Нетрадиционные источники УВ: генезис, закономерности, методы прогноза, поисков и освоения > Сланцевая революция: мифы и реальность
Геологический аспект "сланцевой революции"
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Пульповод гидродобычного снаряда. Патент РФ N2272106
http://www.freepatent.ru/images/patents/196/2272106/patent-2272106.pdf
http://www.findpatent.ru/patent/227/2272106.html
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горно-добывающей промышленности и может быть использовано для подъема и транспортирования пульпы при разработке месторождений полезных ископаемых, очистке дна водоемов от донных отложений и при дноуглубительных работах, а также при бурении скважин и создании подземных полостей различного назначения методами скважинной гидротехнологии.
Известен пульповод гидродобычного снаряда, содержащий трубопровод для транспортирования пульпы со всасывающим патрубком и струйным насосом, выполненным в виде гидроэлеватора центрального типа, и трубопровод для подачи напорной воды, соединенный со струйным насосом. Для увеличения глубины разработки трубопровод для транспортирования пульпы снабжен дополнительным струйным насосом, выполненным в виде эрлифта (Патент RU № 2113591, МПК Кл. Е 21 С 45/00, опубл.1998).
Недостатком данного устройства является необходимость подвода дополнительного источника энергии (сжатого воздуха) для питания эрлифта.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пульповод гидродобычного снаряда, включающий трубопровод для транспортирования пульпы со встроенным в него, по меньшей мере, одним струйным насосом для сообщения потоку пульпы дополнительной энергии (Патент RU № 2139392, МПК 6 Кл. E 02 F 3/90, опубл.1999).
Недостатком данного устройства является наличие двух параллельных трубопроводов.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности работы скважинных гидродобычных агрегатов.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении глубины подъема пульпы и/или дальности ее транспортирования.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном пульповоде гидродобычного снаряда, включающем трубопровод для транспортирования пульпы со встроенным в него, по меньшей мере, одним струйным насосом для сообщения потоку пульпы дополнительной энергии, согласно изобретению, трубопровод для транспортирования пульпы снабжен, по меньшей мере, одним водоотделителем, выполненным в виде, по меньшей мере, трех отводящих патрубков, соединенных между собой коллектором, к выходу которого подключен всасывающий патрубок грязевого насоса, а нагнетательный патрубок последнего посредством муфты, размещенной за отводящими патрубками по ходу движения потока пульпы перед камерой смешения струйного насоса, соединен с трубопроводом для транспортирования пульпы, при этом струйный насос выполнен в виде кольцевого гидроэлеватора.
В заявленную совокупность включены все существенные признаки, характеризующие изобретение и обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Основной отличительной особенностью данного изобретения является то, что, для сообщения потоку пульпы дополнительной энергии, используется жидкая фаза самого потока пульпы.
В частных случаях изобретение характеризуется тем, что камера смешения струйного насоса снабжена износостойкой вставкой, что способствует уменьшению износа пульповода.
Пульповод гидродобычного снаряда поясняется чертежом, на котором представлен общий вид его первого участка, который включает грунтоприемник скважинного гидродобычного снаряда.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9491/223316543.b/0_15bc75_be2c539e_orig
Пульповод гидродобычного снаряда состоит из трубопровода 1 для транспортирования пульпы со встроенным в него, по меньшей мере, одним струйным насосом для сообщения потоку пульпы дополнительной энергии. Питание струйного насоса осуществляется за счет отделения из потока пульпы части жидкой фазы и ее подачи посредством грязевого насоса в струйный насос в качестве рабочего тела.
Для этого в определенном месте трубопровода 1 выполнены окна 2, к которым присоединены отводящие патрубки 3 водоотделителя. Наиболее предпочтительной формой соединения патрубков 3 водоотделителя с трубопроводом 1 является сварка. Патрубков 3 водоотделителя должно быть, по меньшей мере, три. При этом поперечное сечение каждого следующего по ходу движения пульпы патрубка меньше поперечного сечения предыдущего. Таких водоотделителей по длине трубопровода 1 может быть несколько, в зависимости от его длины. Патрубки 3 каждого водоотделителя соединены между собой коллектором 4.
Коллектор 4 может быть выполнен в виде отрезка трубы, заглушенного с одного торца. К выходу коллектора 4 подключен всасывающий патрубок 5 грязевого насоса 6, представляющего собой центробежный насос с приводом от электродвигателя. Питание к электродвигателю может быть подано по кабелю (на чертеже не показан), проложенному вдоль трубопровода 1.
Производительность грязевого насоса 6, суммарная площадь сечения патрубков 3 водоотделителя и другие гидравлические параметры устройства подбираются исходя из условия обеспечения неразрывности потоков жидкости в пульповоде.
Нагнетательный патрубок 7 грязевого насоса 6 посредством муфты 8, охватывающей трубопровод 1 для транспортирования пульпы, соединен с последним. Муфта 8 размещена за отводящими патрубками 3 по ходу движения потока пульпы перед струйным насосом 9. Наиболее предпочтительно выполнение струйного насоса 9 в виде кольцевого гидроэлеватора, в котором эжектирующий поток напорной воды формируется в кольцевом зазоре 10 перед камерой смешения 11.
Камера смешения 11 струйного насоса 9 может иметь износостойкие вставки 12. Каждая из износостойких вставок может быть выполнена в виде колец (шайб) из износостойкого материала. В зависимости от крупности и прочности транспортируемых минеральных частиц, в качестве износостойкого материала могут быть использованы: износостойкая резина, микропористый электрокорунд, износостойкая (аустенитная) сталь, износостойкий чугун.
Возможно также использование износостойких покрытий, наносимых на внутреннюю поверхность колец, выполненных из не износостойких материалов. Длина вставки должна обеспечивать защиту участка трубопровода 1 для транспортирования пульпы, подверженного наиболее сильному износу, которым является камера смешения 11, вследствие высоких скоростей движения материала на этом участке.
Пульповод гидродобычного снаряда работает следующим образом. При прохождении пульпы по трубопроводу 1 происходит некоторое расслоение пульпы на жидкую и твердую фазы. Часть жидкой фазы пульпы попадает в патрубки 3 водоотделителя, заполняет коллектор 4, где происходит дополнительное разделение ее твердой и жидкой фаз. Далее осветленная вода с помощью грязевого насоса 6 через муфту 8 нагнетается в кольцевой зазор 10 струйного насоса 6 и далее попадает в его камеру смешения 11.
Вследствие эжекционного эффекта пульпа засасывается в камеру смешения 11 и, получив дополнительную энергию, перемещается дальше по трубопроводу 1.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Пульповод гидродобычного снаряда, включающий трубопровод для транспортирования пульпы со встроенным в него, по меньшей мере, одним струйным насосом для сообщения потоку пульпы дополнительной энергии, отличающийся тем, что трубопровод для транспортирования пульпы снабжен, по меньшей мере, одним водоотделителем, выполненным в виде, по меньшей мере, трех отводящих патрубков, соединенных между собой коллектором, к выходу которого подключен всасывающий патрубок грязевого насоса, а нагнетательный патрубок последнего посредством муфты, размещенной за отводящими патрубками по ходу движения потока пульпы перед камерой смешения струйного насоса, соединен с трубопроводом для транспортирования пульпы, при этом струйный насос выполнен в виде кольцевого гидроэлеватора.
2. Пульповод гидродобычного снаряда по п.1, отличающийся тем, что камера смешения струйного насоса снабжена износостойкой вставкой.
Реферат. Область использования: горно-добывающая промышленность - подъем и транспортирование пульпы при разработке месторождений полезных ископаемых, очистке дна водоемов от донных отложений и при дноуглубительных работах, а также при бурении скважин и создании подземных полостей различного назначения методами скважинной гидротехнологии. Пульповод гидродобычного снаряда включает трубопровод для транспортирования пульпы со всасывающим патрубком и струйным насосом, выполненным в виде кольцевого гидроэлеватора, и трубопровод для подачи напорной воды, соединенный со струйным насосом. При этом трубопровод для транспортирования пульпы снабжен, по меньшей мере, одним водоотделителем, выполненным в виде, по меньшей мере, трех отводящих патрубков, соединенных между собой водосборной камерой, к выходу которой подключен вход грязевого насоса, а выход последнего посредством муфты соединен с трубопроводом для транспортирования пульпы, размещенной за отводящими патрубками по ходу движения потока пульпы. Струйный насос может быть снабжен износостойкой вставкой, размещенной в камере смешения. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении глубины подъема пульпы и/или дальности ее транспортирования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Классы МПК: E02F3/90 ...конструктивные элементы, например приводы, управляющие устройства
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И. Бабичеву
Подача заявки: 07.12.2004
Начало действия патента: 07.12.2004
Публикация патента: 20.03.2006
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Устинов М.В., Либер Ю.В., Лозинская А.Н. Способ скважинной добычи полезных ископаемых. Патент РФ N2361083
http://www.freepatent.ru/images/patents/103/2361083/patent-2361083.pdf
http://www.freepatent.ru/patents/2361083
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к способам разработки полезных ископаемых россыпных и осадочных месторождений с устойчивой кровлей. К такому типу месторождений относятся, например, фосфоритовые, касситеритовые, золотосодержащие россыпи и др., продуктивный пласт которых может быть представлен не только плывунами или водонасыщенными песками, но и более плотными и достаточно устойчивыми вмещающими породами.
Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение скважин и их обсадку, выполнение наклонного днища, приемной камеры и выпускных выработок в подстилающих продуктивный пласт породах, гидроразмыв и гидротранспорт полезного ископаемого в виде пульпы до всаса выдачного агрегата и последующий ее подъем на поверхность (Патент США № 3155177, кл. 175-67, опубл. 1964 г.).
Известен также способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение скважин с заглублением в подстилающие пласт породы и их обсадку, выполнение наклонного днища и приемной камеры в указанных породах, гидравлический размыв и выдачу полезного ископаемого на поверхность. В подстилающих породах с помощью гидромонитора вымывают приемную камеру, из которой к продуктивному пласту снизу вверх проходят наклонные выпускные выработки. Угол наклона выпускных выработок должен обеспечивать самотечную доставку полезного ископаемого от забоя к всасу выдачного устройства. Над приемной камерой и выпускными выработками оставляют предохранительный целик из пустых пород. После завершения подготовительных работ производят гидроразмыв продуктивного пласта через выпускные выработки (Патент США № 4906048, кл. 299/17, опубл. 1990 г.).
Недостатком этого способа является то, что область применения ограничена месторождениями, продуктивные пласты которых сложены рыхлыми породами, плывунами и т.п. Но даже в указанных условиях потери полезных ископаемых над целиком составляют 10-15% при угле естественного откоса пород продуктивного пласта 2-5°. С увеличением крепости и устойчивости пород потери будут возрастать.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение - повышение эффективности и расширение области применения способа, технический результат - увеличение объема выемки на одну добычную скважину с одновременным уменьшением энергозатрат, потерь и разубоживания полезного ископаемого.
Технический результат достигается тем, что в способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие участка продуктивного пласта основной скважиной с ее заглублением в подстилающие указанный пласт породы и оборудованием обсадной колонной, с установкой башмака последней в пределах заглубленной части скважины, образование в подстилающих породах приемной камеры с наклонными выпускными выработками, пройденными до почвы продуктивного пласта, с оставлением над ними предохранительного породного целика, установку в приемной камере основного гидромонитора и пульпоподъемного устройства, гидроразмыв основных запасов полезного ископаемого, последующий гидроразмыв полезного ископаемого, расположенного над целиком, и подъем пульпы по основной скважине из приемной камеры на поверхность, разработку ведут покамерно, для чего вокруг основной скважины бурят вспомогательные скважины диаметром меньшим, чем основная, в которых устанавливают вспомогательные гидромониторы, из каждой скважины производят размыв запасов соответствующей камеры, а перед размывом запасов камеры над целиком производят подъем обсадной колонны и устанавливают башмак последней и основной гидромонитор над целиком в пределах мощности продуктивного пласта.
В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все достаточны для достижения технического результата.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена схема отработки камер, расположенных вокруг вспомогательных скважин - далее первичных камер (в разрезе);
http://img-fotki.yandex.ru/get/9829/223316543.b/0_15bd53_bcb0f350_orig
на фиг.2 - схема отработки запасов над целиком (в разрезе);
http://img-fotki.yandex.ru/get/9932/223316543.b/0_15bd54_5dac4c49_orig
на фиг.3 - разрез по I-I фиг.1.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9491/223316543.b/0_15bd55_731ce7b5_orig
Способ осуществляется следующим образом. Основной скважиной 1 с поверхности производят вскрытие продуктивного пласта 2 полезного ископаемого. Основную скважину проходят с перебуром 3 в почву пласта. Основную скважину 2 оборудуют обсадной колонной 4 с установкой башмака 5 в пределах перебура 3. Заглубление обсадных колонн в подстилающие породы 6 осуществляют на глубину, исключающую попадание пластовых, поверхностных и грунтовых вод в перебур 3. Последний осуществляют на глубину, равную мощности предохранительного целика 7 и приемной камеры 8. После обсадки скважины 1 ее оборудуют основным гидромонитором 9 и подъемным устройством 10, всас которого располагают у забоя скважины 1.
В центре каждой запроектированной добычной камеры 11 бурят вспомогательную скважину 12.
Обсаженную основную скважину 1 оборудуют рабочими колоннами - трубой 13 подачи напорной жидкости и подъемной трубой 14. На трубе 13 устанавливают основной гидромонитор 9, а на подъемной трубе 14 - подъемное устройство 10.
В каждую вспомогательную скважину 12 помещают напорный водовод 15 с вспомогательным гидромонитором 16 на конце.
С помощью основного гидромонитора 9 или другим известным способом, например бурением с расширением скважины и т.п., осуществляют выемку в подстилающих породах 6 приемной камеры 8. Выбор размеров приемной камеры 8 осуществляют из условий обеспечения заданной производительности подъемного устройства 10, а также конструктивных параметров всасывающего наконечника подъемного устройства и основного гидромонитора 9.
Геометрические размеры предохранительного целика 7 определяют из горногеологических условий - крепости, устойчивости подстилающих пород и т.д., а также технологических параметров оборудования.
После образования приемной камеры 8 проходят выпускные выработки 17 с сечением, обеспечивающим доставку максимального куска по пропускной способности подъемного устройства 10. Их проходку осуществляют с уклоном в сторону приемной камеры 8 основным гидромонитором 9 либо любым другим известным способом. Угол наклона выработок 17 должен обеспечивать самотечную доставку полезного ископаемого от добычного забоя в приемную камеру 8, к всасывающему наконечнику подъемного устройства 10. Количество выпускных выработок 17 зависит от устойчивости пород продуктивного пласта 2 и окружающих его пород. Например, при слабой устойчивости покрывающих и подстилающих пород, или в случае водонасыщенного и плывунчатого состояния продуктивного пласта 2 количество выпускных выработок 17, а следовательно, и добычных камер 11 принимают равным 3-4. По мере увеличения прочности окружающих пород и продуктивного пласта 2 количество выработок 17 увеличивают. Устье каждой выпускной выработки 17 является выпускным отверстием 18 соответствующей добычной камеры 11. Первоначальное расстояние выпускных отверстий 18 от центра приемной камеры 8 выбирают в зависимости от конструктивных параметров способа и эффективности гидроразмыва основным гидромонитором 9.
После завершения подготовительных работ с помощью основного гидромонитора 9 осуществляют размыв нижней части продуктивного пласта 2 до сбойки с вспомогательной скважиной 12. Образовавшаяся пульпа через выпускные отверстия 18 и выпускные выработки 17 поступает в приемную камеру 8 и далее во всас приемного устройства 10, который поднимает продукты добычи на поверхность земли. В дальнейшем размыв продуктивного пласта 2 производят, в основном, вспомогательными гидромониторами 16 последовательным чередованием гидроразмыва и выпуска продуктов добычи из зоны выпуска через выпускные отверстия 18 и выпускные выработки 17. Это позволяет обеспечить равномерный выход горной массы из добычной камеры 11 (зоны выпуска) и достичь примерно равных и устойчивых пролетов кровли на всей площади отработки.
После отработки всех периферийных добычных камер 11 осуществляют добычу полезного ископаемого, оставшегося над предохранительным целиком 7. Для этого производят извлечение вспомогательных гидромониторов 16 с напорным водоводом 15 и подъем обсадной колонны 4. Подъем обсадной колонны осуществляют на высоту, достаточную для ведения добычных работ основным гидромонитором 9, который после подъема обсадной колонны 4 поднимают и устанавливают выше уровня предохранительного целика 7, при этом подъемное устройство 10 оставляют в приемной камере 8. Для отработки полезного ископаемого, оставшегося над предохранительным целиком 7, кроме описанных операций, возможна перфорация или разрушение участка обсадной колонны 4.
После описанных операций осуществляют гидроразмыв оставшегося массива полезного ископаемого. Часть продуктов добычи в виде пульпы поступает в приемную камеру 8 через основную скважину 1, а другая часть - через выпускные отверстия 18 и выпускные выработки 17.
После отработки запасов пролет кровли достигает предельных значений и, используя кратковременную устойчивость кровли, из основной скважины 1 удаляют гидромониторную и подъемную установки.
Использование вспомогательных гидромониторов и извлечение в последнюю очередь запасов, используемых в качестве временного целика, расположенного над предохранительным целиком 7 без его разрушения, значительно увеличивает объем добычи из одной скважины, позволит более рационально использовать недра путем уменьшения потерь полезного ископаемого и уменьшения объема выдачи пустых пород на поверхность, а также расширить область применения за счет обеспечения отработки месторождений, продуктивный пласт которых может быть представлен не только плывунами или водонасыщенными песками, но и более плотными и достаточно устойчивыми вмещающими породами. Кроме того, предложенный способ исключает разрушение предохранительно целика, сложенного пустой породой, что снижает непроизводительные энергозатраты, разубоживание пульпы пустой породой и улучшению процесса переработки.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие участка продуктивного пласта основной скважиной с заглублением в подстилающие указанный пласт породы и оборудованием ее обсадной колонной, с установкой башмака последней в пределах заглубленной части скважины, образование в подстилающих породах приемной камеры с наклонными выпускными выработками, пройденными до почвы продуктивного пласта, с оставлением над ними предохранительного породного целика, установку в приемной камере основного гидромонитора и пульпоподъемного устройства, гидроразмыв основных запасов полезного ископаемого, последующий гидроразмыв полезного ископаемого, расположенного над целиком, и подъем пульпы по основной скважине из приемной камеры на поверхность, отличающийся тем, что разработку ведут покамерно, для чего вокруг основной скважины бурят вспомогательные скважины, диаметром меньшим, чем основная, в которых устанавливают вспомогательные гидромониторы, из каждой скважины производят размыв запасов соответствующей камеры, а перед размывом запасов камеры над целиком производят подъем основного гидромонитора и обсадной колонны, устанавливают башмак последней и основной гидромонитор над целиком в пределах мощности продуктивного пласта.
Реферат. Изобретение относится к способам разработки полезных ископаемых россыпных и осадочных месторождений с устойчивой кровлей. Способ включает вскрытие участка продуктивного пласта основной скважиной с заглублением в подстилающие указанный пласт породы и оборудованием ее обсадной колонной, с установкой башмака последней в пределах заглубленной части скважины, образование в подстилающих породах приемной камеры с наклонными выпускными выработками, пройденными до почвы продуктивного пласта, с оставлением над ними предохранительного породного целика, установку в приемной камере основного гидромонитора и пульпоподъемного устройства, гидроразмыв основных запасов полезного ископаемого, последующий гидроразмыв полезного ископаемого, расположенного над целиком, и подъем пульпы по основной скважине из приемной камеры на поверхность. Разработку ведут покамерно, для чего вокруг основной скважины бурят вспомогательные скважины диаметром меньшим, чем основная, в которых устанавливают вспомогательные гидромониторы, из каждой скважины производят размыв запасов соответствующей камеры, а перед размывом запасов камеры над целиком производят подъем основного гидромонитора и обсадной колонны, устанавливают башмак последней и основной гидромонитор над целиком в пределах мощности продуктивного пласта. Изобретение обеспечивает увеличение объема добычи из одной скважины, позволяет более рационально использовать недра путем уменьшения потерь полезного ископаемого и уменьшения объема выдачи пустых пород на поверхность. 3 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич (RU), Устинов Михаил Викторович (RU), Либер Юрий Владимирович (RU), Лозинская Анна Николаевна (RU)
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич (RU), Устинов Михаил Викторович (RU), Либер Юрий Владимирович (RU), Лозинская Анна Николаевна (RU)
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И. Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 29.05.2007
начало действия патента: 29.05.2007
публикация патента: 10.07.2009
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Сухолинский-Местечкин С.Л., Казаков А.Г., Фортыгин В.С., Дебейко И.П. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Патент РФ N2081324
http://www.freepatent.ru/patents/2081324
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых геотехнологическими методами.
Известен способ скважинной гидродобычи, включающий вскрытие залежи добычными скважинами, установку в них добычного оборудования, проходку щелевых выработок между скважинами, выемку полезного ископаемого с формированием целиков а. с. СССР, 611001, кл. E 21 C 41/04, 1978 г./.
Недостатком данного способа являются большие потери полезного ископаемого в целиках.
Известен также способ извлечения материалов из подземных формаций, включающий вскрытие формации скважинами, оборудование их добычными агрегатами, с пульповыдачной колонной, цементацию затрубного пространства пульповыдачной колонны и выемку полезного ископаемого под защитой искусственного целика.
Недостатком данного способа является относительно небольшой объем камер, которые могут быть отработаны под защитой такого целика и кроме того возможны вывалы из стенок камеры при неустойчивом полезном ископаемом /а. с. СССР 1317129, кл. E 21 C 45/00, 1987 г./.
Известны и другие способы разработки месторождений полезных ископаемых скважинной гидродобычей, осуществляемой под предварительно укрепленной кровлей (а. с. 1328524, кл. E 21 C 45/00, 1987 г.).
Недостатком всех этих способов является то, что при разработке неустойчивых полезных ископаемых возможны вывалы из стенок камер.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых из горизонтальных и пологопадающих залежей, включающий вскрытие залежи рядами добычных скважин, монтаж в них эксплуатационных колонн, и гидромониторных агрегатов, разработку залежи с выемкой полезного ископаемого камерами первой очереди и формированием между ними целиков шестигранной в плане формы, опускание на почву камер эксплуатационных колонн, их перфорацию и закладку выработанного пространства твердеющей смесью, разбуривание целиков добычными скважинами и выемку полезного ископаемого камерами второй очереди под защитой искусственных целиков (а. с. СССР 1317133 кл. E 21 C 45/00, 1987 г.).
Недостатком данного способа является то, что на стыках камер первой очереди, выполненных в плане треугольной формы, толщина закладочного массива минимальна и при неустойчивом полезном ископаемом также возможны вывалы из стенок камеры с обрушением закладки, что приведет к разубоживанию руды закладочным материалом.
Целью изобретения является повышение устойчивости отрабатываемых камер при сокращении расхода твердеющего материала.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых из горизонтальных и пологопадающих залежей, включающем вскрытие залежи рядами добычных скважин, монтаж в них эксплуатационных колонн и гидромониторных агрегатов, разработку залежи с выемкой полезного ископаемого камерами первой очереди и формированием между ними целиков шестигранной в плане формы, опускание на почву камер эксплуатационных колонн, их перфорацию и закладку выработанного пространства твердеющей смесью, разбуривание целиков добычными скважинами и выемку полезного ископаемого камерами второй очереди под щитой искусственных целиков, разработку залежи ведут гексагональными ячейками, камеры первой очереди отрабатывают в виде встречно-направленных по сторонам шестигранника щелей с параллельными или расходящимися стенками, при этом перфорацию эксплуатационных колонн осуществляют перед подачей закладки, а твердеющую смесь подают через перфорированную колонну, которую в дальнейшем используют в качестве армирующего элемента в закладочном массиве.
В совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения поставленной цели.
На фиг. 1 представлен фрагмент отрабатываемого участка залежи, вид в плане; на фиг. 2 разрез по А-А фиг.1.
http://img-fotki.yandex.ru/get/5013/223316543.b/0_15bd82_6e3b6807_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9932/223316543.b/0_15bd81_eb0e8cd_orig
Способ осуществляют следующим образом. Продуктивный горизонт, подлежащий отработке залежи 1, вскрывают параллельными рядами добычных скважин 2, разработку залежи 1 осуществляют гексагональными ячейками 3 с выемкой полезного ископаемого камерами первой 4 и второй 5 очередей.
Камеры первой очереди 4 отрабатывают в виде вертикальных щелей 6 с параллельными или расходящимися к периферии стенками встречно-направленных вдоль сторон шестигранника, оконтуривая целик 7 полезного ископаемого. Из каждой добычной скважины 2 отрабатывают три камеры, расположенные под углом 120o. При этом длина каждой камеры половине длины стороны гексагональной ячейки 3, высота камеры не превышает мощность продуктивного горизонта залежи 1, а ширина определяется устойчивостью рудного массива.
После выемки полезного ископаемого из трех камер и демонтажа добычного оборудования из скважины 2 обсадную колонну труб перфорируют, например, нулевым перфоратором, опускают на почву камеры и в скважину 2 через перфорированную колонну подают твердеющую смесь. Перфорация может быть выполнена и после опускания колонны.
После заполнения выработанного пространства твердеющей смесью перфорированную колонну не извлекают и она выполняет роль арматуры в твердеющей закладке.
Когда выемка и закладка всех камер первой очереди закончена м твердеющая смесь набрала заданную прочность, приступают к выемке целика 7 камерой второй очереди 5. Для этого бурят скважину 8, устанавливают добычное оборудование и производят гидравлический размыв полезного ископаемого с выдачей образованной пульпы 9 на поверхность. В зависимости от условий выемка камер второй очереди может быть осуществлена как сверху вниз, так и снизу вверх, в осушенном или затопленном забое.
При большой мощности залежи или отработке крутопадающих залежей изометрической формы, например, кимберлитовых трубок, возможна этажная разработка.
Поскольку выемку камер второй очереди производят под защитой искусственного целика, созданного отработкой и закладкой камер первой очереди 4, объем камер второй очереди 5, может быть существенно увеличен за счет увеличения линейных размеров целика 7.
После выемки полезного ископаемого в камере второй очереди 5 производят ее закладку сыпучим материалом.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие залежи рядами добычных скважин, монтаж в них эксплуатационных колонн и гидромониторных агрегатов, разработку залежи с выемкой полезного ископаемого камерами первой очереди и формированием между ними целиков шестигранной в плане формы, опускание на почву эксплуатационных колонн, их перфорацию и закладку выработанного пространства твердеющей смесью, разбуривание целиков добычными скважинами и выемку полезного ископаемого камерами второй очереди под защитой искуственных целиков, отличающийся тем, что разработку залежи ведут гексагональными ячейками, камеры первой очереди отрабатывают в виде встречнонаправленных по сторонам шестигранника щелей с параллельными или расходящимися стенками, при этом перфорацию эксплуатационных колонн осуществляют перед подачей закладки, а твердеющую смесь подают через перфорированную колонну, которую в дальнейшем используют в качестве армирующего элемента.
Реферат. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Сущность изобретения: продуктивный горизонт залежи вскрывают добычными скважинами, разработку осуществляют гексагональными ячейками с выемкой камер первой и второй очереди. При этом камеры первой очереди отрабатывают в виде вертикальных щелей, встречно-направленных по периметру гексагональной ячейки. После выемки камер первой очереди и их закладки через перфорированные эксплуатационные трубы присутствуют к отработке камер второй очереди под защитой искусственного целика. 2 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич, Сухолинский-Местечкин Сергей Леонидович, Казаков Анатолий Григорьевич, Фортыгин Виталий Сергеевич, Дебейко Иван Павлович
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Сухолинский-Местечкин Сергей Леонидович, Казаков Анатолий Григорьевич, Фортыгин Виталий Сергеевич, Дебейко Иван Павлович
Приоритеты:
подача заявки: 17.04.1995
публикация патента: 10.06.1997
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л., Фильчуков А.Ю. Способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси. Патент РФ N2180399
http://www.freepatent.ru/patents/2180399
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов, обеспечивающей сырьевую базу промышленного и гражданского строительства, и может быть использовано при разработке месторождений гравийно-песчаных смесей, залегающих преимущественно в водоносных горизонтах.
Известен способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси, включающий выемку первоначального котлована, его заводнение, размещение в нем земснаряда, разработку блока с разрушением гравийно-песчаной смеси в добычной заходке, перемещение земснаряда по мере выемки очередного блока и транспортирование разрушенной гравийно-песчаной смеси к зумпфу землесосной станции или на переработку (Ю.Д.Буянов, А.А.Краснопольский Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых М., Недра, 1973, стр. 280-292).
Недостатком данного способа является сравнительно небольшая глубина разработки, определяемая в основном параметрами рабочего органа земснаряда.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси, включающий выемку первоначального котлована шириной, по меньшей мере равной ширине добычного блока, и глубиной, равной высоте подводной части добычного уступа, заводнение первоначального котлована, размещение в нем добычного оборудования, разработку блока с подрезкой и размывом гравийно-песчаной смеси в добычной заходке, перемещение добычного оборудования по мере выемки очередного блока, подъем пульпы на поверхность и ее транспортирование на поверхностный комплекс (Г.А.Нурок Технология и проектирование гидромеханизации горных работ М., Недра 1965, стр. 98, 355-356, 366-371, 361-365).
Недостатком данного способа также является сравнительно небольшая высота уступа, определяемая в основном параметрами рабочего органа земснаряда.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности разработки месторождений гравийно-песчаных смесей.
Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в повышении высоты уступа.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе подводной добычи гравийно-песчаной смеси, включающем выемку первоначального котлована шириной, по меньшей мере равной ширине добычного блока, и глубиной, равной высоте подводной части добычного уступа, заводнение первоначального котлована, размещение в нем добычного оборудования, разработку блока с подрезкой и размывом гравийно-песчаной смеси в добычной заходке, перемещение добычного оборудования по мере выемки очередного блока, подъем пульпы на поверхность и ее транспортирование на поверхностный комплекс, согласно изобретению в качестве добычного оборудования используют скважинный гидродобычной агрегат, включающий гидродобычной и гидромониторный снаряды, размещенный на плавучей управляющей установке, перед подрезкой первой заходки в блоке в почве уступа формируют приемную воронку, размыв гравийно-песчаной смеси в блоке ведут секторными заходками с одной установки добычного оборудования боковым забоем, а размыв массива заходки осуществляют после его обрушения.
В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается объем правовой охраны.
В частных случаях использования изобретение характеризуется следующей совокупностью признаков.
Размыв обрушенной заходки осуществляют в период подрезки следующей заходки энергией отраженной струи гидромониторного снаряда.
Ширину блока принимают равной двум длинам эффективной струи гидромониторного снаряда в затопленном забое.
Гидродобычной снаряд при работе добычного оборудования имеет опору на дно приемной воронки.
Способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлена схема отработки блока, вид в плане, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9806/223316543.b/0_15bd85_92eb5566_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9932/223316543.b/0_15bd84_79819446_orig
Способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси осуществляется следующим образом.
Экскаватором-драглайном или грейферным экскаватором создают первоначальный котлован (не показан) длиной, достаточной для размещения плавучей управляющей установки с добычным оборудованием. Ширину первоначального котлована принимают равной ширине добычного блока. Ширину блока принимают равной двум длинам эффективной струи гидромониторного снаряда в затопленном забое. Длину блока принимают равной длине эффективной струи гидромониторного снаряда в затопленном забое. Глубина первоначального котлована определяется глубиной разработки.
После заводнения первоначального котлована в него спускают понтон плавучей управляющей установки 1, на котором монтируют добычное оборудование, насосную станцию (не показана) и производят монтаж водоводов 2, подающих воду на гидромониторный 3 и гидродобычной 4 снаряды. Кроме того, посредством шаровых шарниров соединяют между собой плавучий пульповод 5, пульповод 6 плавучей управляющей установки 1 и береговой пульповод 7.
В качестве понтона плавучей управляющей установки 1 может быть использован понтон серийно выпускаемого земснаряда небольшой производительности, например 8НЗ Минстроя или 100-40к. В качестве добычного оборудования может быть использован скважинный гидродобычной снаряд, например СГ-14, и скважинный гидромониторный снаряд СГМ-2, имеющий боковые и торцевые струеформирующие насадки.
Посредством маневрирования плавучей управляющей установки 1 гидромониторный 3 и гидродобычной 4 снаряды размещают в рабочем положении в непосредственной близости к забою 8 добычного блока 9 и с этой установки в почве 10 уступа 11 гидромониторной струей, образуемой торцевой струеформирующей насадкой гидромониторного снаряда 3, формируют приемную воронку 12. Размытая при формировании приемной воронки 12 гравийно-песчаная смесь поступает к всасу гидродобычного снаряда 4 и посредством гидроэлеватора гидродобычного снаряда 4 поднимается на поверхность. Посредством пульповода 6 плавучей управляющей установки 1, плавучего пульповода 5 и берегового пульповода 7 добытую гравийно-песчаную смесь подают на поверхностный комплекс (не показан).
Плавучая управляющая установка 1 удерживается на месте с помощью лебедок 13, размещенных на понтоне, и тросов 14, заякоренных на берегу 15. В качестве опоры может быть также использован гидродобычной снаряд 4, который для этого должен быть выполнен с опорным башмаком 16 в нижней своей части, который при работе добычного оборудования заглубляется в дно приемной воронки 12 по мере ее формирования и создает тем самым дополнительную опору.
После формирования приемной воронки 12 на необходимую глубину гидродобычной снаряд 4 фиксируют на ее дне и приступают к подрезке массива первой секторной заходки 17 в блоке. Подрезку осуществляют боковым забоем гидромониторной струей, образуемой боковой струеформирующей насадкой гидромониторного снаряда 3, посредством медленного поворота гидромониторного снаряда 3 вокруг своей продольной оси на некоторый угол. Скорость поворота, при которой обеспечивается сплошная подрезка массива секторной заходки без оставления целиков, может быть определена в процессе опытных работ, или моделированием, или иным доступным методом.
Размытая гравийно-песчаная смесь поступает в приемную воронку 12, откуда посредством гидроэлеватора гидродобычного снаряда 4 осуществляют ее подъем на поверхность и посредством пульповода 6 плавучей управляющей установки 1, плавучего пульповода 5 и берегового пульповода 7 подают на поверхностный комплекс.
В результате образования врубовой полости (не показана) в основании уступа 11 происходит обрушение вышележащего массива гравийно-песчаной смеси секторной заходки. Использование бокового забоя позволяет повысить безопасность работ по размыву, поскольку не происходит обрушение подрезанного и потерявшего устойчивость массива на добычное оборудование.
После обрушения массива первой секторной заходки 17 гидромониторным снарядом 3 начинают подрезку массива следующей секторной заходки 18, а энергию отраженной струи гидромониторного снаряда 3 используют для размыва обрушенного массива первой секторной заходки 17. Размытая гравийно-песчаная смесь поступает в приемную воронку 12, откуда посредством гидроэлеватора гидродобычного снаряда 4 осуществляют ее подъем на поверхность и через пульповод 6 плавучей управляющей установки 1, плавучий пульповод 5 и береговой пульповод 7 подают на поверхностный комплекс.
После выемки гравийно-песчаной смеси во всех секторных заходках 19-24 в блоке и зачистки почвы 10 уступа 11 отсоединяют плавучий пульповод 5 от берегового пульповода 7, плавучую управляющую установку 1 с добычным оборудованием перемещают на длину блока, и цикл работ по формированию приемной воронки, подрезке, обрушению, размыву обрушенного массива гравийно-песчаной смеси, подъему пульпы на поверхность и подачи ее на поверхностный комплекс повторяется.
Использование изобретения позволит вести разработку месторождений гравийно-песчаных смесей более высокими уступами, что в конечном итоге повысит эффективность добычных работ.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси, включающий выемку первоначального котлована шириной, по меньшей мере равной ширине добычного блока, и глубиной, равной высоте подводной части добычного уступа, заводнение первоначального котлована, размещение в нем добычного оборудования, разработку блока с подрезкой и размывом гравийно-песчаной смеси в добычной заходке, перемещение добычного оборудования по мере выемки очередного блока, подъем пульпы на поверхность и ее транспортирование на поверхностный комплекс, отличающийся тем, что в качестве добычного оборудования используют скважинный гидродобычной агрегат, включающий гидродобычной и гидромониторный снаряды, размещенный на плавучей управляющей установке, перед подрезкой первой заходки в блоке в почве уступа формируют приемную воронку, размыв гравийно-песчаной смеси в блоке ведут секторными заходками с одной установки добычного оборудования боковым забоем, а размыв массива заходки осуществляют после его обрушения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размыв обрушенной заходки осуществляют в период подрезки следующей заходки энергией отраженной струи гидромониторного снаряда.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширину блока принимают равной двум длинам эффективной струи гидромонитора в затопленном забое.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидродобычной снаряд при работе добычного оборудования имеет опору на дно приемной воронки.
Реферат. Изобретение относится к горной промышленности, в частности к добыче нерудных строительных материалов, к разработке месторождений гравийно-песчаных смесей, залегающих в водоносных горизонтах. Способ подводной добычи гравийно-песчаной смеси включает выемку первоначального котлована шириной, по меньшей мере равной ширине добычного блока, и глубиной, равной высоте подводной части добычного уступа, заводнение первоначального котлована, размещение в нем добычного оборудования - гидродобычного агрегата, включающего гидродобычной и гидромониторный снаряды. Разработку блока осуществляют с подрезкой, перед подрезкой первой заходки в блоке в почве уступа формируют приемную воронку. Размыв гравийно-песчаной смеси в блоке ведут секторными заходками с одной установки добычного оборудования боковым забоем, а размыв массива заходки осуществляют после его обрушения. По мере выемки очередного блока перемещают добычное оборудование, поднимают пульпу на поверхность и транспортируют ее на поверхностный комплекс. Изобретение позволит вести разработку месторождений гравийно-песчаной смеси более высокими уступами, что повысит эффективность добычных работ. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л., Фильчуков А.Ю.
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Клочко Сергей Анатольевич, Серов Сергей Анатольевич, Салоп Дмитрий Львович, Фильчуков Александр Юрьевич
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, копр.2, кв.432, Н.И.Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 13.06.2001
начало действия патента: 13.06.2001
публикация патента: 10.03.2002
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда. Патент РФ N2272142
http://www.freepatent.ru/images/patents/196/2272142/patent-2272142.pdf
http://www.freepatent.ru/patents/2272142
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых методами скважинной гидротехнологии, а также при бурении скважин и создании подземных полостей различного назначения. Наиболее предпочтительная область применения - гидромониторные агрегаты, в которых часть потока напорной воды направляется для питания гидроэлеватора, и предназначенные для разработки месторождений, в которые полезные ископаемые характеризуются высокой абразивностью, например месторождений кварцевого песка.
Известен нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда, содержащий патрубок для подачи потока напорной воды с гидромониторной головкой, размещенный в нем патрубок пульповода со всасывающим отверстием и насадку гидроэлеватора (Авторское свидетельство СССР №1320419, кл. Е 21 С 45/00, опубл. 1987).
Недостатком данного устройства является быстрый износ входной части патрубка пульповода при его использовании для размыва и транспортировки полезных ископаемых, характеризующихся высокой абразивностью.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда, включающий патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и кольцевой гидроэлеватор с конфузором, диффузором и камерой смешения, выполненными во входной части патрубка пульповода (Патент RU №2060393, Кл. Е 21 С 45/00, опубл. 1996).
Недостатком данного устройства также является быстрый износ входной части патрубка пульповода при его использовании для размыва и транспортировки полезных ископаемых, характеризующихся высокой абразивностью.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении производительности скважинных гидрообычных агрегатов за счет увеличения межремонтных периодов.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в снижении износа входной части патрубка пульповода скважинных добычных снарядов, оборудованных пульпоподъемными приспособлениями, выполненными в виде кольцевого гидроэлеватора.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном нижнем оголовке скважинного гидродобычного снаряда, включающем патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и кольцевой гидроэлеватор с конфузором, диффузором и камерой смешения, выполненными во входной части патрубка пульповода, согласно изобретению камера смешения кольцевого гидроэлеватора снабжена износостойкой вставкой, выполненной в виде колец, содержащих износостойкий материал, установленных с зазорами между собой между конфузором и диффузором, при этом в месте размещения колец в патрубке пульповода выполнены отверстия для подачи напорной воды в патрубок пульповода через зазоры между кольцами.
В заявленную совокупность включены все существенные признаки, характеризующие изобретение и обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
В частном случае изобретение характеризуется тем, что зазоры между кольцами износостойкой вставки образованы за счет шероховатости их торцевых поверхностей.
А также тем, что патрубок для подачи напорной воды имеет боковые и/или торцевые гидромониторные насадки.
Нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда поясняется чертежом, на котором представлен его продольный разрез.
Нижний оголовок скважинного добычного снаряда состоит из патрубка 1 для подачи напорной воды, в который могут быть вмонтированы боковые 2 и/или торцевые (на чертеже не показаны) гидромониторные насадки для размыва породы и образования пульпы. Внутри патрубка 1 коаксиально с зазором 3 размещен патрубок пульповода 4. В торцевой части патрубка 1 для подачи напорной воды размещен кольцевой гидроэлеватор 5. Торцевые гидромониторые насадки для бурения скважин могут быть вмонтированы в торце кольцевого гидроэлеватора 5.
Конфузор 6 кольцевого гидроэлеватора 5 расположен на входе патрубка пульповода 4 и выполнен, например, в виде втулки с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. При этом наружный диаметр втулки равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Больший (входной) диаметр конфузора 6 равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Меньший (выходной) диаметр конфузора 6 равен внутреннему диаметру износостойкой вставки.
За конфузором 6 в камере смешения кольцевого гидроэлеватора 5 установлена износостойкая вставка. Износостойкая вставка 7 выполнена в виде колец 8 (шайб), содержащих износостойкий материал. В зависимости от крупности и прочности транспортируемых минеральных частиц в качестве износостойкого материала могут быть использованы: износостойкая резина, микропористый электрокорунд, износостойкая (аустенитная) сталь, износостойкий чугун. При этом кольца могут быть изготовлены из указанных материалов как целиком, так и содержать износостойкий материал в импрегнированном виде. Возможно также использование износостойких покрытий, наносимых на внутреннюю поверхность колец 8, выполненных из не износостойких материалов.
Длина износостойкой вставки 7 должна обеспечивать защиту участка патрубка пульповода 4, подверженного наиболее сильному износу вследствие высоких скоростей движения материала на этом участке. Наружный диаметр колец 8 равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4, а их внутренний диаметр должен обеспечивать оптимальное проходное сечение и устанавливается в результате экспериментальных исследований. Торцевые поверхности колец 8 выполняются с неровностями (шероховатыми), таким образом, чтобы при их стыковке между ними образовывался зазор для подачи напорной воды.
За износостойкой вставкой 7 размещено коническое расширение 9 (диффузор), выполненное также в виде втулки с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. При этом наружный диаметр втулки равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Больший (выходной) диаметр конического расширения равен внутреннему диаметру патрубка пульповода 4. Меньший (входной) диаметр конического расширения равен внутреннему диаметру колец 8 износостойкой вставки 7.
Участок патрубка пульповода 4, защищенный износостойкой вставкой 7, имеет отверстия 10, выполненные в его стенках для подачи напорной воды в патрубок пульповода 4 через зазоры между кольцами 8 износостойкой вставки 7. Диаметр, количество и взаимное расположение отверстий 10 может быть установлено расчетным или экспериментальным путем и должно обеспечивать создание водяной рубашки между внутренней поверхностью износостойкой вставки 7 и потоком пульпы.
Для использования нижнего оголовка в гидромониторных агрегатах, осуществляющих бурение скважин, в торце гидроэлеватора могут быть установлены гидромониторные насадки. В случае выполнения устройства без торцевых гидромониторных насадок, т.е. устройство не используется для бурения скважин, для защиты входного отверстия от валунов оно может быть снабжено ограждением 11.
Устройство работает следующим образом.
При подаче напорной воды в патрубок 1 она проходит по кольцевому зазору 3, затем проходит через кольцевой гидроэлеватор и попадает в патрубок пульповода 4, образуя восходящий поток. Вследствие эжекционного эффекта размытое полезное ископаемое в виде пульпы засасывается в патрубок пульповода 4 и восходящим потоком транспортируется на поверхность.
В случае если нижний оголовок имеет гидромониторные насадки, часть потока напорной воды поступает на гидромониторные насадки 2 и производит размыв породы с образованием пульпы. Другая часть проходит через кольцевой гидроэлеватор и попадает в патрубок пульповода 4, образуя восходящий поток. Вследствие эжекционного эффекта размытое полезное ископаемое в виде пульпы засасывается в патрубок пульповода 4 и транспортируется на поверхность.
Размытое полезное ископаемое характеризующееся высокой абразивностью, проходя по патрубку пульповода 4, защищенному износостойкой вставкой, не подвергает износу его стенки, способствуя тем самым повышению производительности скважинных гидромониторных агрегатов за счет увеличения межремонтных периодов. Кроме того, напорная вода, попадая через зазоры между кольцами 8 износостойкой вставки 7, образует дополнительный защитный слой на этом участке пульповода в виде водяной рубашки.
Дополнительный технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в оттирке зерен полезного ископаемого от посторонних примесей, например удалении пленок окислов железа с зерен кварцевого песка. Дополнительный технический результат обусловлен абразивными свойствами некоторых материалов, используемых в качестве износостойкого материала, например электрокорунда.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда, включающий патрубок для подачи напорной воды с размещенным в нем патрубком пульповода и кольцевой гидроэлеватор с конфузором, диффузором и камерой смешения, выполненных во входной части патрубка пульповода, отличающийся тем, что камера смешения кольцевого гидроэлеватора снабжена износостойкой вставкой, выполненной в виде колец, содержащих износостойкий материал, установленных с зазорами между собой между конфузором и диффузором, при этом в месте размещения колец в патрубке пульповода выполнены отверстия для подачи напорной воды в патрубок пульповода через зазоры между кольцами.
2. Нижний оголовок по п.1, отличающийся тем, что зазоры между кольцами износостойкой вставки образованы за счет шероховатости их торцевых поверхностей.
3. Нижний оголовок по п.1, отличающийся тем, что патрубок для подачи напорной воды имеет боковые и/или торцевые гидромониторные насадки.
Реферат. Область применения - разработка месторождений полезных ископаемых методами скважинной гидротехнологии, а также бурение скважин и создание подземных полостей различного назначения. Устройство включает патрубок для подачи напорной воды. Размещенный в нем патрубок пульповода имеет коническое сужение, износостойкую вставку, выполненную в виде колец из износостойкого материала, установленных с зазорами между собой после конического сужения по ходу потока пульпы, и коническое расширение, размещенное после колец. В месте размещения колец в патрубке пульповода выполнены отверстия для подачи напорной воды в патрубок пульповода через зазоры между кольцами. В торцевой части патрубка для подачи напорной воды размещен гидроэлеватор. Патрубок для подачи напорной воды и гидроэлеватор могут иметь гидромониторные насадки. Зазоры между кольцами износостойкой вставки образованы за счет шероховатости их торцевых поверхностей. При подаче напорной воды часть потока, проходя по кольцевому зазору, проходит через кольцевой гидроэлеватор и попадает в патрубок пульповода, образуя восходящий поток. Вследствие создаваемого разрежения размытое полезное ископаемое в виде пульпы засасывается в патрубок пульповода и транспортируется на поверхность. Технический результат состоит в снижении износа входной части патрубка пульповода скважинных добычных снарядов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И. Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 28.07.2004
начало действия патента: 28.07.2004
публикация патента: 20.03.2006
Навигация
Перейти к полной версии