PL166871B1

PL166871B1 - Method of mining useful minerals through bore-holes

Info

Publication number: PL166871B1
Application number: PL29268591A
Authority: PL
Inventors: Wieslaw Jura; Jerzy Bednarczyk; Adam Marek; Jerzy Jonkisz
Original assignee: Inst Gornictwa Odkrywkowego Po
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1995-06-30
Also published as: PL292685A1

Abstract

1. Urządzenie do otworowej eksploatacji minerałów użytecznych, wyposażone w kolumnę współśrodkowych rur, na której osadzona jest centrycznie głowica urabiająca zaopatrzona w hydromonitory z dyszami i zawieszona na rurach zasilających, znamienne tym, że ma dzieloną urabiającą głowicę (1) składającą się z dwóch współosiowych korpusów(2, 3), z których zewnętrzny korpus(2)jest zawieszony na rurach zasilających(4), a wewnętrzny korpus (3)jest umieszczony obrotowo w wewnętrznym korpusie (2) i zaopatrzony jest w dysze (5) hydromonitorów(6).1. Device for downhole exploitation useful minerals, equipped with a column concentric pipes on which it is seated there is a centrally provided cutting head in hydromonitors with nozzles and suspended on supply pipes, characterized by that it has a split-folding cutting head (1) made of two coaxial bodies (2, 3), from which the outer body (2) is suspended on the supply pipes (4) and the internal the body (3) is rotatably housed in the inner one body (2) and is equipped with nozzles (5) of monitors (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do otworowej eksploatacji minerałów użytecznych strumieniami wody pod ciśnieniem.The subject of the invention is a device for the hole mining of useful minerals with pressurized water jets.

Znane jest np. z polskiego opisu patentowego nr 148 797 urządzenie eksploatacyjne wyposażone w kolumnę współśrodkowych rur umieszczonych w otworze wydobywczym, na której osadzona jest urabiająca głowica w postaci jednolitego korpusu zaopatrzonego w hydromonitory z dyszami. Urabiająca głowica nasadzona jest centrycznie na rurową kolumnę wydobywczą i połączona jest rurami zasilającymi hydromonitory pod wodą pod wysokim ciśnieniem. Dla promieniowego urabiania złoża minerału z otworu wydobywczego urabiająca głowica jest obracana w tym otworze, a jej skokowe podciąganie z dołu do góry zapewnia wybieranie kolejnych warstw tego złoża.For example, from the Polish patent specification No. 148 797, an exploitation device is known, equipped with a column of concentric pipes placed in the mining well, on which a cutting head in the form of a single body equipped with hydromonitors with nozzles is mounted. The cutting head is placed centrally on the tubular mining column and is connected by pipes supplying hydromonitors under high pressure water. For the radial cutting of the mineral deposit from the mining well, the cutting head is rotated in this opening, and its stepwise pull from the bottom upwards ensures the selection of successive layers of this deposit.

Dotychczas rury zasilające hydromonitory urabiającej głowicy są zwykle związane z kolumną wydobywczą, co dla uzyskania obrotowego i osiowego ruchu urabiającej głowicy wymaga takiego samego przemieszczania kolumny współosiowych rur. Znane jest również rozwiązanie w którym rury zasilające nie są związane z kolumną wydobywczą. Urabiająca głowica jest w tym przypadku obracana i podciągana tylko rurami zasilającymi wokół nieruchomej kolumny wydobywczej.Hitherto, the feed pipes of the cutting head hydromonitors are usually associated with the extraction column, which requires the same movement of the column of coaxial pipes to obtain the rotational and axial movement of the cutting head. It is also known that the feed pipes are not associated with the extraction column. The cutting head is in this case rotated and pulled up only by the feed pipes around the stationary production column.

Oba te rozwiązania stwarzają szereg trudności z uszczelnieniem obracanych i przesuwanych osiowo rur w tarczy otworu wydobywczego, przez którą kolumna tych rur przenika w głąb tego otworu. Otwór wydobywczy musi być zamknięty na powierzchni tarczą, ze względu na jego technologiczne wypełnienie sprężonym powietrzem.Both of these solutions create a number of difficulties with the sealing of the rotating and axially displaced pipes in the face of the mining hole, through which the column of these pipes penetrates into this hole. The extraction hole must be closed on the surface with a shield, due to its technological filling with compressed air.

Powyższe trudności usuwa urządzenie do otworowej eksploatacji minerałów użytecznych według wynalazku, wyposażone w kolumnę współśrodkowych rur, na której osadzona jest centrycznie urabiająca głowica zaopatrzona w hydromonitory z dyszami i zawieszona na rurach zasilających. Zgodnie z wynalazkiem urządzenie ma dzieloną urabiającą głowicę składającą się z dwóch współosiowych korpusów, z których wewnętrzny korpus jest zawieszony na rurach zasilających, a wewnętrzny korpus jest umieszczony obrotowo w zewnętrznym korpusie i zaopatrzony jest w dysze hydromonitorów. Wewnętrzny korpus urabiającej głowicy ma napęd mechaniczny, korzystnie w postaci silnika którego wał jest sprzężony z zębatką na obwodzie tego korpusu. W alternatywnym wykonaniu wewnętrzny korpus urabiającej głowicy ma napęd odrzutowy uzyskany przez zróżnicowanie energii hydromonitorów zmianą średnic ich dysz, przy równoczesnym ukierunkowaniu osi działania tych hydromonitorów dla ograniczenia wzajemnego znoszenia się sił.The above difficulties are overcome by the device for the downhole exploitation of minerals useful according to the invention, equipped with a column of concentric pipes on which a centrally mounted cutting head equipped with hydromonitors with nozzles and suspended on supply pipes is mounted. According to the invention, the device has a split cutting head consisting of two coaxial bodies, the inner body of which is suspended on the feed pipes, and the inner body is rotatably mounted in the outer body and is provided with monitor nozzles. The internal body of the cutting head has a mechanical drive, preferably in the form of a motor, the shaft of which is coupled to the rack at the circumference of the body. In an alternative embodiment, the internal body of the cutting head has a jet propulsion obtained by varying the energy of the monitors by changing the diameters of their nozzles, while at the same time directing the axis of operation of these monitors to limit mutual cancellation of forces.

166 871166 871

Zastosowanie dwudzielnej urabiającej głowicy z obrotowym wewnętrznym korpusem w urządzeniu według wynalazku, eliminuje konieczność ruchu kolumny wydobywczej zarówno osiowego jak i obrotowego oraz eliminuje potrzebę obrotowego ruchu rur zasilających, utrzymując jedynie ich ruch osiowy skokami dla podciągania głowicy ku górze. Uszczelnienie przesuwanych osiowo rur zasilających w tarczy otworu wydobywczego nie stwarza żadnych trudności.The use of a two-part cutting head with a rotating internal body in the device according to the invention eliminates the need to move the extraction column, both axially and rotating, and eliminates the need for rotational movement of the feed pipes, keeping only their axial movement in steps to pull the head up. Sealing the axially displaceable feed pipes in the head of the recovery opening presents no difficulties.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie eksploatacyjne w otworze wydobywczym, a fig. 2 - urabiającą głowicę tego urządzenia.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a mining device in a production well, and Fig. 2 - a cutting head of this device.

Urządzenie do otworowej eksploatacji minerałów użytecznych ma dzieloną urabiającą głowicę 1, składającą się z dwóch współosiowych korpusów 2,3. Zewnętrzny korpus 2 jest zawieszony na rurach zasilających 4, a wewnętrzny korpus 3 jest umieszczony obrotowo w zewnętrznym korpusie 2 i zaopatrzony jest w dysze 5 hydromonitorów 6. Pomiędzy korpusami 2,3 znajduje się szczelina 7 wypełniona materiałem uszczelniającym 8 i pierścieniami ślizgowymi. Elementem łączącym oba korpusy 2,3 jest pierścień 9 wraz z łożyskiem ślizgowym 10 zamocowany na wewnętrznym korpusie 3, po którym ślizga się zewnętrzny korpus 2. Pierścień 11 przenosi między obu korpusami 2,3 siły osiowe wywoływane brakiem ciśnienia przepływającej wody.The device for the borehole exploitation of useful minerals has a split cutting head 1, consisting of two coaxial bodies 2,3. The outer body 2 is suspended on the supply pipes 4, and the inner body 3 is rotatably arranged in the outer body 2 and is provided with nozzles 5 of monitors 6. Between the bodies 2,3 there is a gap 7 filled with sealing material 8 and slip rings. The element connecting the two bodies 2,3 is a ring 9 with a slide bearing 10 mounted on the inner body 3, on which the outer body 2 slides. The ring 11 transfers between the two bodies 2,3 axial forces caused by the lack of pressure of flowing water.

Jak uwidoczniono na fig. 1 i 2 rysunku, wewnętrzny korpus 3 urabiającej głowicy 1 ma przykładowo napęd mechaniczny w postaci silnika 12 zamocowanego do zewnętrznego korpusu 2 i przekładającego siłę napędową obrotu wewnętrznego korpusu 3 wałem 13 na zębatkę 14, która jest ustalona na obwodzie tego wewnętrznego korpusu 3. Silnik 12 może być elektryczny lub hydrauliczny i może być umieszczony bezpośrednio nad urabiającą głowicą 1, bądź też na tarczy 15 wydobywczego otworu 16. W tym drugim przypadku siła napędzająca będzie przenoszona wydłużonym wałem, którego długość będzie dostosowywana do głębokości wydobywczego otworu 16. Obroty wewnętrznego korpusu 3 mogą być również wywoływane siłą odrzutową hydromonitorów 6 przy zróżnicowaniu ich energii średnicą dysz 5 i równoczesnym ukierunkowaniu osi działania hydromonitorów 6 ograniczającym wzajemne znoszenie się sił.As shown in Figs. 1 and 2 of the drawings, the inner body 3 of the cutting head 1 has, for example, a mechanical drive in the form of a motor 12 attached to the outer body 2 and transmitting the driving force of rotation of the inner body 3 through a shaft 13 to a rack 14, which is fixed on the circumference of this inner body. of the body 3. The motor 12 can be electric or hydraulic and can be located directly above the cutting head 1 or on the disc 15 of the mining hole 16. In the latter case, the driving force will be transmitted by an elongated shaft, the length of which will be adapted to the depth of the mining hole 16. The rotation of the inner body 3 can also be caused by the recoil force of the monitors 6 with the differentiation of their energies with the diameter of the nozzles 5 and the simultaneous orientation of the action axes of the monitors 6 limiting the mutual canceling of forces.

Urządzenie do otworowej eksploatacji minerałów użytecznych działa w sposób następujący. Dzieloną urabiającą głowicę 1 zapuszcza się do otworu wydobywczego 16 centrycznie na rurowej kolumnie wydobywczej 17 i zawiesza na rurach zasilających 4 na poziomie urabiania. Rurami zasilającymi 4 wprowadza się wodę pod wysokim ciśnieniem, która przepływa z zewnętrznego korpusu 2 urabiającej głowicy 1 do jej wewnętrznego korpusu 3, a następnie do dysz 5 hydromonitorów 6 tworząc strumienie wody, których energia powoduje cięcie minerału. Mechaniczny lub odrzutowy napęd wewnętrznego korpusu 3 powoduje jego obrót wraz z hydromonitorami 6, a tym samym promieniowe urabianie złoża minerału z wydobywczego otworu 16 na całym obwodzie. Po zakończeniu procesu urabiania w jednej warstwie złoża urabiającą głowicę 1 podciąga się rurami zasilającymi 4 ku górze celem przeprowadzenia następnego cięcia. Podciąganie lub opuszczanie urabiającej głowicy 1 rurami zasilającymi 4 wymaga ich przeciągnięcia przez otwory w tarczy 15 wydobywczego otworu 16, w których znajdują się uszczelniające dławiki 18 zapobiegające ucieczce sprężonego powietrza znajdującego się wewnątrz tego otworu 16 oraz w komorze urabiania 19. Urobek opada na ruszt promieniowy 20, gdzie jest rozdrabniany baterią hydromonitorów 21, pod którą na rurowej kolumnie wydobywczej 17 znajduje się kosz airliftu 22, ssawy 23 i bateria hydromonitorów fluidyzujących 24.The device for the downhole exploitation of useful minerals works as follows. The split cutting head 1 is dropped into the mining hole 16 centrally on the tubular mining column 17 and suspended on the feed pipes 4 at the cutting level. High pressure water is introduced through the supply pipes 4, which flows from the outer body 2 of the cutting head 1 to its inner body 3 and then to the nozzles 5 of monitors 6 creating water jets, the energy of which cuts the mineral. The mechanical or jet drive of the inner body 3 causes it to rotate together with the monitors 6, thereby radially cutting the mineral deposit from the extraction opening 16 around its entire circumference. After completion of the mining process in one layer of the bed, the cutting head 1 is pulled upwards with the feed pipes 4 to carry out the next cut. Pulling up or lowering the cutting head 1 with the supply pipes 4 requires them to be pulled through the holes in the mining disc 15 of the opening 16, in which there are sealing glands 18 preventing the escape of compressed air inside this opening 16 and in the cutting chamber 19. The debris falls onto the radial grate 20 where it is fragmented by a bank of monitors 21, under which, on the tubular column 17, there is an airlift basket 22, suction nozzles 23 and a bank of fluidizing monitors 24.

Fig. 1.Fig. 1.

Fig 2Fig 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,00 zł.Price PLN 1.00.

Claims

Patent claims

1. A device for the borehole mining of useful minerals, equipped with a column of concentric pipes, on which a cutting head is centrally mounted, equipped with hydromonitors with nozzles and suspended on supply pipes, characterized by the fact that it has a split cutting head (1) consisting of two coaxial bodies (2,3), of which the outer body (2) is suspended on the supply pipes (4), and the inner body (3) is rotatably arranged in the inner body (2) and is provided with nozzles (5) of the monitors (6).

2. The device according to claim A machine as claimed in claim 1, characterized in that the internal body (3) of the cutting head (1) has a mechanical drive in the form of a motor (12), the shaft (13) of which is coupled to a rack (14) on the circumference of said body (3).

3. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that the internal body (3) of the cutting head (1) has a jet propulsion obtained by varying the energy of the monitors (6), changing the diameters of their nozzles (5) with the simultaneous orientation of the axis of operation of these monitors (6) to reduce mutual drift strength.