Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа

Авторы патента:

E21C50/00 - Подводная добыча полезных ископаемых, не отнесенная к другим рубрикам (землесосные драги и их конструктивные элементы E02F 3/88; оборудование для перемещения или сортировки разрабатываемого материала E02F 7/00; черпаки G01N 1/12)

Владельцы патента RU 2526444:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Технический результат заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении энергетических затрат, а также затрат средств на подъем полезного ископаемого со дна морей и океанов, кроме того обеспечивается минимальное загрязнение окружающей среды. Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента. Устройство дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба. Полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией. На уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками. Верхние части стоек раструба также снабжены заглушками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа.

Известно устройство для подводной разработки несвязных пород, включающее земснаряд с напорным трубопроводом, концы которого расположены на дне водоема, и хладоагрегат для подачи хладагента в напорный трубопровод, дополнительно снабженным накопительным контейнером, заключенного в сферический купол и снабженного нагревательным элементом по ширине контейнера, где происходят оттаивание грунтоледяных тел и оседание грунта в накопительном контейнере, по мере его наполнения устройство поднимают по транспортирующему тросу на поверхность водоема. Напорный трубопровод расположен радиально, по всему периметру сферического купола (RU 74663 U1, МПК E21C 50/00 от 06.02.2008, опубликовано 10.07.2008).

Недостатками устройства являются затраты времени и материальных средств на грузовые операции, связанные с поднятием всего устройства со дна, цикличность процесса выемки, что приводит к снижению производительности, а также затруднение подъема устройства при наличии волн на поверхности воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых и трубопровода для подачи хладагента, при этом транспортировочная труба для подачи полезных ископаемых в нижней части выполнена с раструбом, а остальная его часть помещена в полую трубу и расположена соосно с ней, при этом трубопровод для подачи хладагента выполнен в виде трубы-шнека, с возможностью выдвижения. Шнек может быть выполнен, например, из полимера (RU 115410 U1, МПК E21C 50/00 от 07.11.2011, опубликовано 27.04.2012).

Данное изобретение имеет ряд недостатков:

- воздушный зазор между стенками внешней и транспортировочной трубы приводит к коррозии;

- образование льда между трубой-шнеком и стенками транспортировочного трубопровода может привести к остановке добычного процесса.

Задачей технического решения является упрощение выемки полезного ископаемого со дна континентального шельфа, повышение производительности и минимизация загрязнения окружающей среды при работе устройства.

Достигается это тем, что устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента, дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба, при этом полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией, а на уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками, верхние части стоек раструба также снабжены заглушками, а концы полой трубы и стоек раструба, расположенные в водоеме, выполнены с заострением в виде конуса.

Размещение трубопроводов для подачи хладагента в полой трубе, а также в стенках раструба и стойках раструба, позволит избежать контакта трубопроводов для подачи хладагента с внешней средой, тем самым предотвратить намерзание на них льда и мелких частиц полезного ископаемого.

Заострения в виде конуса концов полой трубы и стоек раструба, расположенных в водоеме, способствуют наименьшему сопротивлению при внедрении рабочего органа в грунт забойного пространства.

Перфорация стенок полой трубы и внутренних стенок стоек раструба позволяет хладагенту, проходящему через них, равномерно распределяться по всей глубине забойного пространства, что, в свою очередь, обеспечивает качественное промораживание полезного ископаемого.

Прорези полой трубы выполнены для обеспечения беспрепятственного прохождения, образовавшихся в подводном забое грунтоледовых тел в транспортировочную трубу.

Заглушки прорезей и верхней части стоек раструба предотвращают попадание воды и мелких взвешенных частиц в пространство между стенками полой и транспортировочной труб, а также между стенками стоек и раструба.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении энергетических затрат, а также затрат средств на подъем полезного ископаемого со дна морей и океанов, кроме того, обеспечивает минимальное загрязнение окружающей среды.

Устройство поясняется графически, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - сечение A-A фиг.1

Устройство для подводной разработки состоит из транспортировочной трубы 1, полой трубы 2, раструба 3, стоек раструба 4, трубопроводов для подачи хладагента 5, перфорации транспортировочной трубы и стенок стоек раструба 6, вертикальных прорезей транспортировочной трубы 7, заглушек 8 и заострения в виде конуса 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Добычная конструкция, достигая дна, стойками раструба 3 до раструба 4 задавливается в грунт. Для уменьшения сопротивления при внедрении конструкции в грунт стойки раструба 4, транспортировочная труба 1 и полая труба 2 имеют заострения в виде конуса 9. После завершения операции внедрения комплекса в грунт по трубопроводам для подачи хладагента 5 подается хладагент, который, проходя через перфорацию 6, попадает в подводный забой. Для предотвращения попадания хладагента в пространство между стенками транспортировочной трубы 1, полой трубы 2, стенками раструба 3, а также в рабочую зону подводного забоя применяются заглушки 8. Хладагент преобразует мелкие частицы полезного ископаемого в грунтоледовые тела с отрицательной гидравлической крупностью. Грунтоледовые тела, проходя через вертикальные прорези 7, начинают подниматься вверх на поверхность акватории по транспортировочной трубе 1, где их собирают для последующей транспортировки или обогащения.

1. Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба, при этом полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией, а на уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками, верхние части стоек раструба также снабжены заглушками.

2. Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа по п.1, отличающееся тем, что концы полой трубы и стоек раструба, расположенные в водоеме, выполнены с заострением в виде конуса.

Изобретение относится к техническим средствам освоения ресурсов Мирового океана и может быть применено для добычи метангидратов. Способ разработки залежей метангидратов основан на их дроблении струями воды при температуре выше 285К со скоростью более 1 м/с в пульсирующем режиме с частотой в диапазоне от 1 до 200 Гц, газификации и подъеме с морского дна.

Грунтозаборное устройство // 2517288

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. Устройство содержит подводный сосуд с атмосферным давлением воздуха, тележку, пульповод с конусообразным смесителем и кожухом, кронштейн между тележкой и кожухом, вертикально расположенный рабочий орган с гидродвигателем, его валом и рыхлители.

Способ добычи сапропеля и установка для его осуществления // 2494254

Изобретение относится к добыче со дна водоемов илистых грунтов, в частности сапропеля. Способ и установка для добычи сапропеля со дна водоемов включает его разработку при помощи спиральных ножей на конусном оголовке шнекового транспорта, подъем его к редуктору с двумя произвольно вкруговую направленными выходными валами, где кожухи двух шнеков соединены с помощью гофроармированного шланга, транспортировку другим шнеком в плавучие контейнеры для заполнения, буксировка контейнеров в связке лодкой к причалам эстакады, подъем их по эстакаде на специальной тележке вверх и их опорожнение опрокидыванием на виброрешето для удаления посторонних предметов (бутылки, камни, растения и т.п.), сбор сапропеля в бункере-накопителе для отвозки потребителям.

Способ комбинированной разработки многолетнемерзлых хвостов обогащения в действующем карьере // 2486341

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки техногенных многолетнемерзлых месторождений с горизонтами льда. .

Способы запуска глубоководного эрлифта // 2471071

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта.

Способ непрерывного сбора полезных ископаемых подводных месторождений и многофункциональная система для его реализации // 2460883

Грунтозаборное устройство // 2459083

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. .

Комплекс для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана // 2439325

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых, а именно к комплексам для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана.

Способ добычи газовых гидратных углеводородов со дна водных бассейнов и устройство для его реализации // 2431042

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. .

Устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых // 2426883

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. .

Система разработки подводного месторождения нефти или газа // 2536525

Изобретение относится к системе разработки подводного месторождения нефти или газа, преимущественно в арктической и прилегающих к ней зонах. Система содержит, по меньшей мере, одну шахту-модуль с расположенным под водой на дне океана центральным узлом, имеющим углубленную в дно океана вертикальную шахту и, по меньшей мере, одну шлюзовую камеру для подачи дежурных смен рабочих, материалов и оборудования. Кроме того, система содержит, по меньшей мере, один буровой участок, отходящий от вертикальной шахты центрального узла и включающий горизонтальный тоннель, наклонный участок для подачи буровых труб и вертикальный участок, в донной части которого располагается устье, по меньшей мере, одной скважины. К шахте-модулю подключены кабель питания и системы управления и имеющий защитную оболочку трубопровод для транспортировки нефти или газа. Технический результат заключается в повышении эффективности разработки подводных месторождений нефти или газа. 8 з.п. ф-лы, 56 ил.

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2539508

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок. Грейферный ковш выполнен из эластичного материала, а гибкая полость снабжена тросом, расположенным внутри полости по центру, нижний конец которого закреплен с дополнительно установленной между газогенератором и гибкой полостью разделительной перегородкой, а верхний конец троса закреплен с поплавком. В качестве эластичного материала грейферного ковша используют, например, термополиуретан. Верхняя кромка грейферного ковша выполнена перфорированной. Армированные челюсти грейферного ковша выполнены с равномерно распределенными по всей площади отверстиями. На вершине гибкой полости расположен клапан полного сброса воздуха. Поплавок выполнен в виде радиомаяка. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения работ. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2545233

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость. При этом гибкая полость заполнена жидкостью с расположенной в ней капсулой, содержащей реагенты. На вершине гибкой полости расположен клапан для заброса капсулы. Внутри контейнера, на боковых его стенках закреплены радиомаяки, а снаружи сцепные кольца. В качестве реагентов используют 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорида натрия. Технический результат заключается в повышении эффективности ведения работ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа // 2549648

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для разработки несвязных пород со дна континентального шельфа. Устройство включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента. Транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента. Выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии: L≥3·dmax, где L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков, dmax - максимальный диаметр грунтоледяных тел. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа. 1 ил.

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2549656

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок. При этом устройство дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи рамы взаимосвязана с ним. Сама емкость закреплена на тросе с возможностью вертикального перемещения. Удлиненная цилиндрическая часть емкости снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды. Разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком. Расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении и расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяются по математическим зависимостям, приведенным в описании. Технический результат заключается в повышении эффективности подводной разработки полезных ископаемых. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления // 2550610

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. Способ включает механическое разрушение донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну, и транспортировку продуктов разрушения на поверхность. При этом продукты разрушения помещают в эластичные, непроницаемые для газа оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах транспортного судна. Комбайн представляет собой движущуюся платформу с ножом для зачистки дна с расположенной на нем видеокамерой и вскрышным ножом под отверстием в платформе в виде горизонтально вращающегося цилиндра с установленными на нем скребками. При этом на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи газогидратов в океане. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ добычи и транспортировки газовых гидратов донных отложений и подводная лодка для добычи и транспортировки газовых гидратов // 2554374

Группа изобретений относится к подводной добыче газовых гидратов и их доставке потребителю. Технический результат - повышение эффективности добычи и транспортировки газовых гидратов за счет снижения энергетических, капитальных и текущих затрат. Способ включает получение газовых гидратов, их перемещение потребителю, разложение газовых гидратов с получением газа. Процесс получения газовых гидратов осуществляют при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов. Перевозку газовых гидратов осуществляют в герметичных, теплоизолированных грузовых помещениях транспортного средства при термодинамических параметрах, исключающих разложение газовых гидратов. Разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении его перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного. Процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе перевозки осуществляют при температуре -0,2°C и давлении 1 МПа. При этом, газовые гидраты отбирают в гидратном состоянии в виде брикетов посредством n-контейнеров, поочередно спускаемых на подводный пласт газовых гидратов с подводного транспортного средства. Подводный пласт газовых гидратов разогревают посредством нагревательных элементов, размещенных в ребрах n-контейнеров. Заглубляют поочередно каждый из n-контейнеров в подводный пласт газовых гидратов на глубину, превышающую в два раза высоту контейнера. После заполнения самонавалом каждого из n-контейнеров газовыми гидратами выполняют их подъем в грузовое помещение транспортного средства. Транспортное средство выполнено в виде подводной лодки. При разогреве подводного пласта газовых гидратов разогревают участок - только участок пласта газовых гидратов под контейнером. Газовые гидраты, которыми заполняют контейнеры, представляют собой брикеты природного метастабильного минерала в их гидратном - твердом состоянии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи газовых гидратов донных отложений и устройство для его осуществления // 2554375

Изобретение относится к получению приповерхностных скоплений твердых газовых гидратов донных отложений. Технический результат - снижение материальных и эксплуатационных затрат, а также снижение экологической нагрузки на территорию добычи газовых гидратов. По способу осуществляют постепенное растворение верхнего слоя скоплений газовых гидратов путем нагрева скоплений газовых гидратов в донных отложениях водоема до температуры 50-60oС. Это осуществляют посредством нагревательного элемента, выполненного в виде режущей кромки, размещенной по диаметру грузового контейнера, спускаемого с плавательного средства. Плавательное средство выполнено в виде самоходного подводного аппарата с выдвижным гусеничным трактом в виде контейнера с режущей кромкой в нижней части, соединенной с нагревательными элементами внутри контейнера. Обеспечивают устойчивость самоходного подводного аппарата относительно дна водоема. Выполняют вращение контейнера и подачу электрического тока на нагревательные элементы. Разогревают газогидратный пласт до 50-60oС. Выполняют спуск контейнера с вращением в газогидратный пласт с обеспечением точечной добычи гидратов из упомянутого пласта в их твердом виде. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений и устройство для его осуществления // 2562304

Группа изобретений относится к способу и устройству для подводной добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений. Технический результат заключается в повышении эффективности использования трала за счет уменьшения количества холостых ходов, повышении полноты выемки полезного компонента и снижении зависимости времени проведения работ от погодных условий. Технический результат достигается за счет того, что полезные ископаемые (конкреции), отделяемые от дна при движении добычного устройства, буксируемого судном-буксировщиком, попадают в приемную емкость в виде сетки из особо прочного пластика, оборудованную подъемными емкостями и баллонами со сжатым воздухом, при заполнении приемной емкости она под действием силы тяжести сдвигается со дна добычного устройства на грунт, а на ее место становиться другая приемная емкость, до этого момента находящаяся в кассете, смонтированной в верхней части добычного устройства и соединенной с предыдущей приемной емкостью гибкими тягами, после чего при дальнейшем движении добычного устройства срабатывают клапаны баллонов со сжатым воздухом, которым заполняются подъемные емкости, трал отделяется от добычного устройства и, достигнув положительной плавучести, всплывают на поверхность, где подбирается судном-транспортировщиком. При этом для облегчения поиска всплывающая емкость оборудуется сигнальным устройством, которое автоматически срабатывает после достижения ею поверхности воды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Пузырьковая газлифтная система и пузырьковый газлифтный способ // 2580573

Группа изобретений относится к области подъема твердого материала со дна глубоководного бассейна, такого как море, озеро или река, выше поверхности воды. В пузырьковой газлифтной системе (10) у верхнего концевого участка подъемного трубопровода (11) размещена находящаяся под давлением камера (21). Камера создает давление в верхнем участке трубопровода (11), чтобы подавить возрастание объемного отношения пузырьков к смешанной текучей среде, поднимающейся внутри трубопровода (11), в мелководном районе. Верхний конец трубопровода (11) не открыт в атмосферу, но введен в находящуюся под давлением камеру (21), чтобы тем самым предотвращать расширение пузырьков газа. Деаэратор (14) для выведения пузырьков, отделенных действием центробежной силы, также предусмотрен на срединном участке трубопровода (11) в мелководном районе, чтобы тем самым обеспечивать более равномерное распределение пузырьков внутри всего трубопровода (11). Изобретения направлены на обеспечение подъема газлифтной системой целевого материала в форме суспензии, имеющей более высокий удельный вес, чем окружающая вода, что делает систему и способ эффективными и работоспособными даже в глубоководном районе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.