УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Полезная модель относится к скважинной добыче твердых полезных ископаемых, в частности к импульсным средствам воздействия на руду и регулирования ее поступления к гидродобычному снаряду. Может быть использована при скважинной гидродобыче затопленных россыпных полезных ископаемых.
Широко известны устройства для скважинной гидродобычи полезных ископаемых содержащие высоконапорный насос, компрессор, трубопроводы, подающие воду и воздух в качестве рабочих агентов разрушения и пульпоподъемную трубу для выдачи полезного ископаемого на поверхность. («Скважинный гидромонитор», Авторское свидетельство СССР №829955, Е21С 45/00, 1981 г.; «Устройство для скважинной гидродобычи», Авторское свидетельство СССР №1101553, Е21С 45/00, 1984 г.; «Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых», Авторское свидетельство СССР №1229346, Е21С 45/00, 1986 г.; «Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых», Авторское свидетельство СССР №1479649, Е21С 45/00, 1989 г.). Производительность указанных устройств определяется процентным содержанием рудного материала в пульпе, перемещаемой по эрлифту. Чем активнее рабочий орган нижнего оголовка воздействует на пласт, тем интенсивнее измельчение, перемешивание с водой массы рудного материала и вынос его из скважины.
Основная причина низкой эффективности указанных устройств заключается в том, что струя воды, подаваемая в затопленное пространство через сопла гидромонитора, теряет кинетическую энергию на малом расстоянии от сопла. Через некоторое время, по мере расширения зоны выработки, энергия струи воды для размыва рудного пласта становится недостаточной. Кроме того, расширение зоны выработки неизбежно снижает турбулизацию смеси воды и породы в зоне разработки пласта. В результате локального и ограниченного воздействия струи гидромонитора, производительность скважины после начала ее эксплуатации быстро снижается и становится не рентабельной не по причине отсутствия руды, а из-за несовершенства устройства по ее добычи.
Известно устройство, в котором для повышения концентрации руды в пульпе используется гидропневмоимпульсная подача воды и воздуха в скважину - «Клапан рабочего насадка гидродобычного снаряда» (Патент РФ №2003804, МПК Е21С 45/00, 1993 г.) включающий корпус насадка с упругим седлом под сбрасываемый упругий элемент, полость упругого элемента заполнена двумя средами - жидкостью и газом. В этом устройстве, для создания в потоке воды и воздуха пульсаций расхода и давления имеется шаровой клапан из упругого материала, периодически опускаемый в скважину.
Недостатками этого устройства является необходимость бурения специальной нагнетательной скважины, низкая надежность работы клапана, необходимость производства и расхода упругих шаров.
Известно устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, (Арене В.Ж. и др. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. - М.: Недра, 1980, с.16-17), принятое за прототип включающее высоконапорный насос подачи воды в скважину, компрессор, трубопроводы с арматурой для подачи воды и воздуха в качестве рабочих агентов разрушения и выдачи полезного ископаемого на поверхность.
Недостатком указанного устройства является ограниченная возможность выработки пласта, обусловленная относительно малым радиусом разработки пласта вокруг скважины и снижение в результате этого концентрации руды в пульпе.
Техническим результатом, является создание установки для обеспечения пневмогидроимпульсов в затопленной призабойной зоне скважины, обеспечивающей повышение концентрации рудного материала в пульпе.
Технический результат достигается тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых с импульсным средством воздействия на руду, включающая насос подачи воды в скважину, компрессор, трубопроводы с арматурой, снабжена первым быстродействующим отсечным клапаном, установленным на трубопроводе подачи воды в скважину после насоса, аккумулирующей емкостью с сифоном и вторым быстродействующим отсечным клапаном в отводном трубопроводе, при этом аккумулирующая емкость соединена с компрессором, подающим воздух в скважину.
Установка для гидродобычи полезных ископаемых представлена на чертеже, и включает насос 1, первый быстродействующий отсечной клапан 2, установленный на трубопроводе 3, аккумулирующую воду емкость 4, с сифоном 5, соединенную с насосом 1 по трубопроводу бис трубопроводом 3, через второй быстродействующий отсечной клапан 7. Аккумулирующая емкость 4 по трубопроводу 8 соединена с трубопроводом 9, подающем в скважину воздух от компрессора 10.
Устройство работает следующим образом.
При включении подачи воды в скважину насосом 1, первый быстродействующий отсечной клапан 2 открыт. После подачи в скважину воздуха устанавливается режим выхода пульпы на поверхность. При снижении содержания полезного ископаемого в пульпе, отсекают первый быстродействующий отсечной клапан 2 и одновременно открывают второй быстродействующий отсечной клапан 7. Столб воды в ставе скважины, увлекая за собой воду из аккумулирующей воду емкости 4, под действием силы тяжести падает в скважину, создавая скачкообразный импульс давления в призабойной зоне. Когда запас воды в аккумулирующей воду емкости 4 сработан (поток воды через сифон 5 прервался) в трубопроводе 3 образуется воздушная пробка, одновременно открывают первый быстродействующий отсечной клапан 2, а второй быстродействующий отсечной клапан 7 закрывают. Аккумулирующая емкость 4 наполняется насосом 1 по трубопроводу 6. После наполнения ее выше сифона 5, процесс с отсечкой насоса первым быстродействующим отсечным клапаном 2 и одновременным открытием второго быстродействующего отсечного клапана 7 повторяют для необходимого воздействия импульсов давления и расхода поступающей в скважину воды. Сифон 5, в сочетании с первым и вторым быстродействующими отсечными клапанами 2 и 7 играет роль дозатора объема воды, сбрасываемой в скважину для незатухающих импульсов расхода и давления воды сбрасываемой в скважину. Подача воды в скважину порциями с воздушными пробками обеспечивает «снарядный» режим движения падающего потока, при котором давление воздуха и скорость воды нарастают, а на выходе из скважины в пласт имеет место явление «пневмогидро тарана», воздействующего на призабойную зону высокоскоростными водяными и воздушными пробками высокого давления.
Режимом работы быстродействующих электромагнитных клапанов можно управлять с помощью компьютерной программы, чтобы автоматизировать режим максимального эффекта по амплитуде и частоте гидропневмоимпульсов.