Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к устройствам для скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Изобретение также применяется при гидродобыче полезных ископаемых из погребенных многолетнемерзлых россыпей. Задачей изобретения является повышение эффективности скважинной гидродобычи полезных ископаемых за счет обеспечения возможности последовательного монтажа и демонтажа технологических колонн устройства в добычной скважине и размыва полезного ископаемого в зоне всасывания при его подъеме на поверхность. Также задачей изобретения является повышение эффективности оттаивания погребенных многолетнемерзлых россыпей. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает в себя соосно установленные внешнюю 1, промежуточную 6 и центральную 5 трубы, концы которых находятся на разных уровнях, в нижней части внешней трубы 1 выполнено седло 3 с гидромониторными насадками 4, расположенными под уровнем нижнего конца центральной трубы 5, в нижней части промежуточной трубы 6 выполнены седло 8 и конический упор 9 с возможностью опоры последнего на седло 3 внешней трубы 1, нижняя часть центральной трубы 5 снабжена коническим упором 7 с возможностью его опоры на седло 8 промежуточной трубы 6, при этом промежуточная 6 и центральная 5 трубы сообщены между собой. В другом варианте устройства внешняя труба 1 снабжена теплоизолирующим слоем 2. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и, в частности, к устройствам для скважинной гидродобычи полезных ископаемых.

Известно устройство для скважинной гидродобычи, состоящее из соосно расположенных внешней, промежуточной и центральной труб, нижние торцы которых находятся на разных уровнях, при этом центральная и промежуточная трубы жестко связаны между собой [1].

Недостатком этого устройства является необходимость одновременного монтажа в скважине промежуточной и центральной труб, что увеличивает вес элементов монтируемого оборудования и предполагает использование механизмов большой грузоподъемности.

Известно также устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых из мерзлых погребенных россыпей, состоящее из соосно расположенных внешней, промежуточной и центральной труб, нижние торцы которых находятся на разных уровнях [2].

Недостатки этого устройства заключаются в том, что внешняя и внутренняя трубы в нижней части не зафиксированы относительно друг друга, а большие зазоры между трубами не позволяют создавать поток воды для взвешивания полезного ископаемого в зоне грунтозабора.

Решаемая задача заключается в повышении эффективности скважинной гидродобычи полезных ископаемых за счет обеспечения возможности последовательного монтажа и демонтажа технологических колонн устройства в добычной скважине и размыва полезного ископаемого в зоне всасывания при его подъеме на поверхность.

В результате решения этой задачи при добыче полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи производимые последовательные монтаж и демонтаж технологических колонн устройства дают возможность использования подъемных механизмов меньшей грузоподъемностью, размыв полезного ископаемого осуществляется в зоне всасывания при его подъеме на поверхность, увеличивается плотность поднимаемой пульпы и, как следствие, повышается производительность работы заявляемого устройства, а также снижаются энергозатраты и расход подаваемого воздуха.

Указанный технический результат достигается с применением устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, состоящего из соосно расположенных внешней, промежуточной и центральной труб, концы которых расположены на разных уровнях. Согласно предлагаемому устройству в нижней части внешней трубы выполнено седло с гидромониторными насадками, расположенными под уровнем нижнего конца центральной трубы, в нижней части промежуточной трубы выполнены седло и конический упор с возможностью опоры последнего на седло внешней трубы, а нижняя часть центральной трубы снабжена коническим упором с возможностью его опоры на седло промежуточной трубы, при этом промежуточная и центральная трубы сообщены между собой.

Другое отличие устройства заключается в том, что при гидродобыче полезных ископаемых из погребенных многолетнемерзлых россыпей внешняя труба снабжена теплоизолирующим слоем.

Выполнение в нижней части внешней трубы седла с гидромониторными насадками обеспечивает подачу воды в гидродобычную скважину под уровень нижнего конца центральной трубы и взвешивание полезного ископаемого в зоне всасывания, что позволяет увеличить плотность поднимаемой на поверхность пульпы и производительность работы устройства, а также снизить энергозатраты и расход подаваемого воздуха.

Выполнение в нижней части промежуточной трубы конического упора создает возможность опоры этой трубы на седло внешней трубы при монтаже труб в гидродобычной скважине. Это позволяет последовательно выполнять монтаж сначала внешней, а затем промежуточной труб, существенно снизив при этом вес поднимаемых конструкций.

Выполнение в нижней части центральной трубы конического упора создает возможность опоры этой трубы на седло промежуточной трубы при монтаже труб в скважине и зафиксировать уровень ввода воздуха в центральную трубу относительно всасывающего нижнего конца центральной трубы, а также позволяет производить монтаж центральной трубы после монтажа промежуточной и внешней труб.

Сообщенные промежуточная и центральная трубы обеспечивают ввод воздуха в центральную трубу и работу эрлифта.

Теплоизолирующий слой внешней трубы необходим для подачи подогретой воды через гидромониторные насадки под уровень нижнего конца центральной трубы без тепловых потерь и повышает эффективность оттаивания погребенных многолетнемерзлых россыпей.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется изображениями, представленными на фиг.1 и 2.

На фиг.1 показан общий вид устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых.

На фиг.2 - фрагмент А в разрезе устройства на фиг.1 в виде опирающегося конического упора промежуточной трубы на седло внешней трубы.

Устройство, изображенное на фиг.1 и 2, включает внешнюю трубу 1 с теплоизолирующим слоем 2, в нижней части которой выполнено седло 3 с гидромониторными насадками 4, расположенными под уровнем нижнего конца центральной трубы 5 для подачи воды в гидродобычную скважину под этот уровень и взвешивания полезного ископаемого в зоне всасывания. При этом увеличиваются плотность поднимаемой на поверхность земли пульпы и производительность работы устройства, а также снижаются энергозатраты и расход подаваемого воздуха.

Внутри внешней трубы 1 соосно расположены промежуточная 6 и центральная 5 трубы, сообщающиеся между собой в нижней части. Верхние и нижние концы внешней 1, промежуточной 6 и центральной 5 труб расположены на разных уровнях так, чтобы верхний и нижний концы центральной трубы 5 располагались соответственно выше и ниже соответствующих концов промежуточной 6 и внешней 1 труб. На нижнем конце центральной трубы 5 выполнен конический упор 7, взаимодействующий с седлом 8 промежуточной трубы 6, что создает возможность опоры конического упора 7 центральной трубы 5 на седло 8 промежуточной трубы 6 при монтаже труб в гидродобычной скважине, зафиксировать уровень ввода воздуха в центральную трубу 5 относительно всасывающего нижнего конца этой трубы, а также производить монтаж центральной трубы 5 после монтажа промежуточной 6 и внешней 1 труб.

В нижней части промежуточной трубы 6 последовательно относительно ее седла 8 выполнен конический упор 9, взаимодействующий с седлом 3 внешней трубы 1.

В центральной трубе 5 выполнены отверстия 10 для ввода воздуха из промежуточной трубы 6 в центральную трубу 5 для осуществления процесса эрлифтирования.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При разработке полезных ископаемых, например песка, с поверхности земли бурят скважину (на фигуре не показана), в которую монтируется устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Для этого сначала опускают внешнюю трубу 1 с теплоизолирующим слоем 2 и седлом 3 с гидромониторными насадками 4. Во внешнюю трубу 1 опускают промежуточную трубу 6 до взаимодействия ее конического упора 9 с седлом 3 внешней трубы 1. Затем в промежуточную трубу 6 опускают центральную трубу 5 до взаимодействия ее конического упора 7 с седлом 8 промежуточной трубы 6. При этом фиксируется уровень ввода воздуха в центральную трубу 5 относительно всасывающего нижнего конца центральной трубы 5.

Внешнюю трубу 1 на поверхности соединяют с трубопроводом, идущим от насоса (на фиг. не показаны), а промежуточную трубу 6 соединяют с трубопроводом, идущим от компрессора (на фиг. не показаны). При подаче воды во внешнюю трубу 1 вода выходит через гидромониторные насадки 4 в виде струй, которые размывают песок в зоне, расположенной под уровнем нижнего конца центральной трубы 5. При этом происходит взвешивание полезного ископаемого в зоне всасывания и одновременно увеличивается плотность поднимаемой на поверхность земли пульпы, за счет чего возрастает производительность работы устройства, снижаются энергозатраты и расход подаваемого воздуха.

Одновременно с подачей воды по внешней трубе 1 через промежуточную трубу 6 от компрессора нагнетается сжатый воздух, который поступает в центральную трубу 5 через отверстия 10, в результате чего образуется гидросмесь из песка воды и воздуха, которая поднимается по центральной трубе 5 на поверхность земли и таким образом производится эрлифтирование.

При гидродобыче полезных ископаемых из погребенных многолетнемерзлых россыпей подогретая вода подается во внешнюю трубу 1, снабженную теплоизолирующим слоем 2, с целью оттаивания погребенных многолетнемерзлых россыпей и дальнейшего эрлифтирования, что позволяет осуществлять подачу подогретой воды через гидромониторные насадки под уровень нижнего конца центральной трубы 5 без тепловых потерь.

Источники информации

1. Аренс В.Ж., Брюховецкий О.С., Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча. Учебное пособие. М., МГРА, 1995, с.64.

2. Аренс В.Ж., Брюховецкий О.С., Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча. Учебное пособие. М., МГРА, 1995, с.26.

1. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее соосно установленные внешнюю, промежуточную и центральную трубы, концы которых находятся на разных уровнях, отличающееся тем, что в нижней части внешней трубы выполнено седло с гидромониторными насадками, расположенными под уровнем нижнего конца центральной трубы, в нижней части промежуточной трубы выполнены седло и конический упор с возможностью опоры последнего на седло внешней трубы, нижняя часть центральной трубы снабжена коническим упором с возможностью его опоры на седло промежуточной трубы, при этом промежуточная и центральная трубы сообщены между собой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при гидродобыче полезных ископаемых из погребенных многолетнемерзлых россыпей внешняя труба снабжена теплоизолирующим слоем.