Гидровзвешивающее устройство скважинного гидроагрегата

Авторы патента:

E21C45/00 - Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы (E21C 25/60 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2603985:

Закрытое акционерное общество "СОЮЗРУДА" (RU)

Изобретение относится к области гидродобычи. Гидровзвешивающее устройство скважинного гидроагрегата включает отдельный вертикально подвижный напорный водовод, смещенный вдоль внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта и гидровзвешивающий разуплотненную горную массу. Напорный водовод с гидромонитором на своем конце содержит фиксированно установленный и выполненный с возможностью формирования плоской высокоскоростной вертикально наклонной отраженной струи воды коробчатый отражатель со струеформирующими гидромониторными насадками в донной части. Гидромонитор и коробчатый отражатель размещены внутри защитной приемной решетки всасывающего наконечника эрлифта. Обеспечивается стабильность, эффективность и максимальная производительность.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к грунтозаборно-гидровзвешивающим устройствам для разработки твердых полезных ископаемых в стесненных условиях эксплуатационных добычных скважин, в частности при скважинной гидродобыче - СГД.

Известны способы скважинной гидродобычи, заключающиеся в переводе твердого погребенного полезного ископаемого в месте залегания в состояние гидросмеси и подъеме гидросмеси на поверхность через скважины при помощи скважинных гидродобычных агрегатов - гидроэлеваторов или эрлифтов, но грунтозаборные устройства гидродобычных агрегатов либо не рассматриваются совсем [1], либо рассматриваются крайне условно [2,3]. Тем не менее, процесс пульпоприготовления и всасывания является одним из основных технологических процессов СГД. Эффективное всасывание несвязной горной массы возможно, только если она постоянно находится в состоянии подвижности - гидровзвешивания.

Кроме того, одним из слабых узлов использующихся гидродобычных агрегатов является отсутствие устройств, управляющих поступлением во всасывающее отверстие твердого и недостаточная зона захвата последнего, что может привести к снижению их эффективности и производительности.

Известны способы очистки каналов, подводной разработки грунтов, заключающиеся в том, что грунтозаборное устройство земснаряда, папильонируя на всю ширину дна канала, разрабатывает грунт крупногабаритными грунтозаборными устройствами и, как правило, работающими не под завалом крупными кусками несвязной горной массы [4].

Процесс всасывания при СГД коренным образом отличается от всасывания из-под слоя воды грунтовыми насосами, землесосами или земснарядами. Там, всасываемый материал сразу восполняется новым за счет перемещения земснаряда, например, добыча в водоемах песчано-гравийного материала. Эксплуатация морских земснарядов или эрлифтов так же связана с постоянным перемещением к всасу материала специальными устройствами или технологическими приемами, связанными с горизонтальным перемещением: скреперование, подгребание, волочащийся по дну всас и др.

Наиболее близким к предлагаемому устройству, по своей технической сущности, является грунтососный снаряд [5], где рабочая вода под давлением подается по водоводу к разрыхляющей насадке. У среза разрыхляющей насадки размещен сферический отражатель.

Недостатком указанного изобретения является то, что сферический отражатель находится по оси формирования всасывающего потока всасывающим наконечником, а широкий угол раскрытия отраженной восходящей кольцевой струи препятствует боковому подходу всасываемого несвязного твердого материала.

Целью предлагаемого изобретения является разработка устройства, обеспечивающего формирование управляемого восходящего гидровзвешивающего несвязную горную массу потока воды в плоскости всасывания скважинного гидроагрегата для обеспечения эффективного поступления горной массы к всасывающему наконечнику гидроагрегата при скважинной гидродобыче.

На фиг. 1, изображена схема гидровзвешивающего устройства скважинного гидроагрегата. Устройство состоит из вертикально подвижного напорного водовода 4, смещенного к внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта скважинного гидроагрегата 2 с установленной на нем гидромониторной насадкой 5 в комплексе с коробчатым отражателем 6, формирующим плоскую высокоскоростную отраженную вертикально наклонную к оси всасывающего потока струю воды. В донной части коробчатого отражателя размещены струеформирующие насадки 7. Для предохранения попадания в область гидровзвешивания 11 негабаритных кусков горной массы предусмотрена защитная приемная решетка 3. Гидровзвешивающее устройство устанавливают с постоянным погружением под слой несвязной рудной массы в зумпфе добычной скважины.

Работа гидровзвешивающего устройства поясняется фиг. 1. и осуществляется следующим образом:

Рабочую воду под давлением подают по вертикально подвижному напорному водоводу 4 и формируют в струю гидромониторной насадкой 5, которую затем коробчатым отражателем 6 преобразуют в плоскую отраженную вертикально наклонную к оси всасывающего потока струю воды, гидровзвешивающую несвязную рудную массу перед плоскостью всасывания всасывающего наконечника 1 пульпоподъемной трубы эрлифта. В процессе добычных работ осуществляют вертикальные возвратно-поступательные перемещения напорного водовода 4 с гидромониторной насадкой 5 и коробчатым отражателем 6 и создают оптимальные условия постоянного гидровзвешивания горной массы для эффективного всасывания «из-под слоя» при постоянном полном завале несвязной горной массой всасывающего наконечника эрлифта гидроагрегата, что обеспечивает непрерывное восполнение всасываемого материала новыми поступлениями горной массы к плоскости всасывания и, что позволяет частицам горной массы в состоянии гидровзвешивания постоянно находиться в плоскости всасывания всасывающего наконечника 1 эрлифта, то есть, в зоне максимальных скоростей всасывающего потока.

Возвратно-поступательными перемещениями вертикально подвижного напорного водовода 4 обеспечивают наиболее благоприятный и эффективный режим процесса гидровзвешивания и всасывания, которым постоянно управляют вплоть до полной остановки процесса всасывания при эксплуатационной необходимости. Возможные забутовки крупными негабаритными кусками твердого всасывающего наконечника эрлифта 1 и всасывающих окон в защитной приемной решетке 3 устраняют плоской отраженной струей, формируемой коробчатым отражателем 6, путем приближения ее к забутованному отверстию за счет возвратно-поступательных перемещений напорного водовода 4 и гидровзвешивающего устройства.

Дополнительно дезинтеграцию негабаритных кусков горной массы в зумпфе добычной скважины и подачу горной массы из нижней зоны очистной камеры 10 в зону гидровзвешивания 11 к плоскости всасывания всасывающего наконечника 1 пульпоподъемной трубы эрлифта осуществляют струями воды, формируемыми струеформирующими насадками 7, расположенными в донной части коробчатого отражателя 6.

Коробчатым отражателем 6 формируют плоскую отраженную струю воды, которая, во-первых, является односторонним восходящим, наклонным к вертикальной оси формирования всасывающего потока, потоком гидровзвешивания твердого в плоскости всасывания, а во-вторых, создает значительные реактивные радиальные усилия, обеспечивающие жесткую фиксацию напорного вертикально подвижного водовода 4 у внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта скважинного гидроагрегата, что обеспечивает его безаварийную работу.

В результате использования предлагаемого изобретения могут быть получены следующие технические результаты:

- Обеспечение производительной и эффективной работы скважинного гидроагрегата за счет непрерывной и управляемой подачи к всасывающему наконечнику пульпоподъемной трубы эрлифта гидровзвешенной горной массы;

- Обеспечение безаварийной работы эрлифта в режиме всасывания «из-под слоя», в условиях постоянного полного завала всасывающего наконечника пульпоподъемной трубы эрлифта несвязной горной массой.

Внедрение предлагаемого устройства позволяет вести более эффективную разработку твердых полезных ископаемых методом СГД в затопленных забоях в непрерывном режиме.

Используемая литература

1. Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда №2272142, (Е21с 45/00), 2006 г.

2. Болотов В.А., Британ И.В., Гостюхин П.Д. Росляков О.А. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, №2278975 (Е21с 45/00), 2006 г.

3. Толокнов И.И., Тигунов Л.П. и др. Эрлифтный добычной снаряд. №2046953 (Е21с 45/00), 1995 г.

4. Цейтлин Ф.Д. и др. Грунтозаборное устройство землесосного снаряда. №1416617 (E02F 3/88), 1988 г.

5. Вавилов С.С., Вайнер Г.Г. Грунтососный снаряд. №1189950 (E02F 3/88), 1980 г.

1. Гидровзвешивающее устройство скважинного гидроагрегата, включающее отдельный вертикально подвижный напорный водовод, смещенный вдоль внутренней боковой поверхности пульпоподъемной трубы эрлифта, и гидровзвешивающий разуплотненную горную массу, отличающееся тем, что напорный водовод с гидромонитором на своем конце содержит фиксированно установленный и выполненный с возможностью формирования плоской высокоскоростной вертикально наклонной отраженной струи воды коробчатый отражатель со струеформирующими гидромониторными насадками в донной части, при этом гидромонитор и коробчатый отражатель размещены внутри защитной приемной решетки всасывающего наконечника эрлифта.

2. Гидровзвешивающее устройство скважинного гидроагрегата по п. 1, отличающееся тем, что гидромонитор с насадкой на вертикально-подвижном напорном водоводе фиксированно установлен над коробчатым отражателем и объединен с ним в единое цельное гидродинамическое устройство гидровзвешивания.

Изобретение относится к химической, горнодобывающей промышленности, в частности к искусственному оттаиванию мерзлых пород в горном деле и строительстве, и может быть использовано при разработке россыпных месторождений, в том числе с применением внешних энергоисточников, в особенности ядерных.

Способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов // 2600579

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов полезных ископаемых, в том числе с нестандартными условиями залегания угольных пластов, а также находящихся на завершающей стадии открытой разработки и на уже отработанных карьерных полях.

Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории и подземное оборудование для его реализации // 2574084

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к скважинной гидродобыче твердого полезного ископаемого и строительству подземных сооружений.

Способ и устройство для скважинной гидродобычи рыхлых руд (варианты) // 2565624

Группа изобретений относится к добыче полезных ископаемых через вскрывающие месторождение скважины. Способ скважинной гидродобычи рыхлых руд заключается в бурении вскрывающих скважин, установке обсадных труб, оснащении скважин рабочими снарядами, восходящей выемке полезного ископаемого с последующей закладкой объема выемки руды, подаче в очистное пространство по трубопроводам сжатого воздуха, рабочей среды и закладочной смеси.

Способ переработки бурого угля на месте его залегания // 2563260

Изобретение относится к горному делу. Способ переработки бурого угля на месте его залегания включает бурение вертикальных, наклонных или горизонтальных скважин с дневной поверхности до залежи, одновременное механическое воздействие аксиальной и радиальными гидромониторными струями из скважинного гидродобычного снаряда.

Способ гидромеханического обогащения буроугольных продуктов скважинной гидродобычи и технологическая линия для его реализации // 2539527

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающим отраслям промышленности. Способ гидромеханического обогащения включает бурение добычных скважин, гидромониторное разрушение полезного ископаемого в выемочных камерах залежи с переводом его в подвижное состояние в составе гидросмеси, гидроподъем по скважине на дневную поверхность из выемочных камер гидросмеси в виде пульпы, гидротранспортирование пульпы к месту обогащения, гравитационное обогащение полезного ископаемого в водной среде.

Способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых // 2537460

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке высокоглинистых россыпных месторождений. Способ разработки включает вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой.

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых // 2525398

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение рядов технологических скважин, последовательное размещение в них скважинных гидродобычных агрегатов, размыв полезного ископаемого струями жидкости из последних и доставку пульпы на поверхность.

Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения // 2521207

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной гидравлической технологии добычи угля. На гидроучастке для разработки угольных пластов с подземным с замкнутым циклом водоснабжения, вскрывающие и подготавливающие выработки проходят спаренными и/или одиночными забоями, которые оконтуривают выемочные блоки, барьерные и охранные целики.

Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых // 2517728

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых включает вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирование обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку центральной камеры, при отработке каждой камеры, после создания искусственной потолочины, по высоте технологических скважин создают несколько гидроврубов, после образования подсечного пространства из нижнего гидровруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину жидкость до обрушения горной массы в подсечное пространство, обрушенную горную массу частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва и из гидромониторов, которыми производят размыв горной массы, по мере дезинтеграции последней производят выдачу пульпы на поверхность, при понижении уровня магазина ниже проектной отметки, повторяют операции по гидроразрыву из гидровруба ближайшего к выработанному пространству, магазинированию, размыву и выдаче пульпы, далее операции повторяются до достижения выработанным пространством искусственной потолочины, после чего производят полный размыв замагазинированной горной массы, выдачу пульпы и закладку выработанного пространства.

Способ формирования струи гидромонитора и устройство для его осуществления // 2608591

Группа изобретений относится к способу формирования струи жидкости и устройству для его осуществления. Способ заключается в том, что направляют сопутствующий поток энергии вдоль траектории движения струи в виде электрического тока постоянного напряжения, положительный заряд которого подают на нитевидный проводник вдоль траектории движения струи на участок снижения плотности струи, а отрицательный заряд подают на насадку гидромонитора. Устройство для формирования струи включает гидромонитор, насадку, к верхней части внешней кромки насадки через изолятор закреплен гибкий нитевидный проводник из электропроводного материала длиной, равной расстоянию от внешней кромки насадки до забоя, причем нитевидный проводник изолирован по длине начального участка струи. Обеспечивается повышение производительности гидромониторной отбойки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Успокоитель потока воды в стволе гидромонитора // 2608592

Изобретение относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых. Успокоитель потока воды выполнен из двух взаимно перпендикулярных пластин, пересекающихся по оси ствола гидромонитора, оборудованного насадкой. Пластины выполнены двухслойными. Между слоями пластин расположены патрубки, сообщенные с атмосферой и с эжектирующей трубкой, один из концов которой снабжен заглушкой конической формы и совмещен с торцом пластин. Обеспечивается повышение производительности гидромониторной отбойки. 3 ил.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых // 2634466

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке россыпных месторождений и может быть использовано для обогащения россыпей, содержащих мелкое, тонкое и дисперсное золото. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее расположенный в наклонной скважине водовод, стенку с окном, в которых закреплена хвостовая часть вращающегося гидромонитора для формирования забоя в виде полуокружности с заданным радиусом R в сечении, перпендикулярной оси скважины, опору и вращатель, согласно изобретению хвостовая часть вращающегося гидромонитора снабжена гибким патрубком, вставленным в смонтированный на конце водовода вращатель с возможностью обеспечения вращения гидромонитора с гибким патрубком вокруг конца водовода и вокруг оси стенки с окном с переменным радиусом RГ в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя. Обеспечивается расширение площади охвата струей с использованием одного гидромонитора и значительное увеличение объема полезного ископаемого, вырабатываемого из каждой скважины. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Способ скважинной гидродобычи // 2635928

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидродобыче мощных обводненных месторождений рыхлых полезных ископаемых, содержащих тяжелые металлы. Способ включает бурение добычной скважины, размещение в ней гидродобычного агрегата, при этом агентоподающие колонны труб в гидродобычном агрегате и пульпоподъемную трубу гидроагрегата в добычной скважине размещают эксцентрично с возможностью их вертикального независимого перемещения, причем напорный водовод гидромонитора для гидроразмыва размещают вне пульпоподъемной трубы. Процесс скважинной гидродобычи осуществляют при размещении всасывающего наконечника эрлифта гидродобычного агрегата у нижней границы продуктивного слоя, а процесс гидроразмыва осуществляют независимо, вертикальным перемещением напорного водовода гидромонитора, вдоль всего продуктивного слоя руды, вскрытого добычной скважиной, обеспечивая ее обрушение с непрерывным формированием очистной камеры, увеличивающейся как по диаметру, так и по высоте с неустойчивым сводом и боковыми стенками, с постоянным приближением гидромонитора к постоянно удаляющемуся забою. Обрушающаяся вниз к плоскости всасывания руда гидровзвешивается восходящим потоком воды гидромонитором для гидровзвешивания, водовод которого размещен внутри пульпоподъемной трубы гидродобычного агрегата, всасывается в режиме «из-под слоя» и поднимается эрлифтом на поверхность. Обеспечивается эффективная, производительная скважинная гидродобыча мощных обводненных месторождений с неоднородными по прочности рыхлыми рудами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых // 2640611

Изобретение относится к области разработки россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение технологических скважин, размещение в них гидростволов и напорных трубопроводов, размыв продуктивного пласта. Размыв продуктивного пласта производят в направлении от борта разрезной траншеи к выходу на поверхность. Формируют горную выработку, устойчивость свода которой определяется параметрами размыва по ширине и высоте продуктивного пласта и физико-механическими свойствами разрабатываемых пород. Пульпу доставляют к пульпоприемной канаве через формируемую горную выработку в напорно-самотечном режиме. Обеспечивается увеличение производительности процесса добычи полезного ископаемого. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.