RU2846503C1 - Устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа включает трубопровод для подачи хладагента, выполненный сужающимся кверху с возможностью транспортирования твердых полезных ископаемых и соединенный с гидравлическим мотором и рыхлительной фрезой, состоящей из лопастей с зубьями и отверстиями для выхода хладагента. Трубопровод для подачи хладагента имеет отсеки с отверстиями, выполненные накрест лежащими по отношению друг к другу. Техническим результатом является повышение эффективности добычи твердых полезных ископаемых, вовлечения в разработку месторождений из полускальных и скальных пород за счет разрушение массива полезного ископаемого рыхлительной фрезой. 3 ил.

Description

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа.

Известно устройство для подводной разработки горных пород [RU 74663 U1, 10.07.2008, МПК E21C 50/00], включающее земснаряд с напорным трубопроводом, концы которого расположены на дне водоема, и хладагрегат для подачи хладагента в напорный трубопровод, дополнительно снабженным накопительным контейнером, заключенного в сферический купол и снабженного нагревательным элементом по ширине контейнера, где происходят оттаивание грунтоледяных тел и оседание грунта в накопительном контейнере, при этом по мере его наполнения устройство поднимают по транспортирующему тросу на поверхность водоема, напорный трубопровод расположен радиально по всему периметру сферического купола.

Недостатками данного устройства являются затраты времени и материальных средств на грузовые операции, связанные с поднятием устройства со дна, что приводит к снижению производительности, а также ограниченность применения по крепости разрабатываемых пород.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа [RU 2526444 С1, 20.08.2014, МПК E21C 50/00], включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба, при этом полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией, а на уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками, верхние части стоек раструба также снабжены заглушками. Также отличающееся тем, что концы полой трубы и стоек раструба, расположенные в водоеме, выполнены с заострением в виде конуса.

Недостатками данного устройства являются возможность потери отрицательной гидравлической крупности грунтоледяных тел из-за отсутствия возможности предотвращения таяния их ледяной корки в процессе всплытия, а также ограниченность применения по крепости разрабатываемых пород.

Прототипом и близким техническим решением является устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа [RU 2549648 С1, 27.04.2015, МПК E21C 50/00], включающее транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента, отличающееся тем, что транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента, причем выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси.

Недостатком данного устройства является возможность разработки только несвязанных пород, что ограничивает его применение для крепких пород.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа с расширенной областью применения по крепости пород, в том числе полускальных и скальных.

Достигается это тем, что устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее трубопровод для подачи хладагента, выполненный сужающимся кверху с возможностью транспортирования твердых полезных ископаемых, соединенный с гидравлическим мотором и рыхлительной фрезой, состоящей из лопастей с зубьями и отверстиями для выхода хладагента, при этом трубопровод для подачи хладагента имеет отсеки с отверстиями, выполненные накрест лежащими по отношению друг к другу.

Устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа поясняется графически на фиг. 1, где изображен общий вид устройства, фиг. 2 - рыхлительная фреза с валом и фиг. 3 - вид А.

где: 1 - добычное судно; 2 - грунтовый насос; 3 - компрессор; 4 - лебедка; 5 - подъемная стрела; 6 - транспортирующий трос; 7 - гибкий трубопровод для передачи хладагента; 8 - гибкий трубопровод гидравлического мотора; 9 - трубка грунтового насоса; 10 - трубопровод для подачи хладагента; 11 - грунтоледяное тело; 12 - поток хладагента в трубопроводе; 13 - выходное отверстие; 14 - отсек; 15 - гидравлический мотор; 16 - рейка; 17 - водоупорный подшипник; 18 - ответвление трубопровода; 19 - цилиндрический кожух; 20 - вал; 21 - вертикальный канал; 22 - горизонтальные каналы; 23 - рыхлительная фреза; 24 - лопасть рыхлительной фрезы; 25 - зуб рыхлительной фрезы; 26 - отверстие выхода хладагента из лопастей; 27 - поток хладагента из лопастей; 28 - разрыхленное полезное ископаемое; 29 - массив полезного ископаемого.

Устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее добычное судно 1, на котором установлены грунтовый насос 2 с трубкой 9, компрессор 3 для подачи хладагента, подъемная стрела 5 с лебедкой 4. Подъемная стрела 5 и лебедка 4 взаимоувязаны при помощи транспортирующего троса 6 с трубопроводом для подачи хладагента 10. Трубопровод для подачи хладагента 10, имеющий отсеки 14, накрест лежащие по отношению друг к другу и выполненные по всей длине внутренней части трубопровода 10 с возможностью подачи хладагента из выходных отверстий 13, соединен с гидравлическим мотором 15 посредством реек 16. Компрессор 3 через гибкий трубопровод 7 подсоединен к трубопроводу для подачи хладагента 10. Гидравлический мотор 15, получающий питание посредством гибкого трубопровода 8, и соединен с рыхлительной фрезой 23 через вал 20, который имеет вертикальный канал 21 и горизонтальные каналы 22. Рыхлительная фреза 23 состоит из лопастей 24, имеющих зубья 25 и отверстия 26 выхода хладагента.

Вал 20, имеющий водоупорные подшипники 17, связан с трубопроводом 10 посредством цилиндрического кожуха 19, внутренняя поверхность которого насажена на водоупорные подшипники 17, при этом в цилиндрический кожух 19 входит ответвление трубопровода 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Добычное судно 1 опускает трубопровод 10 с помощью лебедки 4 и транспортирующего троса 6, перекинутого через подъемную стрелу 5. После опускания трубопровода 10 на дно подается вода на гидравлический мотор 15 через гибкий трубопровод 8. Одновременно с этим подается хладагент от компрессора 3 к трубопроводу 10 с помощью гибкого трубопровода 7. Поток хладагента 12, движущийся по трубопроводу 10, попадает в ответвление трубопровода 18 и через вал 20 и вертикальные 22 и горизонтальный каналы 21 поступает в лопасти 24 рыхлительной фрезы 23, где находит выход в отверстиях 26.

Гидравлический мотор 15, закрепленный на трубопроводе 10, с помощью реек 16 передает крутящий момент на вал 20 и приводит в движение рыхлительную фрезу 23. Рыхлительная фреза 23 с помощью зубьев 25 внедряется в массив полезного ископаемого 29, разрыхляя его. Разрыхленное полезное ископаемое 28 попадает в пространство между лопастями, где через отверстия 26 подается хладагент и начитается процесс образования грунтоледяных тел 11.

Выходящий из лопастей поток хладагента 27 преобразует разрыхленное полезное ископаемое 28 в грунтоледяные тела 11 с отрицательной гидравлической крупностью. Грунтоледяные тела 11 начинают всплывать по трубопроводу 10, в верхней части которого через трубку 9 грунтового насоса 2 транспортируются на добычное судно 1.

Для исключения потери отрицательной гидравлической крупности в результате оттаивания грунтоледяных тел 11 в отсеках 14 предусмотрены выходные отверстия 13 для подачи хладагента. Таким образом, грунтоледяное тело 11, оттаявшее в процессе всплытия, оседает в отсеках 14 для образования на нем льда, что исключает потерю полезного ископаемого в процессе добычи.

Вверху трубопровод 10 сужается, приобретая форму воронки, что обеспечивает удержание грунтоледяных тел 11 и более эффективную транспортировку полезного ископаемого на добычное судно 1.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности добычи твердых полезных ископаемых, расположенных на арктическом шельфе, за счет вовлечения в разработку не только месторождений, состоящих из несвязных пород, но также и из полускальных и скальных пород за счет разрушение массива полезного ископаемого рыхлительной фрезой.

Claims (1)

1. Устройство для разработки месторождений твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее трубопровод для подачи хладагента, выполненный сужающимся кверху с возможностью транспортирования твердых полезных ископаемых и соединенный с гидравлическим мотором и рыхлительной фрезой, состоящей из лопастей с зубьями и отверстиями для выхода хладагента, при этом трубопровод для подачи хладагента имеет отсеки с отверстиями, выполненные накрест лежащими по отношению друг к другу.