Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых

Авторы патента:

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

E21C25/60 - производство вруба с помощью водяной струи или струи другой жидкости (зубки с соплами для распыления текучей среды E21C 35/187; распыление текучей среды во вращающихся врубовых головках E21C 35/23)

Владельцы патента RU 2634466:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" (RU)

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 R_Г 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.

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями, в частности к установкам для извлечения золота и других самородных металлов, и может быть использовано для обогащения россыпей, содержащих мелкое, тонкое и дисперсное золото.

Известно устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее водовод для подвода воды, продольную ось, гидромонитор, хвостовую часть, окна (Патент RU 2111359. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 20.05.1998).

В устройстве водовод с гидромонитором выполнен без гибкой связи и не в состоянии увеличить площадь охвата полезного ископаемого струей.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых, содержащее водовод для подвода воды, гидромотор с вращателем, окно, гибкий патрубок (элемент), продольную ось и штангу с диском (Патент RU 2319814. Установка для горизонтального бурения скважин. Опубл. 20.03.2008).

Предлагаемая установка неудобна для работы в стесненных условиях для скважинной гидродобычи полезных ископаемых.

Известно также устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее установленный в наклонной скважине водовод для подвода воды и стенку с окном, в которые закреплена хвостовая часть вращающегося гидромонитора с образованием струи для формирования забоя в виде полуокружности с заданным радиусом R в сечении, перпендикулярной оси скважины, опору и вращатель (Патент RU №2525398. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 10.03.2014).

Недостатком известного устройства является то, что для увеличения площади охвата струей необходимы дополнительные гидромониторы.

Задачей заявленного устройства является расширение площади охвата струей с использованием одного гидромонитора, значительное увеличение объема полезного ископаемого, вырабатываемого из каждого забоя и использование автоматизации процесса отработки этого забоя.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащем расположенные в наклонной скважине водовод и стенку с окном, в которые закреплена хвостовая часть вращающегося гидромонитора с образованием струи для формирования забоя в виде полуокружности в сечении, перпендикулярной оси скважины, опора и вращатель, хвостовая часть вращающегося гидромонитора снабжена гибким патрубком, вставленным во вращатель, который смонтирован на конце водовода, с возможностью обеспечения вращения гидромонитора с гибким патрубком вокруг конца водовода и вокруг оси стенки с окном с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя. Вращатель снабжен штангами, подсоединенными к стенке в виде вращающегося диска с окном, в котором подвижно смонтирован гидромонитор, причем вращающийся диск установлен на вращающейся оси опоры.

На фиг. 1 показана скважина в разрезе; на фиг. 2 - схема забоя в виде полуокружности в сечении; на фиг. 3 - установка гидромонитора; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема струи гидромонитора.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых содержит водовод 1, установленный в наклонной скважине 2, и вращающийся гидромонитор 3 с хвостовой частью. Гидромонитор 3 создает струю пульпы для формирования забоя в виде полуокружности 4 с заданным радиусом R в сечении перпендикулярном оси 5 скважины 2. На конце 6 водовода 1 смонтирован вращатель 7, в который вставлен гибкий патрубок 8. Хвостовая часть гидромонитора 3 соединена со вторым концом 9 гибкого патрубка 8. Вращатель 7 снабжен штангами 11, подсоединенными к стенке в виде вращающегося диска 12 с окном 10. Диск 12 установлен подвижно на вращающейся оси 13 опоры 14 с возможностью обеспечения вращения гидромонитора с гибким патрубком 8 вокруг конца 6 водовода 1 и вокруг оси диска 12 с окном 10 с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя.

Работа устройства с использованием гидромонитора производится согласно прототипу (Патент RU №2525398. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 10.03.2014). В массиве бурят наклонные скважины 2, расположенные рядами, расстояние между которыми равно эффективной длине струи (фиг. 5) размыва. В отличие от прототипа для наиболее эффективного размыва в сочетании угла наклона струи используется вращательное движение гидромонитора по окружности с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения радиуса заданного радиуса R полуокружности забоя. Радиус R устанавливается с учетом стесненности участка размыва. Изменение радиуса R_Г вращения гидромонитора по окружности производится без замены конструкции гибкого патрубка путем перемещения его второго конца 9 вдоль окна 10.

Первоначальная компактность струи воды, вылетающей из гидромонитора, зависит в основном от гидравлического совершенства его проточной части. В результате сопротивления воздуха первоначальная компактность струи гидромонитора постепенно теряется, струя расслаивается и рассеивается. Свободную струю гидромонитора принято делить на три различных по структуре участка (фиг. 5).

1-й участок - участок компактной струи. На этом участке струя имеет цилиндрическую форму и плотную структуру.

2-й участок - участок насыщения струи воздухом. На этом участке струя приобретает коническую, расширяющуюся форму - начинается распыление струи, заметно теряющей свою компактность.

3-й участок - участок, сильно насыщенный воздухом. На этом участке струя представляет собой смесь отдельных струек и капель с воздухом. Сечение струи значительно возросло, и она полностью потеряла свою компактность (Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. Учебник для учащихся гидроэнергетических, энергетических и энергостроительных техникумов. - М.: Энергия, 1970. 240 с.).

Удельное давление струи на забой, т.е. давление, приходящееся на единицу площади, зависит от напора перед насадкой, диаметра струи и расстояния до забоя, а также продвижения вперед, например, с помощью каната.

В таблице приведены значения удельных давлений струи на забой.

Длина струи, используемая для разрушения пород, составляет 9,4 м, что достаточно для образования добычной камеры диаметром 19 м по данным (Патент RU 2499140. Способ скважинной гидродобычи из горных выработок с предварительным осушением полезного ископаемого. Опубл. 20.11.2013).

При наличии суглинистых отложений касательные движения струй как бы сглаживают поверхность потолочины, что способствует увеличению устойчивости стенок и предотвращению обрушения потолочины.

Изменение радиуса вращения гидромонитора по окружности производится без замены конструкции гибкого патрубка путем перемещения его второго конца вдоль окна.

Использование автоматизации процесса отработки забоя, а также совмещение расширения площади охвата струей гидромонитора при его непрерывном продвижении вперед, например, с помощью каната, значительно увеличит объем полезного ископаемого, вырабатываемого из каждой скважины.

1. 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, отличающееся тем, что 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 R_Г в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вращатель снабжен штангами, подсоединенными к стенке, выполненной в виде вращающегося диска с окном, в котором подвижно смонтирован гидромонитор, причем вращающийся диск установлен на вращающейся оси опоры.

Изобретение относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых. Успокоитель потока воды выполнен из двух взаимно перпендикулярных пластин, пересекающихся по оси ствола гидромонитора, оборудованного насадкой.

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.

Гидровзвешивающее устройство скважинного гидроагрегата // 2603985

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.

Способ оттаивания мерзлых горных пород и грунтов // 2602460

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.

Успокоитель потока воды в стволе гидромонитора // 2608592

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

Гидромониторная установка с трубопроводом переменной длины // 2459075

Изобретение относится к средствам механизации проведения нарезных выработок на пластах крутого падения в условиях гидрошахт. .

Проходческо-очистной гидравлический механизированный комплекс // 2421614

Изобретение относится к горному делу, в частности к проходческо-очистному механизированному комплексу и может быть использовано при проведении подготовительных выработок и выемке полезного ископаемого в сложных горно-геологических условиях.

Очистной механизированный комплекс с добычей ископаемого крупными блоками и доставкой эскалаторами // 2398107

Изобретение относится к горному делу, в частности к очистным механизированным комплексам для подземной разработки залегающего пологими пластами ископаемого. .

Способ формирования струи жидкости или газа и устройство для его осуществления (его варианты) // 2285801

Изобретение относится к способу формирования струи жидкости или газа и устройству для его осуществления и может быть использовано в горной, строительной, машиностроительной и других отраслях жизнедеятельности.

Гидрорезный агрегат для проведения пластовых горных выработок // 2224888

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке тонких и средней мощности угольных пластов с сооружением охранных полос.

Гидромодуль подземной добычи с замкнутым циклом водоснабжения // 2209966

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной гидродобыче угля. .

Устройство для формирования струй жидкости // 2199666

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для формирования струй, обеспечивающих гидравлическое разрушение горных пород, в частности угля. .

Устройство для гидромеханического разрушения горных пород // 2171374

Изобретение относится к устройствам для гидромеханического разрушения горных пород и может быть использовано в исполнительных органах горных машин. .

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.