Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых

 

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. выдачной 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 грапсоставу пород, устройство снабжено патрубком , расположенным между приемной камерой и станиной с зазором и соосно 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 перфорирован1й 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. , отличаю;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.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19)@ ОИ

4(51) Е 21 С 45 00

ГОС)ЯАРСТЕЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 357596 /22-03 (22) 04.04.83 (46) 30.01..85. .Бюл. .М - 4 (72) Д.П. Лобанов, Е.Г. Фонберштейн, Э.И. Черней., H. H. Смирнов, В.В. Петрищев и А,В. !0ройц (71) Московский геологоразведочный институт им, Серro Ордконикидзе (53) 622. 234. 4(088. 8) (56) l Патент С!!!А Р 3841421, кл. 75-212, 974.

2. Патент США У 3360061, кл. 175-324, 1967. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕВА!!ЯННОЙ Г!1ДРОДОБЫИ ПОЛЕЗ!)ЫХ ИС1ОПАЕ%1Х, включающее выдачную колонну, эжекторный рабочий орган с приемной камерой, напорную колонну, жестко соединенную с выдачнай колонной, и станину, установленную соасно с выдачнай колонной> )кестка связанную с HG парной колонной и снабженную трубопроводной разводкой с насадками, отличающееся тем,что,с целью повышения эффективности добычи неодпорадных по прочности и грансоставу пород, устройство снабжено патрубком, расположенным между приемной камерой и сталиной с зазором и саасно с выдачной колонной, при этом патрубок я<естка соединен са станиной и снабжен средством для всасывания транспортирг>вания пульпы, устройство снабжено кольцевой аккумуяирующей емкостью, размещенной íа станине коицентричпо указанному патрубку с возможностью осевога:. еремещения вдоль патрубка, выдачнай и напор ной колонн.

2. Устройство па и. 1, о т л и— ч а ю ц е е с я тем, что верх п и торец внутренней стенки аккумулирующей емкости расположен ниже торца приемной камеры, а верхнии торец внешней стенки указанной емкостй— выше торца приемной камеры.

3. Устройство по и. 1, а т л и— ч а юще е с я тем, что днище аккумулирующей емкости выполнено перфорированным.

5 ° Устройство по и. 1, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта средство для всасывания и транспортирования пульпы выполнена в виде эжектора, рабочая насадка которого сообщена с напорной колонной.

6. Устройство по п. l о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство для всасывания и транспортирования пульпы выполпено в виде фарсунки и воздуха вода.

7. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ с е с я тем, что приемная кам:.р;. э .:екторного рабочего органа вьлалнена в виде полого конуса с вершиной, направленной в сторону патрубка.

8. Устройство па п. 1, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что приемная камера эжектарного рабочего органа выполнена в виде полой призмы с вершиной, направленной в сторону патрубк а.! 1372

Изобретение От11осится к устрой— ствам для гидравлического разрушения горных пород 1 f!X транспортироваI ния и может быть использовано в геоЦж:.ь изобретения — повышение эффективности добычи неоднородных по прочности и грансоставу пород.

По ст а вл е иная цел ь до сти гает ся тем, что устройство дпя скважинной гидр Одобычи полез1ь1х ископаемых, в1олюча1ощее выдачную колонну, эжек— торньп":: рабочий Орган с приемной камерой „напорную коло1111у, жестко соединенную с выданной Ко

50 лонной, и станину, установленную соосно с выдачной колонной, же стКО СВЯ 3 а11(IУЮ С 1< а ПОР гlоп ;ОЛОННО11 Il снабже1-1нx 10 труáo1!ОовОД11ОЙ pазвоцкой с 11аса.,„1<ами, с1габжено патруб ком, расположеннымм между нр11емной камерой

1f (Та1 !!111Oй э а ОПОМ и СОО(.(HO . вы по гни „горной промышленности и строительстве для проведения вертикальных выработок различного назначения (шуфов, стволов, колодцев и т.д.) нри опробовании месторождений, добыче полезных ископаемых иэ продуктивных !О пластов с применением гидромеханизации, (оормировании емкостей подземных хранилищ, подготовке фундаментов водопонижении и т.д, Известно устройство для скважин- 35 ной гидродобычи полезных ископаемых, включа(ощее центральную йапорну(о и выдачну1о колонны, станину, установленную соосно последней, жестко связанную с ней и снабженпую трубопровод- 20 ной разводкой и насадками, сообщенными с напорной колонной (1) .

Известно устройство дпя скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включа1ощее выдачную колонну, эжектор- 25 ныл(рабочий орган с приемной камерой, напорную колонну, жестко соеди нен1(ую с выдач ной колонной, и ст анину, установленную соосно с выдачной колонной, жестко связанную с 30 напорной колонной и снабженную трубопроводной разводкой с насадками f2).

Недостатком данного устройства являетс я то, что при наличии крупных включений в ПОрОдах, например 35 крупных валунов и гальки, и значи— тел ьной глубине проводимой выр аботки требуется большое поперечное сече1в е выдачной колонны, что увеличивает мат ериалоемкость конструкции

И ЕЕ 11ЕС.

04 2 дачной колонной, при этом патрубок жестко соединен со станиной и снабжен средством для всасывания и транспортирования пульпы, при этом устройство снабжено кольцевой аккумулирующей емкостью, размещенной на станине концентрично указанному патрубку с возможностью осевого перемещения вдоль патрубка„выцачной и напорной колонн.

Кроме того, верхний торец внутренней стенки аккумулирующей емкости расположен ниже торца приемной камеры, а верхний торец внешней стенки указанной емкости — выше торца приемной камеры.

Днище аккумулирующей емкости выполнено перфорированнь1м.

Внешняя стенка аккумулирующей емкости выполнена перфорированной, а средство для всасывания и транспортирования пульпы выполнено в виде форсунки и зоздуховода, или в вице эжектора, рабочая насадка которого сообщена с напорной колонной .

Приемная камера эжекторного рабочего органа выполнена в виде полого конуса с вершиной, направленной в сторону патрубка.

Приемная камера эжекторного рабо— чсго органа выполнена в виде полой призмы с вершиной, направленной в сторону патрубка.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальнь1е схемы гидромониторного агрегата во взаимно перпендикуляр— ных вертикальных плоскостях; на фиг. 3 — станина, вид сверху; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 2.

111дромониторный агрегат состоит иэ центральной выдачной колонны 1, эжекторного рабочего органа 2 указанной колонны с приемной камерой

3, напорной колонны 4, станины 5 с трубопроводной разводкой б и насадками 7, патрубка 8 с устройством 9 для всасывания и транспортирования пульпы и аккумуггирующей емкости 10 °

Эжектор11ый рабочий орган 2 расположен пад с аниной 5, а патрубок 8 установлен f" åæäó Основанием станины и приемной камерой 3 соосно с выдачной колонной и с зазором по вертикали между торцом камеры 3 и верхним торцом -атрубка 8, при этом внутренний диаметр последней больше внутреннего диаметра выдачной колонны 1. Лккумулиру1оп1ая емкость 10 установлена на станине концентрично

Устройство работает следующим образом.

При проведении вертикальнои выработки по напорной колонне 4 под давлением от насоса подают воду, которая в насадках 7, формируясь в высоконапсрные струи, размывает породу забоя. Вращением колонн осуществляют круговое разрушение забоя. Размытая порода в виде пульпы засасывается в патрубок 8, транспортируется до эжекторнсго рабочего органа

2 и, поступая в приемную камеру 3, по выдачнсй колонне 1 выдается на поверхность. В сложных горно-геологических условиях при наличии в размываемых породах крупных включений, например валунов или гальки, последние в силу ограниченной площади сечений отверстий приемной камеры 3, минуя ее, отбрасываются потоком в аккуму-. лирующую емкость 10, где и происходит их накопление. 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 1, но которые в силу значительных скоростных потоков над патрубком 8 не попали в приемнуго камеру 3, через перфорации днища или внешней степки снова попадают в забой и далее снова в трубу 8. Крупные конгломераты, которые сначала не были разрушены, но которые обладают способностью со временем разрушаться в присутствии влаги, размокая в аккумулирующей емкости, разрушаготся и через перфорацию снова оказь1в1отся в забое. Зггачительиый скоростной подпор потоков пульпы над выходным отверстием патрубка

8 способствует дроблению фракций о внешнюю стенку приемной камеры, ко- . тора.,;-эгставливается из износоустай итого мат риала, предотвращает забивку отверстий камеры, а также способствует более эффективной работе эжектсрного рабочего органа 2.

При работе агрегата уровень жидкости в выработке должен быть выше приемной камеры эжекторногс рабочего органа, в этом случае режим работы устройства будет оптимальггым. Однако и внезапное падение уровня не повлеИ чет за собой серьезных последствий.в силу непрерывного поступления пульпы из трубы 8. В ряде случаев целесообразно применить аэрлифтную

3 1137204 4 трубе 8 и с возможностью ее осевого перемещения вдоль выдачной и напорной колонн. Патрубок 8 жестко связан со станиной 5, с которой жестко связана напорная колонна 4 посредством разводки 11, а напорная колонна в свою очередь жестко связана с выдачной колонной. Насадки 7 сообщены с напорной колонной посредством разводок б и 11, при этом в центральной 1п 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 аккумулирующсй емкости 10. Днище аккумулирующей емкости, а также ее внешняя стенка могут быть выполнены перфорированными, при этом верхний торец внутренней стенки этой емкости по вертикали расположен ниже торца камеры 3, а.верхний торец внешней стенки — выше указанного торца камеры 3. Аккумулирующая емкость

1О снабжена крюкагы 13, на которых закреплены канаты лебедки, расположенной на поверхности. Устройство

9 для всасывания и транспортирования пульпы может быть выполнено в виде эжектора с насадками 14; раст оложен30 ными в «вишней части патрубка 8 и сообщенными либо с коллектором 12, либо с трубопровоцом, сообщающим насадки с дополнительной напорной колонной, по которой подается напорный рабочий агент независимо от его 35 подачи по напорной колонне 4. Зжекторный рабочий орган 2 также может быть сообщен либо с напорной колонной 4, либо с укаэанной дополнительной колонной; В другом варианте устройство 9 может быть выполнено в виде форсунок 15, сообщенных с. воздуховодом 16, который жестко связан с напорной или выдачной колоннами. Возможен также и комбинирован. ный вариант выполнения устройства 9, т.е. оно может включать и эжектор, и воздушные форсунки. Приемная камера 3 выполнена в виде полого конуса тадж призмы с вершиной, направленной в сторону патрубка 8, а напорная колонна 4 может быть снабжена насадкой 17, расположенной вьш.е эжекторнаго рабочего органа 2. Одна из колони (выдачная или напорная ) в за- висимости от их взаимного расположения может быть снабжена направляющими 18.

1137204 систему подъема„при этом воздух по воэдуховоду 16 под давлением подают в форсунки 15, из которых он выходит в патрубок 8, формируя восходящие скоростные потоки. Однако, с другой 5 стороны, дпя обеспечения более активного режима всасывания, особенно при наличии включений значительной крупности, возможна подача жидкости под давлением через насадки 14 !б эжектора патрубка 8. Особенно эффективное всасывание и транспортирование имеет место при комбинации гидроэлеваторного и эрлифтного подъема в патрубке. Благодаря этой комбинации появляется возможность подъема фракций большой гидравлической крупности, которые со временем накапливаются в аккумулирующей емкости.

Указанную емкость можно поднимать на поверхность без остановки работы гидромониторного агрегата, так как 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 направления негабаритов в аккумулирующую емкость она выполнена в виде полого конуса или пирамиды. Для предотвращения попадания крупных фракций между внешней стенкой аккумулирующей емкости и стенкой выработки верхний торец указанной внешней стенки расположен выше приемной камеры 3.

Таким образом, в забойной части выработки формируется общее замкнутое циркуляционное движение жидкости: в центральной части выработки— вверх, а по периферии — вниз. Данная циркуляция также способствует всасыванию и подъему крупных фракций °

При использовании в устройстве двух напорных колонн появляется возможность подачи к насадкам жидкости под высоким давлением и с умеренным расходом, а к эжекторам патрубка и выдачной колонны — под низким давлением и с большим расходом.

Прн необходимости размыва камеры в стенках выработки дросселем перекрывают разводку !1 и открывают входное отверстие насадки 17, при этом струя, формируемая насадкой, размывает породы 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 материалоемкость агрегата при его работе в сложных горно-геологических условиях, повысить надежность и эффективность, а также расширить область применения гидромеханизации.

1137204

1137204

I I 37204

Составитель Д. Впак

Редактор М. Дылын Техред А.Бабинец Корректор В. Бутяга

Заказ l0486/23 Тираж 482 Подписное

ВНИКНИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

II3О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4