Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых Советский патент 1985 года по МПК E21C45/00 

Изобрете аде относится к устройствам для гидравлического разрушения ГОР5ШХ пород и их траислортиров ния н может быть использовано в гео .гогии,, горной пpo ышлeниocти и стро ятельстве для проведения вертикальн выработок различного назначения (шу фов, стволов, колодцев и т.д.1 при опробовании месторождений, добыче полезных ископаемых из продуктивных пластов с примеиеииек гидромеханизации, форьшровании емкостей подзем ных хранилищ, подготовке фундаменто водопошджении и т.д. Известно устройство для скважин- ной гидродобычи полезных ископаемых включающее центральную напорпуго и в дачную колонны, станину, установлен ную сооспо последней, жестко связан ную с ней и снабженную трубопроводной разводкой и насадками, сорбщенными с напорной колонной ij . Известно устройство для скваясинн гидродобычи полезньтх ископаем1 1х, вютючшощее выдачную колонну, эжекто ньй рабочий орган с приемной камерой, напорную колонну, жестко соед1-1пенную с выдачной колонной, и ста нину, установленную соосно с выдачной колонной, жестко связаш ую с напорной колонной и снабженную трубопроводной разводкой с насадкам Недостатком данного устройства является то, что при наличии крупных вкпючений в породах, например крупных валунов н гапыш, и значительной глубине проводимой выработки требуется большое поперечное сечегше выдачной колонны, что увеличи вает материалоемкость конструкции и ее вес. Цел.Ь изобрете-ия - повышение эффективности доб1,чн неоднородных по прочности и грансоставу пород. Поставленная 1дель достигается тем, что устройство для скважинной гидродобычи полез15ых vicKonaeNbix, вютючшощее выдачную колонну, эжекToptibiu рабоч 1й орган с приемной камерой,, напорную колО1П у, жест ко соединенную с выдачной коЛОННО. станину, установленную соосно с выдачной колопнои, жес ко связа пгую с напорной колонной и снабженную трубопроводной разводкюГ с насадками, снабже}ю патрубком, ря положенпым между приемно)/ камерой п с закором и соосно с выдачной к« понной, при этом патрубок жестко соединен со станиной и снабжен средством для всасывания и транспортирования пульпы, при зтом устройство снабжено кольцевой аккумулирующей емкостью, размещенной на станине концентрично указанному патрубку с возможностью осевого перемещения вдоль патрубка, выдачной и напорной колонн. Кроме того, верхний торец внутренней стенки аккумулирующей емкости расположен ниже торца приемной камеры, а верхний торец- внешней стенки указанной емкости - вьше торца приемной камеры. Днище аккумулирующей емкости вы- полнецо перфорированным. Внешняя стенка аккумулирующей егжости выполнена перфориррванной, а средство для всасывания и транспортирования пульпы выполнено в виде форсунки и воздуховода, или в виде зжектора, рабочая насадка которого сообщена с напорной колонной. Приемная камера эжекторного рабочего органа выполнена в виде полого конуса с вершино, направленной в сторону патрубка. Приемная камера эжекторного рабочего органа выполнена в виде полой призмы с вершиной, направленной в сторону патрубка. На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы гидромониторного агрегата во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях; на фиг. 3 - станина, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2. Гидромониторный агрегат состоит из центральной выдачной колонны 1, зжекторного рабочего органа 2 указанной колонны с приемной камерой 3, напорной колонны 4, ста1шны 5 с трубопроводной разводкой 6 и насадками 7, патрубка 8 с устройством 9 для всасывания и транспортирования пулыш и аккумулирующей, емкости 10. Эжекторный рабочий орган 2 расположен над станиной 5, а патрубок 8 установлен между основаш1ем станины и приемной камерой 3 соосно с выдач- ной колонной и с зазором по вертикали между торцом камеры 3 и верхним торцом -атрубка 8, при этом внутрен шй диаметр последней больше внутреннего До5аметра выдачной колонны . Аккум /лирующая емкость 10 установлена на станине ко1гцея- рично

31

трубе 8 и с возможностью ее осевого перемещения вдоль выдачной и напорной колонн. Патрубок 8 жестко связан со станиной 5, с которой жестко свя- зана напорная колонна 4 посредствомразводки 11, а напорная колонна в свою очередь жестко связана .с вьщач- ной колонной. Насадки 7 сообщены с напорной колонной посредством разводок 6 и 11, при этом в центральной части станины-. 5 концентрично патрубку 8 может быть установлен коллектор 12, сообщающий разводку 6 и 11, которая расположена в зазоре или пазах между стенкой трубы 8 и внутренней стенкой аккумулирующей емкости 10. Днище аккумулирующей емкости, а также ее внешняя стенка MorsT быть выполнезы перфорированрыми, при этом верхний торец внутренней стенки этой емкости по вертикали располоясен ниже торца камеры 3, а -верхний торец внешней стенки вьше указанного торца камеры 3. Аккумулирующая емкость 10 снабжена крюкают 13, на которых закреплены канаты лебедки, расположенной на поверхности. Устройство 9 для всасывания и транспортирования nyjibiifci может быть выполнено в виде эжектора с насадкам 14, расположенными в ш-ганей части патрубка 8 и со- общеинымн либо с коллектором 12, либо с трубопроводом, сообщающим пасадки с дополнительной напорной колонной, по которой подается напорный рабочий агент независимо от его подачи по напорной колонне 4. Эжек- торный орган 2 также может быть сообщен либо с напорной колонной 4, либо с указанной дополга-гтель- ной колонной .Вдругом варианте устройство 9 может быть выполнено в виде форсунок 15, сообщенных с.воз;0ховодом 16, который жестко связан с напорной или вьщачной колоннаад. Возможен также и комбинированный вариант вяполиения устройства 9, т.е. оно может включать и эжектор, и воздушные форсунки. Приемная камера 3 выполнена в виде полого конуса или. призмы с вершиной, направленной в сторону патрубка 8, а напорная колонна 4 может быть снабжена насадкой 1, расположенной выше эжекторного рабочего органа 2. Одна из колонн ( выдачнс1я или напорная j в зависимости от их взаимного расположения может быть снабжена напранпякгщнми 18.

72044

Устройство работает следующим образом.

При проведениивертикальной выработки по напорной колонне 4 под давлением от насоса подают воду, которая в насадках 7, формируясь в высоконапор1тае струи, размывает породу забоя. Вращением колонн осуществляют круговое разрущеш1е забоя. Раз-

jg мытая порода в виде пульпы засасывается в патрубок 8, транспортируется до эжекторного рабочего органа 2 и, поступая в приемную камеру 3, по выдачной колонне 1 вьщается на по., верхиость. В сложных горно-геологических условиях при наличии в размываемых породах крупных включений, например валунов или гальки, послед1ше в силу огра шченной площади сечешш

«« отверстий приемной камеры 3, минуя ее, отбрасываются потоком в аккуму-. лирующую емкость 10, где и происходит их. накош1еш1е. Площадь отверстий перфорации днища и внешней стенки

, емкости 10 принимают равной площади отверстий приемной камеры 3. Благодаря этому фракции, которые возможно транспортировать по выдачной колонне , но -которые в силу значительных скоростных потоков над патрубком 8 не попали в приемщпо камеру 3, через перфорации днища гши внешней стенкиснова попадают в забой и дачее снова в трубу 8. Крупные конгломераты, которые сначала не были разрушены, но

5 которые обладают способностью со временем разрушаться в присутствии влаги, размокая в аккумулирующей емкости, разрушается и через перфорацию снова оказываются в забое. Значитель-

ный скоростной подпор потоков тгупъ пы над выходным отверстием патрубка 8 способствует дроблению фракций о зкешнюю стенку приемной камеры, ко- Top;ii -.зготанливается из износоустойчнвого материала, предотвращает

забив су отверстий камеры, а также способствует более эф(|)ективной рабо- те эжекторного рабочего органа 2. При работе агрегата уровень жидкости

в выработке должен быть вьшге приемной камеры эжекторного рабочего органа, в этом случае режим работы устройства будет оптимальным. Однако и внезапное падение уровня не повлечет за собой серьез й1х последствий в силу непрерывного поступления пульпы из трубы 8. В ряде случаев целесообразно применить аэрлифтную s CHCTeMjr подъема, при этом воздух по эоэдухоаоду 16 под давпе11ием подают в форсунки 15, из которых он выходит в патрубок 8, форьгируя восходящи скоростные noTOJCH. Однако, с другой стороны, для обеспечения более актив ного режима нсасывакия, особенно при наличии включений значительной крупности, возможна подача жидкости под давле шем через насадки 14 эжектора патрубка 8. Особенно эффективное всасывание и транспортироваmie имеет место при комбинации гидроэлеваторного и эрлифтного подъема в патрубке. Благодаря этой комбинации появляется возможность подъема фрагадий большой гидравлической крупности, которые со временем накапливаются в ак1сумулирующей емкости. Указанную емкость можно поднимать на поверхность без останов1ш работы гидромониторного агрегата, так кик эта емкость свободно установлена На станине 5. С помощью лебедки и тросов, закрепленных на крюках 13, происходит передвижение емкости по направляющим 18. На поверхности осуществляют разгрузку негабаритных фракций, а емкость возвращают в исходное положение. Для меньшего износа приемной камеры 3 и плавного направлени негабаритов в аккумулирующую емкость она выполнена в виде полого конуса или пирамида. Для предотвращения попада1шя крупных фракций между внещ ней стенкой аккумулирующей емкости 4 и стенкой выработки верхний торец указанной внешней стенки расположен выше приемной камеры 3. TaicHM образом, в забойной части выработки фор№1руется общее замкнутое циркуляционное движение жидкости: я центральной части выработки вверх, а по периферии - вниз. Данная циркуляция также способствует всасыванию и подьему крупных фракций . При использовании в устройстве двух напорных колонн появляется возможность подачи к насадкам жидкости под высоким давленнем и с умеренный расходом, а к эжекторам патрубка и выдачной колонны - под низким давле1шем и с большим расходом. При необходимости размыва камеры в стенках выработки дросселем перекрывают разводку 11 и открывают входное отверстие насадки 17, при этом струя, формируемая насадкой, размывает порода камеры, которые выносятся в аккумулирующую емкость, .где накапливаются негабариты, а рядовая часть породы транспортируется эжекторным рабочим органом 2. Предложенное устройство позволяет существенно снизить энерго- и мате-риалоемкость агрегата при его работе в сложных горно-геологических условиях, повысить надежность и эффективность, а также расширить область применения гидромеханизации.

4

/a

.

0

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКВАЖИННОЙ ГИДРОДОШОД ПОЛЕЗШХ ИСКОПАЕШХ, включающее выдачную колонну, эжекторИый рабочий орган с приемной камерой, напорную колон-ну, жестко соединенную с выдачной колонной, и станину, установленную соосно с. выдач- ной колонной, жестко связанную с напорной колонной и снаб гсешгую трубопроводной разводкой с насадками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности добычи неоднородных по прочности и грапсос- таву пород, устройство снабжено патрубком, расположенным между приемной камерой и станиной с зазором и со- осно с выдачной коло1шой, прн этом патрубок жестко соединен со станиной и снабжен средством для всасывания траиспорткрования пульпы устройство снабжено кольцевой аккумуниругощей емкостью, размещённой на ставшие ко1щентрич ю указанному патрубку с возможностью осевого .иеремещезшя вдоль патрубка, выдачной и напорной колонн. 2.Устройство по п. , отличающееся тем, что верхш1Й торец внутренней стенки аккумулирующей емкости расположен ниже торца приемной камеры, а верхний торец внешней стенки указанной емкости выше торца приемное камеры. 3.Устройство по п. I, о т л и - чающееся тем, что днище аккумулирующей емкости выполнено пер- форирован1й м. 5.Устройство по п. ), отличающееся тем, что средство I для всасывашш и транспортирования пульпы выполнено в виде эжектора, рабочая насадка которого сообщена с напорной колонной. 6.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для всасывания и транспортнровагшя пульпы выполиано в виде форсунки и воздуховода. 7.Устройство по п. , отли- чаю;дсэси тем, что приемная СО камгг-; эчсекторного рабочего органа k) эьгполнена в виде полого коггуса с верш ной, направленной в сторону патрубка. . 8.Устройство по п. i, о т л и - ч ающе еся тем, что приемная камера эжекторного рабочего органа выполнена в виде полой призмы с вершиной, направленной в сторону патрубка.

L

//

Фие.З

10

ФигЛ.