RU2294435C1 - Borehole hydraulic mining device - Google Patents
Borehole hydraulic mining device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294435C1 RU2294435C1 RU2005125511/03A RU2005125511A RU2294435C1 RU 2294435 C1 RU2294435 C1 RU 2294435C1 RU 2005125511/03 A RU2005125511/03 A RU 2005125511/03A RU 2005125511 A RU2005125511 A RU 2005125511A RU 2294435 C1 RU2294435 C1 RU 2294435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hinge
- pressure column
- hydraulic
- rotary barrel
- pulp
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и предназначено для разработки методом скважинной гидродобычи (СГД) мощных глубокозалегающих месторождений неоднородных по прочности полезных ископаемых с тяжелыми минералами.The invention relates to mining and is intended for the development by the method of downhole hydraulic production (SRS) of powerful deep-seated deposits of heterogeneous mineral strength with heavy minerals.
Известна установка для СГД, включающая внутреннюю напорную колонну с боковым шарниром и телескопическим хвостовиком с гидромониторной насадкой на конце, пульповыдачную трубу с приемным отверстием и механизм поворота телескопической части в боковое положение (см. Аренс В.Ж. и др. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1980, с.112, рис.4,33).A well-known installation for SRS, including an internal pressure column with a side hinge and a telescopic shank with a hydraulic nozzle at the end, a pulp discharge pipe with a receiving hole and a mechanism for turning the telescopic part to the lateral position (see Arens V.Zh. et al. Borehole hydraulic mining of solid minerals M.: Nedra, 1980, p. 112, Fig. 4.33).
Установка обеспечивает оптимальное положение гидромониторной насадки относительно забоя. Недостатками известной установки является то, что для перемещения приемного отверстия нужно перемещать всю пульповыдачную трубу, а также низкая производительность при разработке неоднородных по прочности полезных ископаемых, так как для разрушения обрушенной массы насадка должна периодически перемещаться из бокового положения в осевое.The installation provides an optimal position of the jet nozzle relative to the bottom. The disadvantages of the known installation is that to move the inlet hole, you need to move the entire pulp discharge pipe, as well as low productivity when developing minerals that are heterogeneous in strength, since in order to destroy the collapsed mass, the nozzle must periodically move from lateral to axial position.
Известно устройство для СГД, включающее напорную колонну с осевой и боковой гидромониторными насадками, пульповыдачную трубу с приемным отверстием, причем пульпоприемное отверстие находится ниже боковой разрушающей насадки и устройство снабжено расчищающей насадкой (см. авторское свидетельство СССР № 827793, М. кл. Е 21 С 45/00, публ. 1981).A device for SRS is known, including a pressure column with axial and lateral hydromonitor nozzles, a pulp discharge pipe with a receiving hole, and the pulp receiving hole is below the lateral damaging nozzle and the device is equipped with a cleaning nozzle (see USSR author's certificate No. 827793, M. class E 21 C 45/00, publ. 1981).
Недостатками известной установки являются малый радиус отрабатываемых камер и невысокая надежность ввиду сложности установки. Для перемещения пульпоприемного отверстия нужно перемещать всю пульповыдачную трубу, а для глубокозалегающих месторождений это трудоемкая операция.The disadvantages of the known installation are the small radius of the developed cameras and low reliability due to the complexity of the installation. To move the pulp-receiving hole, you need to move the entire pulp-giving pipe, and for deep deposits it is a laborious operation.
Известно устройство для СГД, включающее внутреннюю подвижную напорную колонну с гидромониторной насадкой на конце, внешнюю пульповыдачную трубу с телескопической нижней частью с приемным отверстием, жестко соединенной с напорной колонной, причем гидромониторная насадка жестко соединена с напорной колонной (см. Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология. М.: Издательство МГРУ, 2001, с.486, рис.19.11 - II, а также Информационный листок № 195-89 Белгородского ЦНТИ, г.Белгород, 1989).A device for SRS is known, including an internal movable pressure head column with a hydraulic nozzle at the end, an external pulp discharge pipe with a telescopic lower part with a receiving hole rigidly connected to the pressure column, and the hydraulic nozzle is rigidly connected to the pressure column (see Arens V.Zh. Physics -chemical geotechnology. M: Publishing house of MGRU, 2001, p. 486, fig. 19.11 - II, as well as Information leaflet No. 195-89 of Belgorod Central Scientific Research Institute, Belgorod, 1989).
Недостатком устройства, принятого за прототип, является низкая производительность ввиду малого радиуса отрабатываемых камер, неэффективная отработка неоднородных по прочности и требующих принудительного обрушения полезных ископаемых.The disadvantage of the device adopted for the prototype is low productivity due to the small radius of the chambers being worked out, inefficient mining of heterogeneous strength and requiring forced collapse of minerals.
Задача изобретения - создание производительного устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых с тяжелыми минералами из мощных неоднородных по прочности глубокозалегающих месторождений, обеспечивающего отработку камер большого радиуса и качественное пульпоприготовление.The objective of the invention is the creation of a productive device for downhole hydraulic mining of minerals with heavy minerals from powerful heterogeneous deep-seated deposits, ensuring the development of large radius chambers and high-quality pulp cooking.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых содержит внутреннюю подвижную напорную колонну с гидромониторной насадкой на конце, внешнюю пульповыдачную трубу с телескопической нижней частью с приемным отверстием, жестко соединенной с напорной колонной, которая разделена осевым шарниром на верхнюю и нижнюю, установленную с возможностью вращения относительно продольной оси части, при этом устройство снабжено поворотным стволом с гидромониторной насадкой, соединенным эксцентрично боковым шарниром с нижней частью напорной колонны, а осевой шарнир расположен выше бокового шарнира и ниже пульповыдачной трубы.The task is achieved in that the device for downhole hydraulic mining contains an internal movable pressure column with a hydraulic nozzle at the end, an external pulp discharge pipe with a telescopic lower part with a receiving hole, rigidly connected to the pressure column, which is divided by an axial hinge into upper and lower mounted with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the part, while the device is equipped with a rotary barrel with a jet nozzle connected by an eccentric a lateral hinge with the bottom of the pressure column and the pivot axis is positioned above and below the lateral hinge pulpovydachnoy pipe.
Другим отличием является то, что поворотный ствол выполнен с боковыми гидромониторными насадками.Another difference is that the rotary barrel is made with lateral hydraulic nozzles.
Еще одним отличием является то, что поворотный ствол установлен эксцентрично относительно оси бокового шарнира.Another difference is that the rotary shaft is mounted eccentrically relative to the axis of the side hinge.
Отличием является также то, что осевой шарнир выполнен с фрикционной муфтой.The difference is also that the axial joint is made with a friction clutch.
Отличием является и то, что нижняя часть напорной колонны выполнена с телескопическим хвостовиком, расположенным ниже бокового шарнира.The difference is that the lower part of the pressure column is made with a telescopic shank located below the side hinge.
Отличием является, кроме этого, и то, что боковой шарнир снабжен пружиной подъема поворотного ствола.The difference is, in addition, that the side hinge is equipped with a spring for lifting the rotary shaft.
На фиг.1 показано устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых; на фиг.2 - другой вид части устройства с поворотным стволом в горизонтальном положении.Figure 1 shows a device for downhole hydraulic mining; figure 2 is another view of a part of the device with a rotary barrel in a horizontal position.
Устройство содержит внутреннюю подвижную напорную колонну 1 с гидромониторной насадкой 2 на конце, внешнюю пульповыдачную трубу 3 с телескопической нижней частью 4 с приемным отверстием 5. Напорная колонна 1 жестко соединена с телескопической нижней частью 4 пульповыдачной трубы 3. Устройство снабжено поворотным стволом 6 с гидромониторной насадкой 7. Поворотный ствол 6 соединен эксцентрично боковым шарниром 8 с напорной колонной 1, выполненной с осевым шарниром 9, расположенным выше бокового шарнира 8 и ниже пульповыдачной трубы 3-4.The device comprises an internal movable pressure column 1 with a hydraulic nozzle 2 at the end, an external pulp delivery pipe 3 with a telescopic lower part 4 with a receiving hole 5. The pressure column 1 is rigidly connected to the telescopic lower part 4 of the pulp delivery pipe 3. The device is equipped with a
Поворотный ствол 6 установлен с эксцентриситетом «А» (фиг.1) относительно оси напорной колонны; он в случае технологической необходимости выполняется с боковыми гидромониторными насадками 10, 11 и с эксцентриситетом «В» (фиг.2) относительно оси бокового шарнира.The
В осевом шарнире 9 напорная колонна 1 разъединена на две части. Нижняя часть 12 напорной колонны 1 установлена на подшипнике 13 с возможностью вращения относительно продольной оси и соединяется с верхней частью напорной колонны 1 посредством фрикционной муфты, состоящей из направляющих втулок 14, 15 и пружины 16. Верхняя направляющая втулка 14 установлена на шпонке 17. Прижатие направляющей втулки 14 к коробке 18, закрепленной на верхней части напорной колонны 1, обеспечивается пружиной 16 и гайкой 19.In the axial hinge 9, the pressure column 1 is divided into two parts. The
Нижняя часть 12 напорной колонны 1 может быть выполнена с телескопическим хвостовиком 20, расположенным ниже бокового шарнира 8 и снабженным выдвижным стволом 21.The
Боковой шарнир 8 имеет патрубок 22, корпус 23 с подшипником 24 и снабжен съемной пружиной 25 подъема поворотного ствола 6. На нижней части 12 напорной колонны 1 установлен упор 26 (постоянный или съемный), ограничивающий подъем поворотного ствола 6.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Глубокозалегающее мощное обводненное месторождение, представленное неоднородным по прочности полезным ископаемым (ПИ) с тяжелыми минералами, например богатые железные руды КМА в остаточных корах выветривания, вскрывается скважиной, в которую до кровли рабочего горизонта опускается пульповыдачная труба 3. Через нее до почвы рабочего горизонта производят спуск напорной колонны 1 с телескопической нижней частью 4 пульповыдачной трубы 3 и поворотным стволом 6. При спуске запорные элементы (не показаны) каналов всех гидромониторных насадок закрыты. При подаче в напорную колонну рабочего агента (вода или газожидкостная смесь) и достижении заданного избыточного давления открывается канал гидромониторной насадки 2, и струя производит размыв призабойной зоны, а образующаяся пульпа с помощью эрлифта выдается на поверхность. При этом канал поворотного ствола 6 остается закрытым, а поворотный ствол 6, если установлена съемная пружина 25, автоматически отклоняется на определенный угол. Если она снята - поворотный ствол 6 занимает под влиянием силы тяжести вертикальное положение. По мере очистки и углубления забоя выдвижной ствол 21 под действием рабочего агента выдвигается из телескопического хвостовика 20, гидромониторная насадка 2 следует за забоем и эффективно разрушает массив ПИ или крупнообломочный материал обрушенных масс с одновременным пульпоприготовлением. Периодически опускается (или поднимается при поднятии забоя из-за обрушения ПИ) напорная колонна 1 с нижней частью пульповыдачной трубы 4; в результате пульпоприемное отверстие 5 постоянно находится в зоне оптимальной плотности пульпы.A deep-lying powerful irrigated deposit, represented by heterogeneous mineral resources (PI) with heavy minerals, for example, rich KMA iron ores in the residual weathering crusts, is opened by a well into which a pulp-release pipe 3 is lowered to the top of the working horizon 3. Through it, a descent pipe is made through it to the soil of the working horizon pressure column 1 with a telescopic lower part 4 of the pulp delivery pipe 3 and a
Процесс добычи одной гидромониторной насадкой 2 производится до тех пор, пока на забое имеется или непрерывно поступает в процессе самообрушения достаточное количество ПИ и не образуется устойчивая полость. Дальнейшее извлечение ПИ производится с применением поворотного ствола 6. С этой целью увеличивается на заданную величину подача рабочего агента. Запорное устройство открывает внутренний канал поворотного ствола 6, который при отсутствии съемной пружины 25 отклоняется от оси скважины за счет реактивной составляющей истекающей струи и эксцентриситета «В» относительно оси бокового шарнира, и производится размыв ПИ гидромониторными насадками 7, 10, 11. Порядок включения в работу гидромониторных насадок обеспечивается известным(и) запорным(и) устройством(и), что позволяет производить расширение камеры как одновременно с процессами пульпоприготовления на забое гидромониторной насадкой 2 и транспортировки пульпы, так и последовательно.The process of extraction with one hydraulic nozzle 2 is carried out until there is a sufficient amount of PI on the bottom or continuously in the process of self-collapse and a stable cavity is formed. Further extraction of PI is carried out using a
При незначительной длине и весе (длина и вес ограничены из-за малой величины эксцентриситета «В») поворотный ствол 6 за счет реактивной составляющей струи, вытекающей из гидромониторной насадки 7, выводится на заданный угол, ограниченный положением упора 26. Одновременно за счет эксцентриситета «А» оси поворотного ствола 6 относительно оси напорной колонны 1 нижняя часть 12 напорной колонны 1 вместе с поворотным стволом 6 вращается на осевом шарнире 9, формируя цилиндрическую камеру. Для создания шарообразной камеры перед спуском устройства в скважину снимается упор 26; с помощью фрикционной муфты путем сжатия пружины 16 посредством гайки 19 устраняют возможность вращения в шарнире 9. В этом случае поворотный ствол 6 вращается на боковом шарнире 8 в плоскости, параллельной оси скважины, при этом, вращая одновременно с поверхности напорную колонну 1 вокруг ее оси, формируют шарообразную камеру.With a small length and weight (length and weight are limited due to the small eccentricity "B"), the
Если при использовании поворотного ствола 6 с гидромониторной насадкой 7 недостаточно реактивной составляющей для его вывода в заданное положение, то с целью усиления крутящего момента используется съемная пружина 25, которая устанавливается в таком случае перед спуском устройства в скважину. Эта пружина, кроме того, используется для вывода поворотного ствола 6 на ограниченный упором 26 угол, если поворотный ствол 6 выполнен без эксцентриситета «В».If when using a
Подключение к процессу гидродобычи гидромониторных насадок 10 и 11 производится путем изменения объема подачи к устройству рабочих агентов, когда необходимо обеспечить выполнение определенных технологических действий. В частности, совместная работа гидромониторных насадок 7 и 10 не только усиливает количество размываемого ПИ, но и повышает степень его дезинтеграции, что особенно важно при отбойке относительно прочных разновидностей. В этом случае подъем поворотного ствола 6 обеспечивается за счет реактивной составляющей струи из гидромониторной насадки 10, размещенной под углом к оси поворотного ствола 6. Кроме того, гидромониторная насадка 10 может работать на отбойку самостоятельно, обеспечивая как вывод поворотного ствола 6 на заданный угол, так и размыв полезного ископаемого, если энергии струи будет достаточно, например, для рыхлых горизонтов ПИ.Connection to the hydraulic production process of
При совместной работе гидромониторных насадок 7 и 11 подъем поворотного ствола 6 производится за счет реактивной составляющей струи из гидромониторной насадки 11, размещенной под углом к оси поворотного ствола 6; одновременно будет осуществляться дополнительная дезинтеграция отбитого материала и его гидротранспорт на забой к месту пульпоприготовления и гидроподъема. Последнее необходимо при значительной длине поворотного ствола 6. Совместная работа всех гидромониторных насадок обеспечивает эффективную разработку ПИ, в том числе слабо сцементированных, в камерах значительного диаметра.In the joint operation of the
Гидромониторная насадка 2, производящая доизмельчение поступающего на забой материала и пульпоприготовление, как правило, открыта. Но в случае, когда, например, при отбойке относительно прочных руд на забой поступает недостаточное количество материала, она перекрывается, чтобы усилить энергию на размыве. Тогда процесс размыва и гидроподъема будет производиться последовательно.The hydraulic nozzle 2, which regrinds the material coming to the bottom and pulp preparation, is usually open. But in the case when, for example, during the breaking of relatively strong ores, an insufficient amount of material enters the face, it overlaps to increase the energy at the erosion. Then the process of erosion and hydraulic lifting will be carried out sequentially.
Моменты открытия и закрытия гидромониторных насадок задаются путем регулирования запорных устройств по объему подачи рабочих агентов (рабочего давления). В том случае, если работа выполняется в заведомо ясных условиях и не требуется использования всех гидромониторных насадок, неиспользуемые гидромониторные насадки заглушают перед спуском в скважину, а запорные устройства, изготовленные как вставные блоки, удаляют для снижения внутренних сопротивлений и уменьшения веса устройства.The moments of opening and closing of the hydraulic nozzles are set by adjusting the locking devices according to the volume of supply of working agents (working pressure). In the event that the work is carried out in obviously clear conditions and it is not required to use all the hydraulic nozzles, the unused hydraulic nozzles are drowned out before being lowered into the well, and locking devices made as plug-in blocks are removed to reduce internal resistance and reduce the weight of the device.
Скорость вращения поворотного ствола 6 вместе с нижней частью 12 напорной колонны 1 регулируется силой сжатия пружины 16 посредством гайки 19 перед спуском устройства в скважину. Расположенный ниже пульповыдачной трубы 4 осевой шарнир 9 не мешает потоку пульпы и соответственно мало изнашивается. Наличие осевого шарнира позволяет, кроме того, упростить управление, снизить энергозатраты и износ оборудования при осевом вращении устройства, так как не требуется вращать всю напорную колону, что особенно существенно при эксплуатации месторождений, залегающих на больших глубинах. Наличие пружины 25 повышает надежность подъема поворотного ствола 6, а при определенных параметрах устройства позволяет исключить расход реактивной энергии струй на его подъем. Расположение телескопического хвостовика 20 ниже бокового шарнира 8 предотвращает перекрытие канала поворотного ствола 6 выдвижным стволом 21.The rotation speed of the
Таким образом, предлагаемое гидродобычное устройство обеспечивает высокую производительность на добыче из мощных неоднородных по прочности месторождений ПИ, в том числе состоящих из тяжелых минералов, за счет: эффективной системы вывода гидромониторного вооружения в рабочее положение; возможностей изменения конфигурации устройства на забое, без подъема оборудования на поверхность, в зависимости от возникающих изменений условий гидродобычи, что важно для извлечения ПИ из глубоких и мощных залежей, а также за счет качественного пульпоприготовления.Thus, the proposed hydro-mining device provides high productivity in the production of powerful non-uniform in strength deposits of PI, including those consisting of heavy minerals, due to: an effective system for bringing hydro-monitor weapons to working position; the possibility of changing the configuration of the device at the bottom, without lifting the equipment to the surface, depending on the occurring changes in the conditions of hydraulic production, which is important for extracting PI from deep and powerful deposits, as well as due to high-quality pulp preparation.
В конечном счете, обеспечивается возможность, при необходимости, перенастраивать работу гидродобычного устройства без подъема на поверхность и производить комплексные технологические операции, в том числе: одновременно доизмельчение, пульпоприготовление и гидроподъем самообрушающейся дезинтегрированной массы с забоя; одновременно размыв, обрушение, доизмельчение, гидротранспортировку на забой, пульпоприготовление и гидроподъем пульпы; или последовательно: вначале обрушение, доизмельчение, гидротранспортировку на забой, а затем - дополнительное доизмельчение, пульпоприготовление и гидроподъем пульпы.Ultimately, it is possible, if necessary, to reconfigure the operation of the hydraulic mining device without lifting to the surface and to carry out complex technological operations, including: simultaneously regrinding, pulp preparation and hydraulic lifting of self-collapsing disintegrated mass from the bottom; at the same time erosion, collapse, regrinding, hydrotransport to the face, pulp preparation and hydraulic lifting of the pulp; or sequentially: first, collapse, regrinding, hydrotransport to the face, and then additional regrinding, pulp preparation and hydraulic lifting of the pulp.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125511/03A RU2294435C1 (en) | 2005-08-10 | 2005-08-10 | Borehole hydraulic mining device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125511/03A RU2294435C1 (en) | 2005-08-10 | 2005-08-10 | Borehole hydraulic mining device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2294435C1 true RU2294435C1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37990702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005125511/03A RU2294435C1 (en) | 2005-08-10 | 2005-08-10 | Borehole hydraulic mining device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2294435C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103266894A (en) * | 2013-05-31 | 2013-08-28 | 中国地质大学(武汉) | Borehole hydraulic mining side-spraying device |
RU2782749C1 (en) * | 2022-03-03 | 2022-11-02 | Геннадий Александрович Сарычев | Airlift-jet projectile |
-
2005
- 2005-08-10 RU RU2005125511/03A patent/RU2294435C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АРЕНС В.Ж. Физико-химическая геотехнология. - М.: Издательство МГРУ, 2001, с.486, рис.19.11 - II. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103266894A (en) * | 2013-05-31 | 2013-08-28 | 中国地质大学(武汉) | Borehole hydraulic mining side-spraying device |
CN103266894B (en) * | 2013-05-31 | 2015-04-15 | 中国地质大学(武汉) | Borehole hydraulic mining side-spraying device |
RU2782749C1 (en) * | 2022-03-03 | 2022-11-02 | Геннадий Александрович Сарычев | Airlift-jet projectile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1731708B1 (en) | Sledgehammer drilling apparatus and method | |
US20160084083A1 (en) | Borehole Mining System and Methods Using Sonic-Pulsed Jetting Excavation and Eductor Slurry Recovery Apparatus | |
CN101730783A (en) | Method and system for particle jet boring | |
US4140346A (en) | Cavity mining minerals from subsurface deposit | |
CN104405311B (en) | A kind of high-efficiency self formula horizontal well hydraulic sand washing instrument | |
KR101302554B1 (en) | Bit of hammer for drilling the ground | |
US7234538B2 (en) | Method for sinking a borehole in the ground and wet boring tool | |
US5632604A (en) | Down hole pressure pump | |
RU2294435C1 (en) | Borehole hydraulic mining device | |
CN209908428U (en) | Hydraulic and mechanical composite controllable detritus bed removing tool | |
KR101651363B1 (en) | Bit of a crushing sludge discharge pipe for air chute excavation | |
RU2645059C1 (en) | Method of rimose hydrosand-blast perforation | |
DE2226367C3 (en) | Crushing device for solids | |
RU2185497C1 (en) | Method of hydraulic jet perforation of wells and device for its embodiment | |
RU2778118C1 (en) | Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation | |
RU115827U1 (en) | DEVICE FOR WELL HYDRAULIC PRODUCTION OF SOLID USEFUL FOSSIL | |
CN110318677A (en) | Hot dry rock high energy hydraulic in-the-hole hammer sprays reaming hole device | |
RU2761807C1 (en) | Downhole hydraulic mining unit | |
CN111456642A (en) | Micro-core composite drill bit | |
RU2256796C1 (en) | Method for extraction of mineral resources and device for realization of said method | |
RU2635928C1 (en) | Method for hydraulic borehole mining | |
RU2109949C1 (en) | Process of borehole hydraulicking of minerals and aggregate for its implementation | |
CN216642009U (en) | Hard alloy spherical tooth drill bit | |
RU2111359C1 (en) | Device for hydraulic borehole mining of minerals | |
SU1530772A1 (en) | Apparatus for drilling and hydraulic testing of wells |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090709 |