RU2272146C1

RU2272146C1 - Underwater hydraulic mining rig

Info

Publication number: RU2272146C1
Application number: RU2005111292/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Игоревич Бабичев (RU); Николай Игоревич Бабичев; Александр Евгеньевич Дворовенко (RU); Александр Евгеньевич Дворовенко; Александр Юрьевич Фильчуков (RU); Александр Юрьевич Фильчуков
Original assignee: Николай Игоревич Бабичев; Александр Евгеньевич Дворовенко; Александр Юрьевич Фильчуков
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-03-20

Abstract

FIELD: mining, particularly to produce ore and rock materials, for instance building materials.

SUBSTANCE: mining rig comprises pontoon with suction head having sludge receiving means, as well as crane for sludge receiving means lifting and lowering installed in front pontoon part. Sludge receiving means is lifted and lowered by suction head rotation about axle connected to pontoon. Rig comprises sludge line connected to sludge channel of suction head. The pontoon has U-shaped cross-section and is provided with additional crane arranged in rear part thereof. The suction head is made as downhole hydraulic tool having string composed of two parts in length direction. The parts are pivotally connected one to another. The string is arranged on pontoon so that the parts may be lowered in series. The cranes are portal. The axle is located in rear or front pontoon part.

EFFECT: possibility of mining work performing at variable development depth.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи твердых полезных ископаемых и может быть использовано, в частности, при разработке месторождений строительных материалов, обеспечивающих сырьевую базу промышленного и гражданского строительства, например, гравийно-песчаных смесей. Возможно также ее использование при разработке рудных месторождений, например россыпных месторождений золота. Кроме того, с помощью данной установки возможно производство дноуглубительных работ в руслах рек и каналов, в том числе и перед плотинами, например, гидроэлектростанций.The invention relates to the field of extraction of solid minerals and can be used, in particular, in the development of deposits of building materials that provide a raw material base for industrial and civil construction, for example, gravel and sand mixtures. It can also be used in the development of ore deposits, for example alluvial gold deposits. In addition, with the help of this installation it is possible to carry out dredging in riverbeds and canals, including in front of dams, for example, hydroelectric power stations.

Известна установка для подводной разработки месторождений твердых полезных ископаемых, представляющая собой гидравлический земснаряд, содержащий понтон с размещенными на нем грунтовым насосом, грузоподъемными средствами и папильонажными лебедками, при этом для разработки грунта используется закрепленный на раме всасывающий трубопровод, снабженный рыхлителем. Подъем и опускание всасывающего трубопровода осуществляется с помощью грузоподъемных средств (см. Агошков М.И., Борисов С.С. и Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недра, 1983 г., стр.411-417, рис.200).There is a known installation for underwater mining of solid mineral deposits, which is a hydraulic dredger containing a pontoon with a soil pump, lifting equipment and papillon winches placed on it, while a suction pipe mounted on a frame equipped with a cultivator is used to develop the soil. Raising and lowering the suction pipe is carried out using lifting means (see Agoshkov MI, Borisov S.S. and Boyarsky V.A. Development of ore and non-ore deposits. M: Nedra, 1983, pp. 411-417 , fig. 200).

Недостатком данной установки является фиксированная глубина разработки, определяемая водоизмещением понтона, имеющим постоянное значение. При разработке месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, необходимо увеличить длину всасывающего трубопровода и, соответственно, его вес. Чтобы устранить дифферент, вызванный изменением положения центра тяжести вследствие подъема и опускания грунтозаборного устройства большего веса, требуется увеличить водоизмещение понтона.The disadvantage of this installation is the fixed depth of development, determined by the displacement of the pontoon, which has a constant value. When developing mineral deposits occurring at great depths, it is necessary to increase the length of the suction pipe and, accordingly, its weight. To eliminate the trim caused by the change in the position of the center of gravity due to the lifting and lowering of the soil pickup device of a larger weight, it is necessary to increase the displacement of the pontoon.

Известен плавучий кран, в котором устранение дифферента платформы, вызванного подъемом груза, осуществляют с помощью балластных цистерн, причем поворот груза, поднятого стрелой крана, производят вместе с платформой, дифферент которой устранен (см. авторское свидетельство SU №1523536 А1, МПК⁴ В 66 С 23/52, опубл. 23.11.89).A floating crane is known in which the removal of the trim of the platform caused by the lifting of the load is carried out using ballast tanks, and the rotation of the load raised by the arrow of the crane is carried out together with the platform, the trim of which is removed (see copyright certificate SU No. 1523536 A1, IPC ⁴ B 66 C 23/52, publ. 11/23/89).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является установка для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом, краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса (см. авторское свидетельство SU №1735505 А1, МПК⁵ E 02 F 3/88, опубл. 23.05.92).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is an installation for underwater hydraulic mining of minerals, including a body made in the form of a pontoon, placed on it with a soil intake device, pivotally connected to the body, a crane for raising and lowering the soil intake device, and additional pontoons installed in rails with the ability to move along the body (see copyright certificate SU No. 1735505 A1, IPC ⁵ E 02 F 3/88, publ. 23.05.92).

Недостатком данной установки является фиксированная глубина разработки, определяемая длиной его грунтозаборного устройства и водоизмещением понтона. Данную установку практически невозможно использовать при разработке месторождений полезных ископаемых, характеризуемых непостоянной глубиной залегания в пределах одного выемочного поля.The disadvantage of this installation is the fixed depth of development, determined by the length of its soil intake device and the displacement of the pontoon. This installation is almost impossible to use in the development of mineral deposits, characterized by an inconsistent depth within the same excavation field.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности разработки рудных и нерудных месторождений, залегающих под водоемами и характеризующихся непостоянными глубинами залегания продуктивных пластов.The problem to which this invention is directed is to increase the efficiency of the development of ore and non-ore deposits occurring under water bodies and characterized by variable depths of productive formations.

Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки в пределах одного водоема установками с минимальным неизменяющимся водоизмещением.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is to enable the extraction of minerals at varying depths of development within the same reservoir by plants with a minimum constant displacement.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающей корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом, краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса, согласно изобретению корпус имеет П-образное поперечное сечение, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна которого по длине состоит из двух частей, шарнирно соединенных между собой, при этом установка снабжена дополнительным краном для подъема и опускания части колонны, а дополнительные понтоны установлены по обоим бортам корпуса для выравнивания его дифферента, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in the known installation for underwater hydraulic mining of minerals, including a housing made in the form of a pontoon, with a soil pick-up device mounted on it, pivotally connected to the body, a crane for raising and lowering the pick-up device, and additional pontoons installed in guides with the ability to move along the housing, according to the invention, the housing has a U-shaped cross section, the soil sampling device is made in the form of borehole hydrodob a projectile, the column of which in length consists of two parts, pivotally connected to each other, while the installation is equipped with an additional crane for raising and lowering the part of the column, and additional pontoons are installed on both sides of the casing to align its trim that occurs when raising and lowering the soil sampling device .

В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается объем правовой охраны.The indicated combination includes all the signs, each of which is necessary, and all together are sufficient to achieve the claimed technical result in all cases of using the invention for which the scope of legal protection is claimed.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показан вид установки сбоку, на фиг.2 - вид установки сверху.Installation for hydraulic mining is illustrated by drawings, in which figure 1 shows a side view of the installation, figure 2 is a top view of the installation.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых состоит из корпуса, выполненного в виде П-образного в поперечном сечении понтона 1. Понтон 1 может быть выполнен секционным, т.е. состоять из нескольких продольных секций. На понтоне 1 размещается насос 2, подающий напорную воду, в частности, для размыва полезного ископаемого, с двигателем 3 (электродвигателем или дизелем). Двигатель 3 подключен к блоку управления (не показан).The installation for hydraulic mining of minerals consists of a body made in the form of a U-shaped cross section of the pontoon 1. Pontoon 1 can be made sectional, i.e. consist of several longitudinal sections. On the pontoon 1 there is a pump 2 supplying pressurized water, in particular, for erosion of minerals, with engine 3 (electric motor or diesel engine). Engine 3 is connected to a control unit (not shown).

В проеме 4 между продольными секциями понтона 1 размещено грунтозаборное устройство. Грунтозаборное устройство посредством шарнира 5 соединено с корпусом и имеет возможность подъема и опускания вокруг указанного шарнира 5. При этом шарнир 5 конструктивно выполнен так, что обеспечивает прохождение пульпы к плавучему пульпопроводу 6 и подачу напорной воды, в частности, к насадкам гидромонитора (не показан) для размыва полезного ископаемого.In the opening 4 between the longitudinal sections of the pontoon 1 is a soil intake device. The soil intake device through the hinge 5 is connected to the housing and has the ability to raise and lower around the specified hinge 5. Moreover, the hinge 5 is structurally designed so that the pulp passes to the floating slurry conduit 6 and the supply of pressure water, in particular, to the nozzles of the hydraulic monitor (not shown) for erosion of minerals.

Шарнир 5 может быть размещен или в носовой или в кормовой части корпуса. На чертеже представлен вариант с кормовым расположением шарнира 5. В транспортном положении грунтозаборное устройство находится в горизонтальном положении независимо от места расположения шарнира 5.The hinge 5 can be placed either in the fore or aft of the hull. The drawing shows a variant with the aft arrangement of the hinge 5. In the transport position, the soil sampling device is in a horizontal position regardless of the location of the hinge 5.

Грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна 7 которого содержит пульповод и напорный водовод и по длине состоит из головной 8 и хвостовой 9 частей, соединенных между собой посредством шарнира 10. При этом шарнир 10, как и шарнир 5, обеспечивает проход напорной воды, в частности, для размыва полезного ископаемого и подъем пульпы.The soil intake device is made in the form of a borehole hydraulic production shell, the column 7 of which contains a slurry line and a pressure pipe and consists of a head 8 and a tail 9 parts in length, interconnected by a hinge 10. Moreover, the hinge 10, as well as the hinge 5, provides pressure water passage in particular for erosion of minerals and raising pulp.

Головная часть 8 скважинного гидродобычного снаряда имеет гидромонитор для размыва полезного ископаемого, и устройство, обеспечивающее подъем пульпы, содержащее грунтоприемник 11. Устройство, обеспечивающее подъем пульпы, может быть выполнено, например, в виде гидроэлеватора и/или эрлифта. В последнем случае установка должна иметь компрессор для нагнетания воздуха и трубопровод для его подвода.The head part 8 of the downhole hydraulic production apparatus has a hydraulic monitor for erosion of minerals, and a device for raising the pulp containing the soil receiver 11. The device for raising the pulp can be, for example, in the form of a hydraulic elevator and / or airlift. In the latter case, the installation must have a compressor for pumping air and a pipeline for its supply.

Хвостовая часть 9 скважинного гидродобычного снаряда посредством соответствующих трубопроводов соединена с насосом 2, подающим напорную воду к гидромонитору и гидроэлеватору, и плавучим пульпопроводом 6, по которому размытое полезное ископаемое в виде потока пульпы подается на промплощадку. Для обеспечения маневренности установки соединение с плавучим пульповодом осуществлено посредством шарового шарнира 12.The tail part 9 of the borehole hydraulic production shell is connected via appropriate pipelines to a pump 2 that supplies pressure water to the hydraulic monitor and hydraulic elevator, and a floating slurry pipe 6, through which the washed-out mineral in the form of a pulp stream is fed to the industrial site. To ensure the maneuverability of the installation, the connection with the floating slurry line is carried out by means of a ball joint 12.

Для выравнивания дифферента корпуса установки для подводной гидродобычи полезных ископаемых, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства, по обоим наружным бортам корпуса установлены дополнительные понтоны 13. Каждый из дополнительных понтонов 13 имеет возможность перемещаться вдоль борта в направляющих посредством привода 14, например, зубчато-реечного или трособлочного. Перемещение понтонов может быть как синхронным, так и асинхронным.To align the trim of the casing of the installation for underwater hydraulic mining of minerals that occurs when raising and lowering the soil intake device, additional pontoons 13 are installed on both outer sides of the casing 13. Each of the additional pontoons 13 has the ability to move along the side in guides by means of a drive 14, for example, a rack and pinion or block. The movement of the pontoons can be either synchronous or asynchronous.

Для подъема и опускания скважинного гидродобычного снаряда в носовой и кормовой частях понтона размещены портальные краны 15 с лебедками 16.To raise and lower the borehole hydraulic production shell, gantry cranes 15 with winches 16 are placed in the fore and aft parts of the pontoon.

В носовой и кормовой частях понтона установлены папильонажные лебедки 17 для обеспечения маневрирования установки в забое.In the fore and aft parts of the pontoon, papillon winches 17 are installed to ensure maneuvering of the installation in the face.

Установка для гидродобычи полезных ископаемых работает следующим образом.Installation for hydraulic mining works as follows.

Собранная в котловане, предварительно созданном на месте разработки, или доставленная по водным путям в собранном виде, установка размещается над местом, предназначенным для разработки. Монтируется плавучий пульпопровод 6, соединяющий установку с берегом. На берегу монтируется стационарный пульпопровод, соединяющий плавучий пульпопровод и склад добытого полезного ископаемого или донных отложений при производстве дноуглубительных работ.Assembled in a foundation pit previously created at the development site, or delivered assembled along the waterways, the installation is placed above the place intended for development. Mounted floating slurry pipeline 6 connecting the installation with the shore. A stationary slurry pipeline is mounted on the shore, connecting a floating slurry pipeline and a warehouse of mined minerals or bottom sediments during dredging.

Концы тросов папильонажных лебедок 17 заякориваются на берегу. Скважинный гидродобычной снаряд или его головную часть 8 переводят в вертикальное положение и приступают к размыву полезного ископаемого. Перевод скважинного гидродобычного снаряда в вертикальное положение осуществляют путем первоначального опускания его головной части 8, содержащей грунтоприемник 11, относительно шарнира 10, размещенного в средней части колонны 7, посредством носового или кормового портального крана в зависимости от места расположения шарнира 5 относительно корпуса.The ends of the cables of the papillon winches 17 are anchored on the shore. The downhole hydraulic production shell or its head part 8 is moved to a vertical position and proceed to erosion of the mineral. Translation of the downhole hydraulic production projectile into a vertical position is carried out by first lowering its head part 8 containing the soil receiver 11 relative to the hinge 10 located in the middle of the column 7 by means of the bow or stern gantry crane, depending on the location of the hinge 5 relative to the hull.

Возникающий при опускании головной 8 части дифферент корпуса устраняется перемещением дополнительных понтонов в сторону его большей осадки. Управление двигателями привода перемещения может осуществляться автоматически по сигналу от датчиков дифферента, размещенных в носовой и кормовой частях корпуса, или непосредственно оператором установки. Оператор визуально определяет дифферент и включает двигатели привода 14, обеспечивающие перемещение дополнительных понтонов к той части корпуса, которая имеет большую осадку. Выравнивание дифферента, возникающего при подъеме головной части, производится аналогично.The trim of the case that occurs when lowering the head 8 of the part is eliminated by moving additional pontoons in the direction of its greater draft. Motion drive motors can be controlled automatically by a signal from trim sensors located in the bow and stern of the hull, or directly by the installation operator. The operator visually determines the trim and turns on the drive motors 14, providing movement of additional pontoons to that part of the body that has a large draft. The alignment of the trim that occurs when lifting the head is done in the same way.

Размытое полезное ископаемое поступает в грунтоприемник 11, и посредством гидроэлеватора и/или эрлифта поднимается на поверхность и по пульповоду подается на промплощадку.The washed-out mineral enters the soil receiver 11, and by means of a hydraulic elevator and / or airlift it rises to the surface and is fed to the industrial site via a slurry line.

Продольную подачу установки и ее папильонирование в забое осуществляют посредством папильонажных лебедок 17.The longitudinal supply of the installation and its papillonation in the face is carried out by means of papillon winches 17.

В случае, когда глубина разработки превышает длину головной части 8, дальнейшую разработку осуществляют за счет опускания скважинного гидродобычного снаряда путем его поворота относительно шарнира 5, расположенного на корпусе. Возникающий при этом дифферент корпуса устраняется так же, как и в случае опускания головной части 8.In the case when the depth of development exceeds the length of the head part 8, further development is carried out by lowering the borehole hydraulic projectile by rotating it relative to the hinge 5 located on the body. The resulting trim of the body is eliminated in the same way as in the case of lowering the head part 8.

Claims

Installation for underwater hydraulic mining, including a housing made in the form of a pontoon, with a soil intake device mounted on it, pivotally connected to the housing, a crane for raising and lowering the soil intake device, and additional pontoons installed in rails with the ability to move along the housing, characterized in that the body has a U-shaped cross section, the soil sampling device is made in the form of a borehole hydraulic projectile, the column of which consists of two parts in length, arnirno interconnected, the device being provided with an additional crane for lifting and lowering of the columns, pontoons and the additional housing mounted on both sides to align its trim, which occurs when the lifting and lowering soil feeding apparatus.