KR101858057B1 - 벌크 해저 채광을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해저 벤치의 생산 절단을 위한 해저 벌크 채광 툴에 관한 것이다. 상기 툴은 상기 해저 벤치를 가로질러 주행하기 위한 트랙 부착 이동 시스템을 사용한다. 파워 및 컨트롤 인터페이스는 표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용한다. 상기 툴은 벤치를 절단하기 위한 드럼 커터, 및 절단물이 드럼 커터에 의해 생산될 때 절단물의 사이즈를 맞추기 위한, 상기 드럼 커터에 인접한 사이즈 맞춤 그릴을 가진다. 드럼 보호판은 또한 절단물을 수용하는 것을 보조하기 위해 구비될 수 있다. 흡입 입구는, 절단물이 예를 들면 삽 및 오거와 관련하여 생산될 때 절단물을 포착하기 위해 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 수중 채광에 관한 것으로서, 특히 벌크 절단 해저 툴을 사용하여 해저 채광 및 수집하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
해저 굴착은, 예를 들면 값진 충적 사광상을 탐색하고 수로를 항해 가능한 상태로 유지하기 위해, 종종 준설에 의해 수행된다. 흡입 준설은, 굴착되어야 할 해저 재료에 가까이 파이프 또는 튜브의 수집 단부를 위치시키고, 물 및 인근 가동성 해저 퇴적물을 파이프를 따라 흡입하기 위해 음의 차압(negative differential pressure)을 발생시키기 위해 표면 펌프를 사용하는 것을 포함한다. 커터 흡입 준설은 또한, 튜브를 통해 흡입되어야 할 밀집된 흙, 자갈 또는 견고한 바위를 릴리스하기 위해 흡입 입구에 또는 근처에 커터 헤드를 제공한다. 대형 커터 흡입 준설기는 수만 킬로와트의 절단 파워를 인가할 수 있다. 다른 해저 준설 기술은 오거 흡입, 제트 리프트, 공기 리프트 및 버킷 준설을 포함한다.
대부분의 준설 장비는 통상적으로 수십 미터의 깊이까지만 작동되며, 매우 대형인 준설기도 100 미터보다 약간 큰 최대 준설 깊이를 가진다. 따라서, 준설은 통상적으로 비교적 얕은 천수에 제한된다.
오일 웰과 같은 수중 시추공은 수천 미터에 달하는 깊은 물에서 작동할 수 있다. 그러나, 수중 시추공 채광 기술은 해저 채광을 가능하게 하지 못한다.
본 명세서에 포함된 문헌, 조항, 재료, 디바이스, 논문 등의 임의의 논의는 순전히 본 발명의 내용을 제공하는 목적을 위한 것이다. 이들 중 어떤 것 또는 모든 것이 본 출원의 각각의 청구항의 우선일 전에 존재하였기 때문에 종래기술의 베이스의 일부를 형성하거나 본 발명의 관련 분야에서 공통적 일반적 지식이라는 것은 인정되어서는 않 된다.
본 명세서를 통해서, "포함한다" 또는 "포함하는"이라는 용어는, 서술된 요소, 정수 또는 스텝, 또는 요소, 정수 또는 스텝의 그룹을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 임의의 다른 요소, 정수 또는 스텝, 또는 요소, 정수 또는 스텝의 그룹을 제외하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 발명의 목적은, 깊은 물에서의 해저 채광을 가능하게 하는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 해저 벌크 채광 툴 및 방법을 제공하는 것이다.
제1 특징에 따라, 본 발명은, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 해저 벌크 채광 툴에 있어서,
상기 해저 벤치를 가로지르는 벌크 채광 툴의 이동을 가능하게 하기 위한 트랙 부착 이동 시스템,
표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하기 위한 파워 및 컨트롤 인터페이스,
벤치를 절단하기 위한 드럼 커터, 및
절단물이 드럼 커터에 의해 생산될 때 절단물의 사이즈를 조정하기 위한, 상기 드럼 커터에 인접한 사이즈 조정 그릴
을 포함하는, 해저 벌크 채광 툴을 제공한다.
제2 특징에 따라, 본 발명은, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법에 있어서,
해저 벌크 채광 툴이 표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하는 단계,
상기 해저 벌크 채광 툴이 상기 해저 벤치를 가로질러 이동하는 단계,
상기 해저 벌크 채광 툴의 드럼 커터가 상기 벤치를 절단하는 단계, 및
상기 드럼 커터에 인접한 사이즈 조정 그릴이, 절단물이 상기 드럼 커터에 의해 생산될 때 절단물의 사이즈를 조정하는 단계
를 포함하는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명의 해저 벌크 채광 툴은 바람직하게, 해저에 발생하거나 형성된 벤치의 벌크 절단을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 해저 벌크 채광 툴은, 사이즈 조정 그릴의 인접한 곳으로부터 절단물을 슬러리 형태로 포착하도록 구성된 슬러리 펌프 시스템 및 상기 절단 드럼에 인접한 슬러리 입구를 포함한다. 슬러리는, 해저 벌크 채광 툴로부터 짧은 거리로 펌핑될 수 있고, 예를 들면, 단순히 상기 툴에 의해 취해졌거나 취해져야 할 경로의 한쪽으로 펌핑되거나, 툴이 해저 상에서 절단물 위로 주행해야 하는 것을 피하기 위해 툴 뒤로 펌핑될 수 있다. 또는, 슬러리는, 적절한 이송 파이프를 통해, 상기 해저 채광 툴로부터 어느 정도의 거리 떨어져 있는해저 스톡파일 위치로 펌핑될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 수집 보호판은, 상기 슬러리 펌프 시스템에 의한 절단물의 포착 및 수집을 향상시키기 위해 상기 절단 드럼을 부분적으로 둘러싼다.
상기 사이즈 조정 그릴은, 상기 그릴로부터 상기 드럼까지의 거리보다 큰 입자를 상기 커터 드럼에 압착함으로써 절단물의 사이즈를 조정한다.
해저 벌크 채광 툴은 구속되지 않은 원격 작동 차량(ROV)이거나, 표면으로 연결하는 엄빌리컬에 의해 작동되는 구속된 차량일 수 있다.
또한, 본 발명은, 몇몇 실시예에서 상당한 물 깊이에 배치되기에 적합한 툴을 제공한다. 예를 들면, 몇몇 실시예는 약 400 미터보다 큰 깊이, 바람직하게 1000 미터보다 큰 깊이, 더 바람직하게 1500 미터보다 큰 깊이에서 작동될 수 있다. 그러나, 본 발명의 툴은 또한 100 미터의 얕은 물에서 또는 비교적 얕은 잠수식 응용에서 유용한 해저 절단 옵션을 제공할 수 있다. 따라서, 해저라는 것은, 소금, 담함수, 담수 등의, 호수 바닥, 하구 바닥, 협만 바닥, 해협 바닥, 만의 바닥, 항구 바닥 등에 대한 채광 또는 굴착에 본 발명을 적용하는 것을 배제하는 것을 의도하는 것이 아니고, 그러한 응용이 본 명세서의 범위에 포함되는 것을 이해하여야 한다.
몇몇 실시예에서의 벌크 채광 툴의 벌크 채광 커터는, 이동 동안에 툴을 뒤따르거나 리드하는 전기 또는 유압 구동 절단 드럼을 포함할 수 있다. 절단 드럼은 가변 절단 깊이를 가능하게 하는 붐 조립체에 장착될 수 있어, 절단 깊이는 예를 들면 절단되고 있는 벤치 내의 재료의 경도에 따라 선택될 수 있다.
벌크 채광 툴의 드럼 커터는 바람직하게 필요한 사이즈의 절단물을 발생시키도로 구성된다. 예를 들면, 절단물은 물과 절단물의 슬러리의 형태로 수집하기에 적합한 사이즈로 될 수 있다. 바람직하게, 드럼 절단 폭은 기계 트랙 폭보다 크다.
탐색될 재료가 벤치 높이보다 큰 두께를 가지고, 벤치 높이는 해저 벌크 채광 툴의 절단 깊이에 의해 정의되는 경우에, 재료의 벤치의 복수의 층은, 본 발명의 벌크 채광 툴에 의해 수행되는 복수의 벌크 채광 단계에 의해 제거될 수 있다. 해저 벌크 채광 툴의 각각의 통과에 의해 생산되는 절단물은, 각각의 통과 동안에 벌크 채광 툴의 흡입 입구에 의해 수집되거나, 각각의 통과 후에 다른 해저 툴에 의해 수집될 수 있다.
벌크 채광 툴의 중량은, 바람직하게, 벌크 채광 툴이 벤치의 생산 절단을 가능하게 하기 위해 충분한 하향 힘을 인가할 수 있도록 툴이 잠겼을 때 충분한 중략을 가지도록 선택된다.
상기 해저 벌크 채광 툴은 바람직하게, 비교적 평평한 수평 벤치 표면에서 작동하고, 상기 벤치 표면을 가로질러 주행하는 동안에 절단 깊이로 표면으로 절단하도록 디자인되어 있다. 절단물은 상기 해저 수집 툴에 의한 후속적 수집을 위해 정위치에 남겨질 수 있거나, 절단 동안에 커터 드럼 근처의 흡입 입구에 의해 수집될 수 있다. 상기 해저 벌크 채광 툴은 바람직하게 하나 이상의 경로로 벤치의 표면에서 주행함으로써 실질적으로 전체 벤치를 절단한다. 벌크 채광 툴의 절단 경로는 바람직하게, 관련 해저 사이트에 존재하는 고유의 벤치 사이즈 및 벤치 형상에 기초하여 벤치로부터 광석 회수를 최대화하도록 최적화된다.
바람직하게, 수집 또는 스톡파일링 영역은 광석 벤치로부터 멀리 있을 수 있고, 그러한 실시예에서 벌크 채광 툴은, 절단된 광석을 수집 또는 스톡파일링 영역에 저장하기 위해 슬러리 펌프 시스템 또는 측부 캐스트(side cast) 시스템 등을 가진다. 또는, 절단물이 벌크 채광 툴에 의해 저장되는 수집 영역은 광석 벤치와 동일한 위치이어서, 벌크 채광 툴은 광석을 실질적으로 재위치시킴 없이 광석을 절단한다. 그러한 실시예는, 벌크 채광 툴 디자인, 기능 및 작동이, 절단물을 재위치시키는 것을 고려함으로써 복잡하게 됨이 없이, 그러한 벌크 채광을 위한 절단 요구사항에 집중할 수 있게 한다.
벤치는, 탐색되어야 할 귀한 광석의 광석 벤치를 포함하거나, 다른 목적을 위해 제거되어야 할 견고한 바위 또는 다른 해저 재료의 벤치를 포함할 수 있다. 광석은 해저의 대량의 황화물을 포함할 수 있다.
본 발명은, 관심의 대상이 되는 해저 사이트는 복잡한 지형일 수 있다는 것을 인식하고, 따라서 본 발명은 해저 재료의 탐색과 관련하여 작동하는 복수의 해저 채광 툴을 제공한다.
본 명세서에서, 용어 "드럼 커터"는 디스크 형태의 커터를 포함하는 것을 의도하지 않는다. 디스크 커터는, 예를 들면, 디스크 커터 직경과 비교할 때 비교적 좁은 절단을 제공하는 것이다.
제3 특징에 따라, 본 발명은, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 해저 벌크 채광 툴에 있어서,
상기 해저 벤치를 가로지르는 벌크 채광 툴의 이동을 가능하게 하기 위한 트랙 부착 이동 시스템,
표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하기 위한 파워 및 컨트롤 인터페이스, 및
이동 동안에 상기 툴의 뒤에 위치되며, 벤치를 가로지르는 이동 동안에 벤치를 절단하고, 후속 수집을 위해 절단물을 해저에 남기기 위한 드럼 커터
를 포함하는, 해저 벌크 채광 툴을 제공한다.
본 발명의 제4 특징에 따라, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법에 있어서,
해저 벌크 채광 툴이 표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하는 단계,
상기 해저 벌크 채광 툴이 상기 해저 벤치를 가로질러 이동하는 단계, 및
상기 해저 벌크 채광 툴의 드럼 커터는 벤치를 절단하는 단계
를 포함하며,
상기 드럼 커터는 이동 동안에 상기 툴의 뒤에 위치되며, 후속 수집을 위해 절단물을 해저에 남기는,
해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 제3 및 제4 특징은, 자체 절단물을 수집하는 벌크 커터에 비하여, 향상된 절단 효율, 따라서 더 빠른 채광 속도를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 제3 및 제4 특징의 몇몇 실시예는, 절단 드럼에 의해 생산되는 절단물의 사이즈를 조정하기 위해 절단 드럼에 인접하는 사이즈 조정 그릴을 포함할 수 있지만, 다른 실시예에서는 사이즈 조정 그릴은 생략될 수 있다.
이제 본 발명의 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 시스템의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 채광기의 작동을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 커터 드럼을 가진 벌크 채광기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 유사한 실시예에 따른 벌크 채광기의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 2개의 커터 드럼을 가진 벌크 채광기의 측면도이다.
도 6은 벌크 채광기 전개 및 작동 시스템의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벌크 채광 툴을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 각각 오버커팅 및 플런지 절단을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 채광기의 작동을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일 커터 드럼을 가진 벌크 채광기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 유사한 실시예에 따른 벌크 채광기의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 2개의 커터 드럼을 가진 벌크 채광기의 측면도이다.
도 6은 벌크 채광기 전개 및 작동 시스템의 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벌크 채광 툴을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 각각 오버커팅 및 플런지 절단을 도시한다.
도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 벌크 채광기(112)를 통합하는 수중 시스템(100)의 개략도이다. 데릭(102) 및 탈수 플랜트(104)는 해양 생산 지원 선박(PSV)(106)에 장착된다. PSV(106)는 탐색된 광석을 바지(108)에 로딩하기 위한 광석 이송 설비를 가진다. 본 실시예는 약 2500 미터 깊이까지 작동할 수 있는 툴(112)을 제공하지만, 100 미터로부터 3000 미터 이상의 깊이까지의 작동을 위해 다른 실시예가 디자인될 수 있다. 생산 작동 동안에, 해저 채광 툴(SMTs)은 해저(110)로부터 광석을 굴착하기 위해 사용될 것이다. SMT는, 해저 벌크 채광기(112), 해저 수집기(114), 해저 보조 채광기(116) 및 스톡파일링 디바이스(126)를 포함한다.
벌크 채광기(BM)(112) 및 보조 채광기(AUX)(116)에 의해 채광된 광석은, 스톡파일 이송 파이프(126)를 통해 스톡파일(124)로 펌핑된다. 스톡파일 내의 광석은 수집기(114)에 의해 수집되고, 슬러리 형태로 라이저 이송 파이프(RPT)(120)를 통해 라이저(122)의 베이스로 펌핑된다. 그러면, 수중 리프트 펌프(118)는 슬러리를 강성 라이저(122)를 통해 리프팅하며, 강성 라이저는 도 1에 절단된 상태로 도시되며, 이러한 실시예에서 약 2500 미터 길이까지 달할 수 있다. 슬러리는 표면 지원 선박(106)으로 이동되고, 표면 지원 선박에서 플랜트(104)에 의해 탈수된다. 폐수는 수중 리프트 펌프(118)를 위한 충전 압력을 제공하기 위해 압력 하에 해저로 복귀된다. 탈수된 광석은 프로세싱 사이트로 운반되기 전에 스톡파일 설비로 운반되기 위해 운반 바지(108)로 하역된다.
BM(112)은 벤치를 가로질러 진행하는 동안에 벤치를 절단하고, 벤치의 실질적으로 전체 영역을 절단하기 위해 벤치를 가로질러 한번 이상 왕복한다. BM(112)은 또한 벤치의 에지를 더욱 세밀하게 고르기 위해 원래의 주행을 가로질러 또는 그에 대해 직각으로 추가적으로 통과할 수 있다. 도 2a는 제1 벤치 절단 단계 동안의 해저 채광 환경을 도시하고 있다.
BM(112)의 벌트 채광 역할이 주어지면, 특히 벤치의 새로운 주행을 시작하기 위해 되돌아서기 위해 BM(112)이 안전 마진을 유지하고 여유를 가져야 하는 측 방향 말단 및 풋월(footwalls)에서, 벤치의 어떤 부분은 BM에 의해 완전히 절단되지 않을 것이다. 이것은 도 2b에 도시되어 있는데, 벤치 에지는 복수의 벤치의 절단 후에 약 4 미터 높이이다.
BM(112)은 광산 사이트 주위에서 조종되고, 상부 생산 지원 선박(106) 상의 원격 오퍼레이터 제어를 통해 광물 저장물을 절단하도록 디자인된다. 이러한 실시예에서, BM(112)은 효율적 BM 작동을 위해 약 750 평방 미터의 최소 벤치 영역을 필요로 한다. 다른 실시예에서, BM의 크기는 750 평방 미터보다 작은 영역의 벤치에서 작동을 시작할 수 있도록 작은 크기일 수 있거나, 또 다른 실시예에서, BM은 큰 크기일 수 있으며, 작동을 시작하기 위해 750 평방 미터보다 큰 최소 벤치 사이즈를 필요로 할 수 있다. 그러면, 벤치는 광석 저장물의 마운드를 회수하기 위해, 도 2a 및 도 2b에 도시된 방식으로 높은 지점으로부터 점진적으로 제거된다.
굴착된 입자 사이즈는 BM 커터 구성 및 전진 속도에 의해 제어되고, 어떤 실시예에서는 또한 GM(114)에 의해 제어된다. 이것은 커터 직경, 픽 간격(pick spacing), 각도, 커터 회전의 속도, 기계 전진의 속도에 의해 판정된다. 절단 시스템 변수(커터 회전 속도, 절단 깊이, 전진 속도)는 수동 또는 자동으로 제어될 수 있다. 어떤 실시예에서, 인터록킹은 절단 작동의 정지 및 기계의 잠재적 손상을 방지하기 위한 안전 수단으로서 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 입자 사이즈는, BM 내에 통합되는 분쇄기 또는 사이즈 조정 디바이스에 의해 제어될 수 있다.
BM(112) 및 차량의 조종 선회를 위한 라인의 추가적 파내기는 수동으로 또는 자동화된 루틴에 의해 수행될 수 있다. 절단의 자동화는 바람직하게 최대화되며, 이러한 목적을 위해, PSV(106)의 제어 시스템은, 위에 있는 벤치로부터 학습된 절단 속도, 회수된 광석 등급, 바위의 경도, 및 입자 사이즈와 같은 작동 변수가 다음의 아래에 있은 벤치의 채광을 제어하기 위해 자동으로 사용될 수 있도록, 광산 모델에 통합된 자동 피드백 컨트롤을 합체하는 능력을 가진다.
전체적으로, 절단 시켄스의 목표는 생산율을 최대화하고, 해저 상의 절단된 광석의 스톡파일을 공급하는 것이다. 일단 절단되고 해저 상에 남겨지면, 광석은 임의의 적절한 수단, 바람직하게 별도의 수집기(GM)(114)에 의해 수집된다.
재료를 벌크 채광, 절단, 및 굴착하기 위한 해저 차량(112)은 도 3 및 도 4를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 상기 실시예의 해저 채광 툴(112)은 광석 절단/사이즈 조정 기능을 제공한다. PSV 선상의 컨트롤 시스템은, 지속적인 작동을 확실하게 하기 위해 기계, 엄빌리컬, 및 리프트 와이어 사이의 안전한 작업 영역을 최대화하면서, SMT 작동의 효율적인 최적화를 확보한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BM의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 유사한 실시예에 따른 벌크 채광기의 측면도이다.
도 3 및 도 4에 개략 도시된 바와 같이, BM은, 슬러리로서 PSV로 펌핑하기 위한 준비를 위해 목표 광석의 굴착을 위해 의도되는 높은 생산 절단기이다. 시스템은, 차량(112)의 후방에 위치되는 전기 구동 절단 드럼 조립체(302)를 합체한다. 커터 드럼 조립체(302)는, 커터 드럼 조립체(302)를 상승 및 하강할 수 있는 붐 조립체(304)에 장착된다. 커터 드럼(302)은 복수의 통과에서 4 미터의 깊이에 달하는 벤치를 절단하여, 절단된 재료를 정위치에 균일한 분포로 남기도록 디자인된다. 절단된 재료는 적절하게, 슬러리 이송 변수 및 상부 회수 프로세스에 적합한 입자 사이즈 분포를 가진다. 절단 드럼은 오버컷 또는 언더컷 모드에서 작동하는 것이 필요할 수 있다. 다른 실시예에서, 절단 드럼 조립체는 유압식으로 구동될 수 있다.
트랙 부착 이동 시스템(306)은, 절단 드럼(302)이 바위 또는 광석을 절단하는 동안에, 차량(112)을 전방으로 추진할 수 있다. 절단 후에, 절단된 광석은 단순히 해저에 남겨지고, 해저에서 적절하게 해저 수집기(GM)(114)에 의해 회수되고 RALS 펌핑 시스템(118)으로 공급되도록 남겨진다. 따라서, BM(112)의 주요 기능은 복수 또는 단일 통과에서 4 미터 깊이의 벤치를 절단 및 사이즈를 조정하고, 높은 생산 수평 절단기로서 작용하는 것이다. 따라서, BM은, 바위 또는 광석을 포함하는 본체에 대한 파워 공급을 최대화하기 위해, 낮은 무게 중심을 가진 트랙 부착 중기이다. 실시예의 기계는 약 900 kW를 바위 면에 공급하고, 2 MW와 3 MW 사이의 전체 기계 파워를 필요로 한다.
도 5에 도시된 다른 실시예에서, 벌크 채광기는 차량의 각각의 단부에 1개씩 2개의 붐 장착 절단 드럼을 합체한다. 이러한 실시예에서, 벤치를 가로지르는 각각의 통과의 끝에서 돌아설 필요가 없으며, 그것은 대신에 차량을 이끄는 어느 절단 드럼과도 단순히 결합할 수 있기 때문이다. 도 3 내지 도 5의 실시예에서, 절단 폭은 기계 트랙 폭보다 크다.
벌크 채광기 전대 및 작동 시스템은 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서, 생산 지원 선박(PSV)(106)은 컨트롤 룸을 주관하며, 컨트롤 룸으로부터, BM(112)은, 엄빌리컬과 인양 와이어를 위한 윈치, 및 BM(112)의 전개 및 회수를 위한 A 프레임과 함께 작동된다. BM(112)은 엄빌리컬 케이블 및 주 호이스트 와이어에 의해 상기 선박(106)에 연결된다. 엄빌리컬 케이블은, 트랙 구동 모터, 유압 시스템 구동 모터, 및 커터 시스템 구동 모터를 구동하기 전력을 공급한다. 엄빌리컬은 또한 BM(112)과 작동 컨트롤 룸 사이의 다중 섬유 광통신 링크를 제공한다.
BM(112)은 주 호이스트 와이어를 통해 PSV(106)로부터 해저로 하강된다. BM(112)이 해저에 착륙되면, 호이스트 와이어는 분리되고 PSV(106)로 또는 안전한 높이로 되돌려 회수될 수 있어, 호이스트 와이어는 채광 작동 동안에 엄빌리컬과 엉키지 않을 것이다. BM(112)이 PSV(106)로 회수될 준비가 되면, 호이스트 와이어는 다시 연결될 수 있다.
절단 작동 동안에, 커터 드럼(302)은 하강되고, 힘은, 바위 면의 경도 및 절단 동안의 필요한 분해 속도에 따라 바위 면에 인가된다. 차량은 전방으로 트랙킹하고, 절단 드럼(302)은 제어된 속도 및 힘으로 절단한다. 자동 루틴이 일정한 절단력을 유지하기 위해 수행되며, 붐(304)의 힘 및 트랙 진행 속도는 절단력 요구사항의 변화에 따라 자동적으로 조절된다. 광석은 단일 또는 복수의 통과에서 4 미터에 달하는 벤치 깊이로 1회의 통과에서 절단 및 갈려진다. BM(112)은, 사이트 또는 벤치가 단일 통과의 커터 깊이로 완전히 절단될 때까지, 절단된 광석의 스트립을 발생시키는 계획을 따르며, 다음에 별도의 기계에 의한 광석의 수집이 일어난다.
절단 라인의 종료시에, 도 5에 도시된 이중 커터 드럼 장치를 가진 BM은 후방 커터 드럼을 상승시키고, 다음 절단 라인(방금 완성된 라인과 평행함)으로 조종되며, 전방 커터 드럼을 하강시키고, 작동을 계속할 것이다(이번에는, 커터 붐이 항상 주행의 방향의 후방에 있도록, 사실상 역으로 됨).
도 3 및 도 4에 도시된 단일 커터 드럼을 가지도록 구성되는 BM은 드럼(302)을 상승시키고, 새로운 절단 라인을 시작하기 위해 실질적으로 180 도 돌아선다.
물 제트 시스템은, 커터 드럼 픽(picks)이 막히는 경우에 커터 드럼 픽을 세척하고, 차량 트랙이 재료로 덮이는 경우에 차량 트랙을 플러싱하기 위해, 옵션으로서 BM(112)에 설치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벌크 커터(700)를 도시하고 있다. 벌크 커터(700)는, 차량(700)의 전방에 위치되는 전기 구동 절단 드럼 조립체(702)를 포함한다. 절단 드럼 조립체(702)는, 절단 드럼 조립체(702)를 상승 및 하강할 수 있는 붐 조립체(704)에 장착된다. 절단 드럼 조립체(702)는 복수의 통과 동안에 4 미터 깊이에 달하는 벤치를 절단하도록 디자인된다. 사이즈 조정 그릴(708)은 절단 드럼(702)에 인접하여 구비되고, 붐 조립체(704)에 장착되지만, 다른 실시예에서는, 그릴(708)은 삽(710)과 유사하게 차량 섀시에 장착될 수 있다. 사이즈 조정 그릴은, 절단물이 드럼(702)에 의해 생산될 때, 절단물을 슬러리 형태로 운반하기에 적합한 사이즈로 맞춘다. 삽(710)은 툴(700)이 전방으로 이동할 때 절단물을 해저로부터 분리시키고, 오거(auger)(712)는 삽(710) 내의 절단물을, 도 7에서 볼 수 없고 대체로 714로 도시된 흡입 라인을 향해 가압한다.
따라서, 벌크 커터(700)는 단일 프로세스에서 절단물을 절단, 사이즈 조정, 및 흡입한다. 이러한 실시예에서 흡입 라인(714)에 의해 포착되는 절단물은 이송 파이프를 통해 선택된 해저 스톡파일링 위치로 펌핑된다.
도 7의 실시예는, 상당한 부분의 미세 입자 및 작은 입자를 포함하는 절단물을 포착하기 위해 흡입 입구(714)를 사용하는 특정한 이점을 인식한다. 물에서, 그러한 입자는 기계식 수단에 의해 비효율적으로 포착되며, 적절히 구성되고 작동되는 슬러리 입구는, 절단 드럼(702)에 의해 생산되는 모든 사이즈의 절단물을 수지하기 위한 효율적인 방법을 제공한다. 절단물의 가둠 및 포착은 수집 보호판(716)에 의해 보조된다.
도 7의 실시예는 흡입 입구를 포함하지만, 도 3 및 도 5에 도시된 것과 같은 다른 실시예는 그러한 흡입 입구를 생략할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예의 벌크 커터는 오버컷팅을 수행할 수 있으며, 절단 드럼은 툴(700)의 전방에서 고정된 높이에 있고, 툴은 도 8a에 도시된 바와 같이 벤치를 가로질러 주행한다. 도 8b에 도시된 바와 같은 몇몇 실시예에서, 벌크 커터는 플런징 모드에서 사용될 수 있으며, 플런징 모드에서, 기계는 절단 동안에 정지되고, 절단 드럼은 약 4 미터 높이까지 절단 드럼의 직경의 약 1/2까지의 절단 깊이로 벽을 절단하는 동안에 벽을 따라 하강된다. 각각의 그러한 절단 후에, 기계는 절단의 깊이만큼 전방으로 주행하고, 다른 플런지 절단을 수행한다.
여기에 사용된 특정 용어는, 본 발명을 동일하게 기술하는 다른 용어와 유사할 수 있으며, 본 출원의 범위는 따라서 어떠한 그러한 동의어에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 해저 채광 툴은 또한 해저 기계로 지칭될 수 있고, 생산 지원 선박은 표면 선박 및/또는 표면 설비로 지칭될 수 있으며, 광석은 동일하게 또는 바위, 결합된 퇴적물, 분해된 퇴적물, 흙, 및 해저 재료로 지칭될 수 있고, 채광은 절단, 준설 또는 다르게 재료를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
여러 가지 변경 및/또는 수정이, 광범위하게 기술된 본 발명의 정신 및 범위를 이탈함이 없이 특정 실시예에서 보여진 본 발명에 대해 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 본 실시예는 모든 점에서 설명을 위한 것이지 제한을 위한 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다.
Claims (19)
- 해저 벤치의 생산 절단을 위한 해저 벌크 채광 툴에 있어서,
상기 해저 벤치를 가로지르는 벌크 채광 툴의 이동을 가능하게 하기 위한 트랙 부착 이동 시스템,
표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하기 위한 파워 및 컨트롤 인터페이스,
벤치를 절단하기 위한 절단 드럼,
절단물이 상기 절단 드럼에 의해 생산될 때 절단물의 사이즈를 조정하기 위한, 상기 절단 드럼에 인접한 사이즈 조정 그릴, 및
사이즈 조정 그릴의 인접한 곳으로부터 절단물을 슬러리 형태로 포착하도록 구성된, 상기 절단 드럼에 인접한 슬러리 입구 및 슬러리 펌프 시스템
을 포함하고,
스톡파일 내의 광석이 수집기에 의해 수집될 수 있도록 상기 슬러리 펌프 시스템이 슬러리를 이송 파이프를 통해 해저 스톡파일 위치로 펌핑하도록 구성되어 있는,
해저 벌크 채광 툴. - 제1항에 있어서,
상기 슬러리 펌프 시스템은, 상기 툴에 의해 취해졌거나 취해져야 할 경로의 한쪽으로 슬러리를 펌핑하도록 구성되어 있는, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬러리 펌프 시스템에 의한 절단물의 포착 및 수집을 향상시키기 위해 상기 절단 드럼을 부분적으로 둘러싼 수집 보호판을 더 포함하는, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사이즈 조정 그릴은, 상기 그릴부터 드럼까지의 거리보다 큰 입자를 상기 절단 드럼에 압착함으로써 절단물의 사이즈를 조정하는, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 절단 드럼은, 드럼 퇴출 및 가변 절단 깊이를 가능하게 하도록 붐 조립체에 장착되어 있는, 해저 벌크 채광 툴. - 제5항에 있어서,
상기 사이즈 조정 그릴은 상기 붐 조립체에 장착되어 있는, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
드럼 절단 폭은 기계 트랙 폭보다 큰, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 사이즈 조정 그릴로부터 절단물을 포착하기 위한 흡입 입구를 더 포함하는, 해저 벌크 채광 툴. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
절단물을 해저로부터 분리하기 위해 상기 절단 드럼의 바로 뒤에 있는 삽을 더 포함하는, 해저 벌크 채광 툴. - 제9항에 있어서,
상기 사이즈 조정 그릴로부터 절단물을 포착하기 위한 흡입 입구, 및
상기 삽 내의 절단물을 상기 흡입 입구를 향해 가압하기 위해 상기 삽 내에 배치된 하나 이상의 오거(augers)
를 더 포함하는, 해저 벌크 채광 툴. - 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법에 있어서,
해저 벌크 채광 툴이 표면 소스로부터 파워 및 컨트롤 신호를 수용하는 단계,
상기 해저 벌크 채광 툴이 상기 해저 벤치를 가로질러 이동하는 단계,
상기 해저 벌크 채광 툴의 절단 드럼이 상기 해저 벤치를 절단하는 단계 ― 상기 절단 드럼은 상기 절단 드럼에 의해 절단물이 생산될 때 상기 절단물의 사이즈를 조정하기 위해 상기 절단 드럼에 인접하여 사이즈 조정 그릴을 포함함 ―,
상기 절단 드럼에 인접한 슬러리 입구 및 슬러리 펌프 시스템으로 상기 사이즈 조정 그릴의 인접한 곳으로부터 상기 절단물을 슬러리 형태로 포착하는 단계,
스톡파일 내의 광석이 수집기에 의해 수집될 수 있도록 상기 슬러리 펌프 시스템으로 상기 슬러리를 이송 파이프를 통해 해저 스톡파일 위치로 펌핑하는 단계
를 포함하는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제11항에 있어서,
회수될 재료는 벤치 높이보다 큰 두께를 가지고 있고,
벤치 높이는 상기 해저 벌크 채광 툴의 절단 깊이에 의해 정의되며,
재료의 벤치의 복수의 층은 상기 벌크 채광 툴에 의한 복수의 통과에 의해 제거되는,
해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제12항에 있어서,
상기 해저 벌크 채광 툴의 각각의 통과에 의해 생산되는 절단물은 각각의 통과 중에 상기 벌크 채광 툴의 흡입 입구에 의해 수집되는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 해저 벌크 채광 툴은 하나 이상의 절단 경로로 상기 벤치의 표면을 가로질러 주행함으로써 실질적으로 전체 벤치를 절단하며, 상기 하나 이상의 절단 경로는 해저 벤치의 사이즈 및 해저 벤치의 형상에 기초하여 결정되는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 드럼이 상기 툴의 앞에 위치해서 상기 벤치의 절단을 수행하는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 드럼이 상기 툴의 뒤에 위치해서 상기 벤치의 절단을 수행하는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 제13항에 있어서,
상기 절단 드럼이 상기 툴의 앞에 위치해서 상기 벤치의 절단을 수행하되, 상기 절단은 절단 중에 상기 해저 벌크 채광 툴은 움직이지 않게 고정하고 상기 절단 드럼이 상기 벤치의 벽 아래로 하강되면서 수행되는, 해저 벤치의 생산 절단을 위한 방법. - 삭제
- 삭제
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