RU2071833C1

RU2071833C1 - Method and apparatus of underwater placers development

Info

Publication number: RU2071833C1
Application number: RU94015904A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кавтаськин; М.И. Звонарев
Original assignee: Дальневосточный государственный технический университет
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1997-01-20

Abstract

FIELD: development of shelf deposits or in rivers beds shelf placers. SUBSTANCE: benefication block is mounted stationary on bottom in zone of high and low tide excitement and / or current. In the case material of placer is put into cavity of benefication block and removed from it through holes in benefication block body. Relocation of placer material is exercised in suspended in water state using for this purpose power of water masses. Sluices mounted with longitudinal axis set along main water masses movement direction are use as benefication block. Apparatus has benefication block with tubular body and working cavity opened on both ends and sluices located inside the cavity. Anchors provide positioning of benefication block in working position in respect to placer. EFFECT: increased effectiveness of underwater placers development. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений шельфа, предпочтительно примыкающих к береговой черте в тех районах водных акваторий, где силы волн, возникающих в результате воздействия течений, ветров, приливно-отливных явлений и т.п. факторов, достаточно для приведения осадков дна и рыхлых отложений во взвешенное состояние, кроме того, заявленное решение может быть использовано при разработке россыпей, залегающих в руслах рек. The invention relates to the field of mining and can be used in the development of shelf deposits, preferably adjacent to the coastline in those areas of water areas where the forces of waves arising from the effects of currents, winds, tidal phenomena, etc. factors are sufficient to bring the bottom sediments and loose sediments into a balanced state, in addition, the claimed solution can be used in the development of placers lying in river beds.

Известен способ разработки подводных россыпей, включающий установку якоря, монтаж трассовой скреперной системы с обогатительным блоком, внедрение обогатительного блока в толщу россыпи и принудительное перемещение обогатительного блока посредством скреперной установки к береговой черте с отбором из россыпного материала полезных компонентов и последующей разгрузкой его в смонтированный на берегу бункер [1]
Недостаток этого технического решения низкая экологичность способа (уничтожение биоценоза и ухудшение условий обитания водяных организмов и растений ввиду нарушения условий их обитания), существенная зависимость способа разработки от погодных условий и необходимость высоких затрат энергии, что исключает возможность реализации способа в малоосвоенных районах без развертывания соответствующих источников энергии.A known method for the development of underwater placers, including the installation of an anchor, the installation of a route scraper system with a concentration block, the introduction of a concentration block in the thickness of the placer and the forced movement of the concentration block by means of a scraper installation to the shoreline with the selection of useful components from the placer material and its subsequent unloading into a shore mounted hopper [1]
The disadvantage of this technical solution is the low environmental friendliness of the method (destruction of the biocenosis and the deterioration of the living conditions of aquatic organisms and plants due to violation of their living conditions), a significant dependence of the development method on weather conditions and the need for high energy costs, which excludes the possibility of implementing the method in underdeveloped areas without deploying appropriate sources energy.

Известен также способ разработки подводных россыпей, включающий перемещение материала россыпи через обогатительный блок, отделение хвостов от полезного компонента с использованием гравитационных методов обогащения и накопления полезного компонента внутри обогатительного блока [2]
Известно устройство, обеспечивающее реализацию заявленного способа, включающее обогатительный блок, содержащий трубчатый корпус с рабочей полостью и средствами отделения полезного компонента от хвостов, размещенными внутри этой полости, и узлы, обеспечивающие позиционирование устройства в рабочем положении относительно россыпи [3]
Недостаток указанных технических решений невозможность их реализации в условиях отсутствия источников энергопитания, кроме того, необходимость дополнительного воздействия (размыва) россыпи в процессе вывода исполнительного устройства в рабочее положение обуславливает замутнение акватории взвешенными частицами, т.е. низкую экологичность способа. При этом названные технические решения не способны работать в полностью автоматизированном режиме, поскольку рассчитаны на работу в режиме цикличном.There is also known a method of developing underwater placers, including moving the placer material through the processing unit, separating the tailings from the useful component using gravitational methods of beneficiation and accumulating the useful component inside the processing unit [2]
A device is known that ensures the implementation of the claimed method, including an enrichment unit containing a tubular body with a working cavity and means for separating the useful component from the tails located inside this cavity, and nodes that provide positioning of the device in the working position relative to the placer [3]
The disadvantage of these technical solutions is the impossibility of their implementation in the absence of energy sources, in addition, the need for additional exposure (erosion) of the placer in the process of putting the actuator into working position causes the water area to become cloudy with suspended particles, i.e. low environmental friendliness of the method. Moreover, the above technical solutions are not able to work in a fully automated mode, since they are designed to work in a cyclic mode.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в повышении автономности средств, обеспечивающих реализацию способа, и снижении их энергозависимости при повышении экологичности способа. The problem to which the claimed solution is directed is expressed in increasing the autonomy of the means for implementing the method, and reducing their energy dependence while increasing the environmental friendliness of the method.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении дополнительных искусственных воздействий на акваторию, содержащую россыпь, при ее отработке, а именно исключается повышение замутненности акватории, превышающее естественный уровень, являющийся следствием прибрежного волнения, исключается разрушение донного покрова, кроме того, обеспечивается полная автономность способа и устройства (исключающее необходимость осуществления оперативного управления им и подвод энергоресурсов). The technical result achieved in solving the problem is expressed in the exclusion of additional artificial impacts on the water area containing the placer during its development, namely, an increase in the turbidity of the water area that exceeds the natural level resulting from coastal disturbance is excluded, destruction of the bottom cover is excluded, moreover, it is ensured full autonomy of the method and device (eliminating the need for operational management of it and supply of energy resources).

Для решения поставленной цели способ разработки подводных россыпей, включающий ввод материала россыпи в обогатительный блок, отделение хвостого компонента с использованием гравитационных методов обогащения и накопление полезного компонента внутри обогатительного блока, отличается тем, что последний устанавливают стационарно на дне, в зоне прибойно-приливного волнения и (или) течения, при этом материал россыпи вводят в полость обогатительного блока и выводят из него через разные отверстия в корпусе обогатительного блока, причем перемещение материала россыпи ведут во взвешенном в воде состоянии с использованием для этого энергии водяных масс, кроме того, обогатительный блок располагают так, чтобы направление перемещения материала россыпи внутри него совпадало с преобладающим направлением движения водяных масс. To achieve this goal, a method for developing underwater placers, including introducing placer material into the beneficiation unit, separating the tail component using gravity enrichment methods and accumulating the useful component inside the beneficiary unit, differs in that the latter is installed stationary at the bottom, in the tidal wave zone and (or) flow, while the material of the placer is introduced into the cavity of the processing unit and removed from it through different openings in the housing of the processing unit, The distribution of the placer material is carried out in suspension in water using the energy of the water masses for this, in addition, the enrichment unit is positioned so that the direction of movement of the placer material inside it coincides with the prevailing direction of movement of the water masses.

Кроме того, обогатительный блок размещают на глубине, исключающей частичную обсушку шлюзов. In addition, the processing unit is placed at a depth that excludes partial drying of the locks.

Устройство для разработки подводных россыпей, обеспечивающее реализацию заявленного способа, включающее обогатительный блок, содержащий трубчатый корпус с рабочей полостью и средствами отделения полезного компонента от хвостов, размещенными внутри этой полости, и узлы, обеспечивающие позиционирование устройства в рабочем положении относительно россыпи, отличается тем, что трубчатый корпус выполнен открытым на обеих концах, при этом в качестве средств отделения полезного компонента от хвостов использованы шлюзы, снабженные трафаретами и установленные внутри корпусов с возможностью извлечения из последних, а устройства, обеспечивающие позиционирование устройства, выполнены в виде якорей, фиксируемых в грунте. A device for the development of underwater placers, providing the implementation of the claimed method, including an enrichment unit containing a tubular body with a working cavity and means for separating the useful component from the tails located inside this cavity, and nodes that provide positioning of the device in the working position relative to the placer, characterized in that the tubular body is made open at both ends, while gateways equipped with a stencil are used as means for separating the useful component from the tails they are installed inside the enclosures with the possibility of extraction from the latter, and devices that provide positioning of the device are made in the form of anchors fixed in the ground.

Кроме того, шлюзы внутри трубчатого корпуса размещают, по меньшей мере, двумя ярусами. In addition, the locks inside the tubular housing are placed with at least two tiers.

Кроме того, шлюзы выполнены в виде корытообразных желобов, снабженных узлами скрепления с трубчатым корпусом, при этом узлы скрепления выполнены в виде сквозных отверстий в стенках корпуса и стенках желобов шлюзов и крепежных болтов, размещаемых в этих отверстиях. In addition, the locks are made in the form of trough-shaped gutters equipped with fastening units with a tubular body, while the fastening nodes are made in the form of through holes in the walls of the housing and the walls of the gutters of the locks and fixing bolts placed in these holes.

Кроме того, в качестве якорей использована штанговая крепь,предпочтительно винтовая. In addition, rod supports, preferably screw, are used as anchors.

Кроме того, трубчатому корпусу придают прямоугольную форму поперечного сечения. In addition, the tubular body is given a rectangular cross-sectional shape.

Кроме того, проушины для фиксации трубчатого корпуса на грунте размещены на его нижней поверхности, на кромках обоих концов. In addition, the eyes for fixing the tubular body to the ground are placed on its lower surface, at the edges of both ends.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна". A comparison of the features of the claimed solutions with the features of analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
признаки первого пункта формулы изобретения обеспечивают возможность использования силы прибойно-приливного волнения и течения для перемещения через обогатительный блок взвешенного в воде материала россыпи и работоспособности шлюзов как средств отделения полезного компонента от хвостов;
признаки второго пункта формулы изобретения исключают возможность заштыбовывания шлюзов материалом россыпи и, тем самым, выключения их из работы (т. е. обеспечивают свободную сквозную прокачку через шлюзы воды, содержащей взвесь материала россыпи);
признаки третьего пункта формулы изобретения конкретизируют конструкцию устройства, обеспечивающего автономную, энергосберегающую и экологически чистую отработку россыпи при одновременном облегчении процессов разгрузки шлюзов от накопленного полезного компонента;
признак четвертого пункта формулы позволяет повысить эффективность работы устройства за счет увеличения рабочей поверхности шлюзов;
признаки пятого пункта формулы изобретения конкретизируют конструкцию шлюзов и их узлов скрепления при которой обеспечивается возможность оперативной разгрузки шлюзов, при исключении работ по вторичной фиксации трубчатого корпуса в рабочей позиции;
признаки шестого пункта формулы изобретения конкретизируют выполнение якорей, удерживающих трубчатый корпус в рабочем положении;
признаки седьмого пункта формулы изобретения обеспечивают максимальную эффективность работы многоярусных шлюзов, т.к. обеспечивают максимальную их суммарную площадь.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:
the features of the first claim provide the possibility of using tidal waves and currents to move the placer material suspended in the water through the processing unit and the health of the locks as a means of separating the useful component from the tails;
the signs of the second claim exclude the possibility of filling the locks with the placer material and thereby shutting them down (i.e., provide free through pumping through the locks of water containing a suspension of the placer material);
the signs of the third paragraph of the claims specify the design of the device, which provides autonomous, energy-saving and environmentally friendly mining of the placer while facilitating the unloading of locks from the accumulated useful component;
the sign of the fourth paragraph of the formula can improve the efficiency of the device by increasing the working surface of the gateways;
the signs of the fifth claim concretize the design of the locks and their fastening nodes, which makes it possible to quickly unload the locks, with the exception of the secondary fixation of the tubular body in the working position;
the signs of the sixth claim concretize the implementation of the anchors holding the tubular body in position;
the features of the seventh claim provide the maximum efficiency of multi-tiered gateways, as provide their maximum total area.

признаки восьмого пункта формулы обеспечивают возможность максимально плотного размещения корпусов на грунте. the signs of the eighth paragraph of the formula provide the most dense placement of buildings on the ground.

На фиг. 1 показана схема размещения обогатительных блоков в рабочем положении; на фиг.2 разрез А А фиг.1; на фиг.3 показан продольный разрез обогатительного блока по трубчатому корпусу; на фиг.4 показан поперечный разрез трубчатого корпуса. In FIG. 1 shows a layout of enrichment units in a working position; figure 2 section a And figure 1; figure 3 shows a longitudinal section of the enrichment unit along the tubular body; figure 4 shows a cross section of a tubular body.

На чертежах показаны трубчатые корпуса 1 обогатительных блоков, поверхность воды 2, россыпь 3, якоря 4, направление движения волн 5, открытые концы 6 трубчатого корпуса 1, шлюзы 7, трафареты 8, крепежные болты 9, отверстия 10 в стенках корпуса 1 и бортов шлюзов 7, направляющие 11, берег 12, пазы 13, проушины 14 корпуса 1, петля 15 шлюза 7. The drawings show the tubular body 1 of the processing units, the water surface 2, placer 3, anchors 4, the direction of wave movement 5, the open ends 6 of the tubular body 1, locks 7, stencils 8, mounting bolts 9, holes 10 in the walls of the housing 1 and sides of the locks 7, the guides 11, the shore 12, the grooves 13, the eyes 14 of the housing 1, the loop 15 of the gateway 7.

Обогатительный блок представляет из себя трубчатый (т.е. прямолинейный и открытый с обоих концов) корпус 1, предпочтительно металлический или железобетонный, внутри которого размещены шлюзы 7 (аппараты гравитационного обогащения), каждый из которых представляет из себя желоб, ширина поперечного сечения которого соответствует ширине поперечного сечения трубчатого корпуса 1 в месте установки шлюза. Конец шлюза, обращенный к берегу, снабжен петлей 15. The beneficiation unit is a tubular (i.e., straight and open at both ends) body 1, preferably metal or reinforced concrete, inside which locks 7 (gravity enrichment devices) are placed, each of which is a gutter whose cross-sectional width corresponds to the cross-sectional width of the tubular body 1 at the installation site of the gateway. The end of the lock facing the shore is provided with a loop 15.

На дне шлюза размещены трафареты 8, представляющие из себя неровности, выполненные предпочтительно из рифленой резины. Целесообразно снабжать трафареты 8 общей подложкой, длина которой должна соответствовать длине шлюзов, что позволит ускорить процесс смены трафаретов 8 в шлюзах 7 при их разгрузке. В боковых стенках желобов (шлюзов) выполнены сквозные соосные отверстия 10. Stencils 8 are located at the bottom of the airlock, which are bumps, preferably made of corrugated rubber. It is advisable to equip the stencils 8 with a common substrate, the length of which should correspond to the length of the locks, which will speed up the process of changing the stencils 8 in the locks 7 when unloading them. In the side walls of the gutters (locks), through coaxial holes 10 are made.

Такие же отверстия 10 выполнены в боковых стенках трубчатого корпуса 1. Крепежный болт 9 размещен в отверстиях 10 корпуса и шлюзов. Внутри трубчатого корпуса 1 на его боковых стенках закреплены направляющие 11, число пар которых на единицу меньше числа шлюзов 7, размещенных в корпусе 1. Целесообразно применять трубчатые корпуса прямоугольного поперечного сечения, поскольку это позволяет использовать одинаковые (унифицированные) шлюзы 7. The same holes 10 are made in the side walls of the tubular body 1. A fixing bolt 9 is placed in the holes 10 of the housing and locks. Guides 11 are fixed inside the tubular body 1 on its side walls, the number of pairs of which is one less than the number of locks 7 located in the housing 1. It is advisable to use tubular cases of rectangular cross-section, since this allows the use of identical (unified) locks 7.

Приемная часть корпуса 1 (конец 6, удаленный от берега 12) снабжена пазами 13, обеспечивающими фиксацию приемных (удаленных от берега 12) кромок шлюзов 7. The receiving part of the housing 1 (end 6, remote from the shore 12) is equipped with grooves 13, which ensure the fixation of the receiving (remote from the shore 12) edges of the locks 7.

Заявленный способ осуществляется в следующем порядке. The claimed method is carried out in the following order.

Обогатительные блоки доставляют на место разработки, их габариты и вес определяются возможностями подъемно-транспортного оборудования, имеющегося в распоряжении. Enrichment units are delivered to the development site, their dimensions and weight are determined by the capabilities of the handling equipment available.

Длина якорей 4 принимается из условия обеспечения возможности их заделки в прочные подстилающие породы. The length of the anchors 4 is taken from the condition of ensuring the possibility of their incorporation into strong underlying rocks.

Корпуса 1 размещают таким образом, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения волн 5, опускают на дно и размещают таким образом, чтобы плоскость шлюзов 7 имела наклон от берега (при наличии естественного уклона дна корпуса просто укладывают на дно, а при отсутствии этого уклона проводят соответствующую планировку дна на месте установки). Cases 1 are placed in such a way that their longitudinal axis is located along the direction of wave 5 motion, lowered to the bottom and placed so that the plane of the locks 7 has an inclination from the shore (in the presence of a natural slope of the bottom of the hull, simply lay on the bottom, and in the absence of this slope carry out the appropriate layout of the bottom at the installation site).

Корпуса 1 фиксируют ввинчиванием винтовых штанг (якорей 4) в петли 14 корпуса до сцепления их с твердым грунтом. Число корпусов 1 определяется только размерами россыпи. Целесообразно размещать корпуса пакетом один вплотную к другому. Глубина размещения корпусов 1 должна исключать возможность частичной осушки шлюзов 7 для исключения их заштыбования лесками и исключения необходимости частых очисток шлюзов. The housing 1 is fixed by screwing the screw rods (anchors 4) into the hinges 14 of the housing until they engage with hard ground. The number of buildings 1 is determined only by the size of the placer. It is advisable to place the case package one close to the other. The depth of placement of the buildings 1 should exclude the possibility of partial drainage of the locks 7 to exclude their filling with fishing lines and eliminate the need for frequent cleaning of the locks.

Затем во внутрь корпусов 1 вводят шлюзы 7, на дне которых уже зафиксированы трафареты 8, до упора их передних кромок в пазы 13, после чего в отверстия 10 корпуса 1 и боковых стенок шлюзов вводят крепежные болты 9 с соответствующей фиксацией последних. Then, locks 7 are introduced into the buildings 1, at the bottom of which stencils 8 are already fixed, their front edges stop in the grooves 13, after which fixing bolts 9 are inserted into the holes 10 of the housing 1 and the side walls of the locks with the corresponding fixation of the latter.

После указанной операции оставляют корпуса на месте установки. After this operation, leave the housing at the installation site.

Волны, возникающие в результате воздействия ветров и /или/ приливно-отливных явлений и /или/ течений, поднимают осадки дна и рыхлые отложения россыпей, содержащие полезные компоненты, и переносят их к берегу. Поскольку на их пути размещены трубчатые корпуса 1, водные массы, содержащие взвесь материала россыпи, проходят через полость этих корпусов 1, теряя часть взвешенных в них частиц тяжелых металлов и /или/ минералов на трафаретах 8 шлюзов 7. При откате воды это повторяется. Waves resulting from the influence of winds and / or tidal phenomena and / or currents raise bottom sediments and loose placer deposits containing useful components and carry them to the shore. Since tubular bodies 1 are placed on their way, water masses containing a suspension of placer material pass through the cavity of these bodies 1, losing part of the suspended particles of heavy metals and / or minerals on the stencils 8 of the locks 7. This is repeated when water is rolled back.

Таким образом, происходит аккумуляция тяжелых фракций внутри трубчатого корпуса 1 на трафаретах 8 шлюзов 7. Thus, the accumulation of heavy fractions inside the tubular body 1 on the stencils 8 of the locks 7.

Для отбора концентрата тяжелых металлов /минералов/ извлекают крепежные болты 9 из отверстий 10, после чего, зацепив за петли 15 шлюза 7 крюк лебедки /на чертежах не показан/, смонтированной на транспортном средстве, предпочтительно на гусеничном ходу, вытягивают шлюз 7 из корпуса 1, убирают трафарет 8 /свернув его в рулон/ и заменяют его новым трафаретом, освобожденным от концентрата. To select the concentrate of heavy metals / minerals / remove the mounting bolts 9 from the holes 10, after which, having hooked the winch hook (not shown) in the hinges 15 of the airlock 7 / mounted on a vehicle, preferably on a caterpillar, pull the airlock 7 out of the housing 1 , remove the stencil 8 / folding it into a roll / and replace it with a new stencil, freed from the concentrate.

Затем, зафиксировав трафарет на шлюзе известным образом /например, прижимной планкой в начале и конце шлюза не показанной на чертежах/, возвращают шлюз на место и фиксируют его крепежным болтом в корпусе 1. Then, fixing the stencil on the gateway in a known manner / for example, with a clamping bar at the beginning and end of the gateway not shown in the drawings /, the gateway is returned to its place and fixed with a fixing bolt in the housing 1.

Далее это повторяется с остальными шлюзами корпуса и шлюзами других корпусов. This is then repeated with the rest of the enclosure locks and the locks of other enclosures.

Таким образом, исключается всякое дополнительное засорение водоема взвешенными частицами и обеспечивается автономное осуществление процесса извлечения полезного компонента из материала россыпи. Thus, any additional clogging of the reservoir by suspended particles is eliminated and an autonomous implementation of the process of extracting the useful component from the placer material is ensured.

Claims

1. A method for developing underwater placers, including introducing the beneficiation unit to the bottom, separating the tailings from the useful component in the beneficiation unit using gravity enrichment methods and accumulating the useful component inside the beneficiation unit, characterized in that the beneficiation unit is installed in the tidal wave zone and ( or) currents, in which case locks installed by a longitudinal axis along the prevailing direction of movement of water masses are used as an enrichment block.

2. The method according to p. 1, characterized in that the processing unit is placed at a depth that ensures its full immersion in water.

3. A device for developing underwater alluvial deposits, including an enrichment unit, comprising a tubular body with a working cavity open at both ends, and means for separating the useful component from the tails located inside this cavity, and units for positioning the enrichment unit in the working position relative to the placer, characterized in that as a means of separating the useful component from the tailings, gateways are used, installed with the possibility of extracting them from the tubular body, and the nodes providing concentration block positioning, made in the form of anchors fixed in the ground.

4. The device according to p. 3, characterized in that the gateways are placed in at least two tiers.

5. The device according to claim 3, characterized in that the locks are made in the form of trough-shaped gutters with fastening nodes with a tubular body, while the fastening nodes are made in the form of through holes in the walls of the housing and the walls of the gutters of the locks, and fixing bolts placed in these holes.

6. The device according to p. 3, characterized in that the rod supports, preferably screw, are used as anchors.

7. The device according to paragraphs. 3 and 5, characterized in that the tubular body is made of rectangular shape in cross section.

8. The device according to paragraphs. 3 and 5, characterized in that the tubular body is made with eyes for fixing on the ground, placed on its lower surface at the edges of both ends.