигаться по водной поверхности самостоятельно.

Основной задачей разработки является перенаправление энергии движения транспортного средства на воздушной подушке в энергию подводной добычи рудного материала и передачи для последующей его переработки. Вторичной задачей разработки является обеспечение мобильности использования данной установки при добыче рудного материала как на обводненных месторождениях, отрабатываемых комбинированным открыто-подземным способом, в частности, при восстановлении аварийно затопленного рудника, так и на речном или морском дне.

Поставленная задача достигается тем, что в передвижной установке для подводной добычи рудного материала, включающей транспортное средство на воздушной подушке, выполненное с возможностью установки на водной поверхности с возможностью передвигаться по ее водной глади над рудным материалом, содержащее источник сжатого воздуха, накопительную емкость с гибкими шлангами, штангу с шарнирно подсоединенным к ней рычагом, на который установлены съемные бурильная насадка или фильтр грунтового насоса, соединенные гибким трубопроводом с источником сжатого воздуха транспортного средства, гибкий шланг для подачи пульпы с рудным материалом от бурильной насадки или пульпы от фильтра к накопительной емкости транспортного средства вставлен в нее тангенциально, при этом накопительная емкость снабжена гибким шлангом для слива осветленной воды в разрабатываемую горную выработку и гибким шлангом для подачи обогащенной пульпы с рудным материалом в отделитель частиц рудного материала от воды, причем гибкий напорный трубопровод для подачи сжатого воздуха от источника сжатого воздуха в бурильную насадку или фильтр встроен внутри пустотелых корпусов штанги и рычага.

На фиг. 1 показана передвижная установка для подводной добычи рудного материала на воздушной подушке; на фиг. 2 - съемная буровая насадка; на фиг. 3 - съемный фильтр; на фиг. 4 - поперечное сечение пустотелых корпусов штанги и рычага со встроенным в их полость гибким напорным трубопроводом.

Передвижная установка (фиг. 1) для подводной добычи рудного материала включает транспортное средство 1 на воздушной подушке с источником 2 сжатого воздуха, установленное на водной поверхности над рудным материалом с возможностью передвигаться по ее водной глади. На передвижном транспортном средстве 1 подсоединен шарнирно пустотелый корпус штанги 3 с шарнирным узлом 4 поворота пустотелого корпуса рычага 5, на конце которого закреплена бурильная насадка 6 (фиг. 2) или фильтр 7 (фиг. 3) грунтового насоса 8 (фиг. 1) для разрыхления грунта. Внутри пустотелых корпусов штанги 3 и поворотного рычага 5 проведен гибкий напорный трубопровод 9 (фиг. 4) для подачи сжатого воздуха от его источника 2 в бурильную насадку 6 или фильтр 7 грунтового насоса 8. Гибкий шланг 10 бурильной насадки 6 грунтового насоса 8 для подачи пульпы с рудным материалом подсоединен к накопительной емкости 11 тангенциально для создания в ней завихряющегося потока пульпы с рудным материалом. Гибкий шланг 12 для слива осветленной воды в горную выработку подсоединен к накопительной емкости 11. К накопительной емкости 11 подсоединен также гибкий шланг 13 для подачи пульпы с рудным материалом на последующую обработку в отделитель 14 частиц рудного материала от воды.

Транспортное средство 1 останавливается в определенном месте заполненного водой участка шахты рудного материала, карьера или водоема. Выключается вентилем (не показано) подача сжатого воздуха от источника 2 сжатого воздуха для движения по водной поверхности транспортного средства 1. После подключения к источнику 2 сжатый воздух поступает по гибкому напорному трубопроводу 9, проходящему внутри корпусов пустотелой штанги 3 и пустотелого рычага 5 в фильтр 7 (фиг. 3) или бурильную насадку 6 (фиг. 2) грунтового насоса 8 (фиг. 1) для разрыхления рудного материала. В случае использования транспортного средства 1 только для осушения шахтной выработки или карьера, заполненных водой, используется фильтр 7 (фиг. 3), который надевается на пустотелый корпус рычага 5. В процессе работы грунтового насоса 8 пульпа с рудным материалом по гибкому шлангу 10 подается в накопительную емкость 11 тангенциально для создания в ней завихряющегося потока. В результате тяжелые частицы пульпы за счет центробежных сил прижимаются к стенке накопительной емкости 11 и устремляются к выходному патрубку гибкого шланга13. По выходному гибкому шлангу 13 его патрубка пульпа с тяжелыми частицами подается в отделитель 14 частиц рудного материала от воды. В центральной части емкости 11 вода по гибкому шлангу 12 возвращается в разрабатываемый рудник.

В одном из вариантов подводной добычи рудного материала речь идет о карьерах и шахтах, заполненных водой. При осушении заполненных водой карьера и шахты разведочные скважины показали наличие в обследуемых пространствах воды и льда вперемежку с глиной. В настоящее время руда добывается из трех карьеров. С третьего квартала 2016 года в северо-восточной части карьера Бахмут добыча ведется подземным способом. (https://priamurmedia.ru/news/1708635/)

На месторождении ярко выражена зона окисления. Мощность окисленных руд увеличивается от 8-10 м на западе месторождения до 150-220 м на востоке. Сульфидные минералы в зоне окисления превращены в лимонит, гематит, марказит, пиролюзит, халькозин, ковеллин, скородит, ярозит, лепидокрокит и гидрогетит. Этот процесс привел к высвобождению и укрупнению находящегося в первичных сульфидах золота, причем в рудах значительно увеличивается доля свободного, легко извлекаемого золота. Такие руды становятся легкообогатимыми.

Восточная часть площади перекрыта рыхлыми озерно-аллювиальными отложениями неогена. Весьма перспективными представляются поиски новых рудных тел в восточной части месторождения под рыхлыми отложениями неогена. (Степанов В.А. Золоторудное месторождение «Пионер»: история открытия, геологическое строение и состав руд / В.А. Степанов / Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН г. Петропавловск-Камчатский, РФ. Вестник АмГУ, выпуск 58 91, 2020. С. 58-63)

При разработке собственно продуктивного слоя россыпи используется механическое рыхление с навесным оборудованием. Работы по осушению россыпи - один из важнейших моментов. Они обеспечивают возможность высокопроизводительной работы выемочных машин и предупреждают потери рудного материала и разубоживание. Разработка многолетнемерзлых и сезонномерзлых песков производится путем послойного снятия верхнего оттаявшего слоя.

Эрлифтные снаряды применяются для разработки песчано-гравийных месторождений и россыпей полезных ископаемых, залегающих на глубинах, экономически не выгодных или технически не доступных другими типами плавучих снарядов. Они также могут продуктивно применяться при разработке полезных ископаемых, залегающих на дне глубоких обводненных карьеров и при углублении карьеров, имеющих большие площади водных акваторий, когда неэффективны меры по водоотводу и водопонижению месторождений. Для подъема горной массы со дна водоема используют сжатый воздух, нагнетаемый компрессором (в предлагаемом варианте используется сжатый воздух транспортного средства высокой проходимости) через смеситель. За счет разности давлений данная смесь устремляется к поверхности и увлекает за собой со дна вместе с потоком воды несвязные горные породы, которые, затем направляют в передвижную установку. (Основные типы земснарядов, принцип работы, условия и область их применения. Эрлифтные снаряды. https://dzen.ru/a/YZ3AInUtYgZOpCc4)

Сбор и подача водно-шламовой массы в шламоподъемник может выполняться «пылесосом» Collecting Machine, который оборудован мощной помпой с режуще-всасывающим соплом и соединен с райзером гибким шлангом. При этом «донную» шламовую воду вновь закачивают на глубину. (Глубоководный карьер по добыче алмазов. https://masterok.livejournal.com/2927024.html)

Землесосный способ подразумевает под собой технологию добычи песка, который залегает на дне реки, озера или моря. Песок вместе с водой всасывается специальными насосами, которые называют землесосами. Если же грунт достаточно плотный, то в земснаряд встраивается специальная вращающаяся бурильная насадка (рыхлитель). Она подготавливает дно водоема к всасыванию. (https://dzen.ru/a/XyPYyW36CG1RkzY2)

Моно-рыхлитель DRAGFLOW c режущей головкой бурильной насадки (фиг. 2), работающей в составе единого насосного комплекса с дноуглубительным насосом, обеспечивает выемку тяжёлого песчаного грунта. Способен перекачивать водогрунтовую смесь с твердыми частицами диаметром до 90 мм. (Амфибийные земснаряды от DRAGFLOW https://www.amphibious-dredgers.ru/ekskavator_v_zemsnaryad/amfibijnyj-ekskavator-s-hy85hc-dtm/)

Одной из основных задач является создание передвижных установок для добычи затопленных рудных материалов без завершения добычи. Процесс поделят на две стадии: создание плавучих передвижных установок для добычи в затопленных рудниках возьмет на себя судостроительное предприятие ПАО «Завод «Красное Сормово», а начинку - инженерные решения - продумают ученые Уральского государственного горного университета. Работы запланированы в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (Нацпроект «Наука и университеты». ИИ начнет добывать руду в затопленных уральских шахтах.

https://dzen.ru/news/story/f848ec85-9118-5376-a3a2-fecdf16469fa)

По данным Уральского государственного горного университета, только в нашем регионе более 120 рудников, добывающих медь, золото и полиметаллы, были затоплены без завершения отработки. Так, например, Верхнекамское месторождение потеряло более половины рудников. Горняки склонны считать, что при работе под водой необходимы особенные технологии добычи рудного материала, каких еще нет в стране. Предварительно это будет подвижная установка, оснащенная искусственным интеллектом, способным анализировать процесс, совершать аварийные отключения, предупреждать об опасности и предлагать лучшие решения. Как отметил ректор вуза, Уральского государственного горного университета Алексей Душин, создание специальных лабораторий, оснащенных современным высокотехнологичным оборудованием, а также прорывные разработки по добыче рудного материала позволят вывести горное дело на новый уровень. https://ekuzbass.ru/news/20240329/738095/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop)

В той или иной степени, обводнённость рудников присутствует на любых горных месторождениях, в независимости от фильтрационных свойств породы. Это актуально как для карьерной, так и для шахтной добычи. Бывает, что вода в карьере - это прямо-таки головная боль: сначала её приходится откачивать, а потом только добычные работы вести.

Таким образом, разработанная передвижная установка по добыче рудного материала позволяет перенаправить энергию движения транспортного средства на воздушной подушке в энергию подводной добычи рудного материала и передачи для последующей его переработки. Вторичной задачей разработки является обеспечение мобильности использования данной установки при добыче рудного материала как на обводненных месторождениях, отрабатываемых комбинированным открыто-подземным способом, в частности, при восстановлении аварийно затопленного рудника, так и на речном или морском дне. В результате обеспечивается снижение капитальных затрат на добычу рудного материала.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых, например золота, на дне водоема или при разработке обводненных месторождений твердых полезных ископаемых, отрабатываемых комбинированным открыто-подземным способом, в частности, при восстановлении аварийно затопленного рудника, карьера или шахты. Передвижная установка для подводной добычи рудного материала включает транспортное средство на воздушной подушке, выполненное с возможностью установки на водной поверхности с возможностью передвигаться по ее водной глади над рудным материалом, содержащее источник сжатого воздуха, накопительную емкость с гибкими шлангами, штангу с шарнирно подсоединенным к ней рычагом, на который установлены съемные бурильная насадка или фильтр грунтового насоса, соединенные гибким трубопроводом с источником сжатого воздуха транспортного средства. Гибкий шланг для подачи пульпы с рудным материалом от бурильной насадки или пульпы от фильтра к накопительной емкости транспортного средства вставлен в нее тангенциально. Накопительная емкость снабжена гибким шлангом для слива осветленной воды в разрабатываемую горную выработку и гибким шлангом для подачи обогащенной пульпы с рудным материалом в отделитель частиц рудного материала от воды. Гибкий напорный трубопровод для подачи сжатого воздуха от источника сжатого воздуха в бурильную насадку или фильтр встроен внутри пустотелых корпусов штанги и рычага. Обеспечивается перенаправление энергии движения транспортного средства на воздушной подушке в энергию подводной добычи рудного материала и передача в отделитель частиц рудного материала от воды. 4 ил.

Передвижная установка для подводной добычи рудного материала, включающая транспортное средство на воздушной подушке, выполненное с возможностью установки на водной поверхности с возможностью передвигаться по ее водной глади над рудным материалом, содержащее источник сжатого воздуха, накопительную емкость с гибкими шлангами, штангу с шарнирно подсоединенным к ней рычагом, на который установлены съемные бурильная насадка или фильтр грунтового насоса, соединенные гибким трубопроводом с источником сжатого воздуха транспортного средства, гибкий шланг для подачи пульпы с рудным материалом от бурильной насадки или пульпы от фильтра к накопительной емкости транспортного средства вставлен в нее тангенциально, при этом накопительная емкость снабжена гибким шлангом для слива осветленной воды в разрабатываемую горную выработку и гибким шлангом для подачи обогащенной пульпы с рудным материалом в отделитель частиц рудного материала от воды, причем гибкий напорный трубопровод для подачи сжатого воздуха от источника сжатого воздуха в бурильную насадку или фильтр встроен внутри пустотелых корпусов штанги и рычага.