Гидромониторный агрегат Советский патент 1985 года по МПК E21C45/00 

1 Изобретение относится к горному делу и геологии и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных ископаемых, опробовании продуктивных горизонтов и проведении вертикальных выработок. Известен гидромониторный агрегат, содержащий гидромониторную колонну, пульповьщачнуго колонну с гидроэлеватором, размывающую и гидроэлеваторную насадки, сообщенные с гидромониторной колонной, и торцовый буровой орган QI J. Однако при осуществлении быровых операций необходимо вращение става агрегата со значительной окружной скоростью, а при операциях по размыву камеры скорость вращения агрегата существенно уменьшается, в связи с чем осуществлять эффективно одновременные размьт камеры и бурение невозможно. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидромониторный агрегат, содержащий пульповыдачную колонну с гидроэлеватором, снабженным насадкой, камерой смешения и приемной камерой с перфорированной стенкой, буровую колонну, установленную с возможностью вращения относительно пульповыдачной, и гидромонитор с насадкой, сообщенный с буровой колонной. Конструкция агрегата позволяет осуществить одновременно бурение и размыв пород в оптимальных режимах каждого процесса 2. Однако известное устройство характеризуется значительной металлоемкостью из-за наличия помимо гидромониторной и пульповыдачной колонн буровой колонны. Это существенно усложня ет конструкцию наземного комплекса обо рудования, а также управление работой агрегата,Кроме того,в устройстве преду сматривается ввод напорного агрегата п буровой и гидромониторной колоннам, что приводит к увеличению энергозатрат. Цель изобретения - упрощение управления работой агрегата, снижение его металлоемкости и энергоемкости, повышение эффективности,гидротранспортирования при увеличении глубины отработки. Поставленная цель достигается тем что гидромониторный агрегат, содержа щий пульповьщачную колонку с гидроэлеватором, снабженным насадкой, ка392мерой смешения и приемной камерой с перфорированной стенкой, буровую колонну, установленную с возможностью вращения относительно пульповыдачной, и гидpo oнитop с насадкой, снабжен коллектором, расположенным у торца пульповыдачной колонны и жестко соединенным с последней, а буровая колонна установлена внутри коллектора с возможностью вращения относительно последнего, при этом коллектор сообщен с буровой колонной и насадками гидромонитора и гидроэлеватора. Кроме того, коллектор выполнен в виде камеры со всасом, напорным отводом и по меньшей мере одним насосным рабочим органом, установленным в камере соосно с буровой колонной и жестко соединенным с ней, при этом буровая колонна сообща на со всасом камеры,а насадки - с напорным отводом. Буровая колонна снабжена по меньшей мере одним дополннтельньм насосным рабочим органом, жестко соединенным с буровой колонной и расположенным в пульповыдачной колонне. На фиг.1 и 2 представлены принципиальные схемы вариантов выполнения предлагаемого устройства. Гидромониторньш агрегат содержит пульповыдачную колонну 1 с гидроэлеватором, снабженным насадкой 2, камерой 3 смешения и приемной камерой с перфорированной стенкой 4, буровую колонну 5 с буровым исполнительным органом 6, гидромонитор 7с насадкой 8, коллектор 9. Агрегат также может содержать насосный рабочий орган 10 в коллекторе и насосный рабочий орган 11 в пульповыдачной колонне. Коллектор 9 расположен у торца пульповьдачной колонны 1 и жестко соединен с ней, а буровая колонна 5 пропущена через коллектор с возможностью по меньшей мере вращения относительно последнего. Указанное вращение обеспечивается с помощью подшипников 12. Для герметизации коллектора установлены сальниковые уплотнения 13. В стенке буровой колонны 5 выполнены отверстия, с помощью которых колонна сообщается с коллектором, который в свою очередь сообщен патрубками с насадкой 8 гидромонитора 7 и насадкой 2 гидроэлеватора. Коллектор также может быть выполнен в виде камеры со В|Сасом 14, напорным отводом 15 и по меньшей мере одним насосньм рабочим органом 10, установленным в камере соосно с буровой колонной и жестко соединенным с ней. Камера может быт вьшолнена по типу центробежного насоса, тогда насосный рабочий орган вьтолнен в виде колеса. Всас 14 камеры сообщен с буровой колонной через отверстия в стенке последней, а напорный отвод 15 камеры - с гидроэлеваторной и гидромониторной насад ками. В том случае, когда уровая колонна установлена в пульповьщачной, первая может быть снабжена дополнительным насосным рабочим органом 11, жестко соединенным с бу ровой колонной и расположенным в пульповьщачной. В качестве рабочего органа может быть использован конструктивно усиленный шнек. Буровая колонна может быть расположена внутри пульповыпачной, однако это не обязательно, так как указанные колонны могут быть расположены одна параллельно другой. Буровая колонна может быть также пропущена и через гидроэлеваторную насадку 2, при этом желательно, чтобы срез насадки был расположен ниже или на уровне нижних окон приемной камеры гидроэлеватора. Устройство работает следующим об разом. При отработке или опробовании мощной залежки полезного ископаемого слоя сверху вниз по вращающейся с большой окружной скоростью в буровую колонну 5 под давлением подают воду, при этом осуществляют буре ние опережающей скважины 16, вынос породы из которой осуществляется восходящими потоками, образованными истечением из насадки в бурово исполнительном органе 6. Из буровой колонны 5 через отверстия жидкость попадает в коллектор 9 и далее в ги ромониторную 8 и гидроэлеваторную 2 насадки. С,помощью струи воды, сфчТ мированной в гидромониторной насаяке, осуществляется размыв породы. Н том случае, если в гидромониторе при менена круговая насадка, нет необходимости во вращении пульповыдачной колонны. Пульпа самотеком поступает к приемным окнам приемной камеры гидроэлеватора, а за счет разрежения, создаваемого струей воды, сформированной в гидроэлеваторной насадке, засасывается в камеру смешения и далее tio пульповьщачной колонне поступает на поверхность. В том случае, когда в коллекторе установлен насосный рабочий орган, отпадает необходимость подавать в буровую колонну воду под давлением. Вода засасывается через всас 14 с помощью колеса, вращающегося с большой скоростью, и под напором выводится в отвод 15 и далее к насадкам. При значительной глубине отработки для повышения эффективности гидротранспортирования используют нясосные рабочие органы 11, расположенные в пульповьщачной колонне. По сравнению с известным предлагаемое устройство при той же эффективности характеризуется значительно меньшей металлоемкостью в силу отсутствия напорной гидромониторной колонны и использования в качестге нее буровой колонны. Оно конструктивно проще и, как следствие этого надежней и удобней в управлении, а с применением насосных рабочих органов существенно снижаются энергозатраты на размыв и гидротранспортирование пород в силу того, что для создания напора воды и пульпы используется вращение буровой колонны, и отпадает необходимость в применении мощного HatocHoro оборудования. Применение изобретения при опробовании рассыпных месторождений повьшшет эффективность и представительность опробования.

Фиг.1

Фм.2

1. ГИЛРШОНИТОРНЫЙ АГРЕГАТ, соде{якавр1й пульповыдачную колонну с гидроэлеватором, снабженным насадкой, камерой смешения и приемной камерой с перфорированной стенкой, буровую колонну, установленную с возможностью вращения относительно пульповыдачной, и гидромонитор с насадкой, отличающийся тем, что,с целью упрощения управления работой агрегата, а также снижения его металлоемкости я энергоемкости, он снабжен коллектором, расположенным у торца пульповьдачной колонны и жестко соединенным с последней, а буровая колонна установлена внутри коллектора с возможностью вращения относительно последнего, при этом коллектор сообщен с буровой колонной и насадками гидромонитора и гидроэлеватора. 2.Агрегат поп,1, отличающийся тем, что коллектор выполнен в виде камеры со всасом, напорным отводом и по меньшей мере одним насосным рабочим органом, установленньм в камере соосно с буровой колонной и жестко соединенным с ней при этом буровая колонна сообщена со всасом камеры, а йасадки - с напорным отводом 3.Агрегат по п,1,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повы- Ь шения эффективности гидротранспортирования при увеличении глубины отработки, буровая колонна снабжена по меньшей мере одним дополнительным СП насосньм рабочим органом, жестко соединенным с буровой колонной и расю положемным в пульповьдачной колонне. САЭ СО