УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (ВАРИНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области добычи твердых полезных ископаемых и может быть использовано, в частности, при разработке месторождений строительных материалов, например, гравийно-песчаных смесей, а также россыпных месторождений золота. С помощью данной установки возможно производство дноуглубительных работ в руслах рек и каналов, в том числе и перед плотинами, например, гидроэлектростанций.
Уровень техники
Известна установка для подводной разработки месторождений твердых полезных ископаемых, представляющая
собой гидравлический земснаряд, содержащий понтон с размещенными на нем грунтовым насосом, грузоподъемными средствами и папильонажными лебедками, при этом для разработки грунта используется закрепленный на раме всасывающий трубопровод, снабженный рыхлителем. Подъем и опускание всасывающего трубопровода осуществляется с помощью грузоподъемных средств (см. Агошков М.И., Борисов С.С. и Боярский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недра, 1983 г., стр.411-417, рис.200). Недостатком данной установки является ограниченная глубина разработки, определяемая длиной пульповода грунтозаборного устройства и водоизмещением понтона, имеющим постоянное значение. При разработке месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, необходимо увеличить длину всасывающего трубопровода и, соответственно, его вес. Чтобы устранить дифферент, вызванный изменением положения центра тяжести вследствие подъема и опускания грунтозаборного устройства большего веса, требуется увеличить водоизмещение понтона.
4
Известен плавучий кран, в котором устранение дифферента платформы, вызванного подъемом груза, осуществляют с помощью балластных цистерн, причем поворот груза, поднятого стрелой крана, производят вместе с платформой, дифферент которой устранен (см. авторское свидетельство SU №1523536 А1, МПК В 66 С 23/52, опубл. 23.11.89).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является установка для подводной гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, с размещенными на нем грунтозаборным устройством, шарнирно соединенным с корпусом,
5
краном для подъема и опускания грунтозаборного устройства, и дополнительные понтоны, установленные в направляющих с возможностью перемещения вдоль корпуса (см. авторское свидетельство SU №1735505 А1, МПК Е 02 F 3/88, опубл. 23.05.92). Недостатком данной установки является ограниченная глубина разработки, определяемая длиной его грунтозаборного устройства и водоизмещением понтона. Данную установку практически невозможно использовать при разработке месторождений полезных ископаемых, характеризуемых непостоянной глубиной залегания в пределах одного выемочного поля.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в повышении эффективности разработки месторождений, в частности гравийно-песчаных смесей, залегающих на разных глубинах под водоемами или под слоем многолетнемерзлых пород.
Технический результат, который может быть получен при реализации данной полезной модели, состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки в пределах одного водоема установками с минимальным неизменяющимся водоизмещением, оптимизации массогабаритных характеристик, повышении технологичности изготовления и удобства эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного
гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, и соединено с корпусом посредством цилиндрического шарнира.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, и соединено с корпусом посредством сферического шарнира.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, выполненную из, по крайней мере, двух шарнирно соединенных частей.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, выполненную из, по крайней мере, двух шарнирно соединенных частей, понтон выполнен из секций, и снабжен средствами, обеспечивающими возможность присоединения дополнительных секций.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство,
причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, выполненную из, по крайней мере, двух шарнирно соединенных частей, установка содержит дополнительные плавсредства, установленные вдоль корпуса.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для гидродобычи полезных ископаемых содержит корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, причем грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, включающего средство для размыва, грунтоприемник и колонну, выполненную из, по крайней мере, двух шарнирно соединенных частей, установка содержит дополнительные плавсредства, установленные вдоль корпуса с возможностью перемещения.
Таким образом, отличительной чертой заявленных вариантов является включение в состав установки средств, обеспечивающих добычу на разных глубинах.
Перечень фигур чертежей
На ФИГ. 1 показан вид установки сбоку.
На ФИГ.2 показан вид установки сверху.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Установка для гидродобычи полезных ископаемых состоит из корпуса, выполненного в виде понтона 1. Понтон 1 может быть
выполнен секционным, т.е. состоять из нескольких продольных и поперечных секций. На понтоне 1 размещается насос 2, подающий напорную воду, в частности, для размыва полезного ископаемого, с двигателем 3 (электродвигателем или дизелем). Двигатель 3 подключен к блоку управления (не показан).
В проеме 4 между продольными секциями понтона 1 размещено грунтозаборное устройство. Грунтозаборное устройство посредством шарнира 5 соединено с корпусом и имеет возможность подъема и опускания вокруг указанного шарнира 5. При этом шарнир 5 конструктивно выполнен так, что обеспечивает прохождение пульпы к плавучему пульпопроводу 6 и подачу напорной воды, в частности, к насадкам гидромонитора (не показан) для размыва полезного ископаемого.
Шарнир 5 может быть размещен или в носовой или в кормовой части корпуса. На фигурах чертежей представлен вариант с кормовым расположением шарнира 5. В транспортном положении грунтозаборное устройство находится в горизонтальном положении независимо от места расположения шарнира 5.
В качестве шарнира 5 может использоваться цилиндрический шарнир. Это позволяет менять угол наклона колонны 7 скважинного гидродобычного снаряда и регулировать тем самым глубину разработки, не перемещая всю установку. Наиболее оптимально выполнить шарнир 5 сферическим (шаровым). Это позволит в еще большей степени расширить диапазон глубин разработок.
Грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, колонна 7 которого содержит пульповод и напорный водовод и по длине состоит, по крайней мере, из двух частей - головной 8 и хвостовой 9 частей, соединенных между собой
посредством шарнира 10. При этом шарнир 10, как и шарнир 5, обеспечивает проход напорной воды, в частности, для размыва полезного ископаемого и подъем пульпы.
Головная часть 8 скважинного гидродобычного снаряда имеет гидромонитор для размыва полезного ископаемого, и устройство, обеспечивающее подъем пульпы, содержащее грунтоприемник 11. Устройство, обеспечивающее подъем пульпы, может быть выполнено, например, в виде гидроэлеватора и/или эрлифта. В последнем случае установка должна иметь компрессор для нагнетания воздуха и трубопровод для его подвода.
Хвостовая часть 9 скважинного гидродобычного снаряда посредством соответствующих трубопроводов соединена с насосом 2, подающим напорную воду к гидромонитору и гидроэлеватору, и плавучим пульпопроводом 6, по которому размытое полезное ископаемое в виде потока пульпы подается на промплощадку. Для обеспечения маневренности установки соединение с плавучим пульповодом осуществлено посредством шарового шарнира 12.
Понтон 1 снабжен средствами (на чертеже не показаны), обеспечивающими возможность присоединения дополнительных продольных и/или поперечных секций для повышения его водоизмещения, сохранения плавучести и выравнивании дифферента установки при использовании грунтозаборного устройства, предназначенного для разработки полезных ископаемых на больших глубинах и имеющего, соответственно, большую массу. Средства, обеспечивающие присоединение дополнительных секций, могут быть выполнены аналогичными механизму, обеспечивающему стыковку понтонов понтонно-мостовой переправы. Может быть также использовано обычное болтовое соединение соответствующих фланцев с отверстиями.
Для выравнивания дифферента корпуса установки для подводной гидродобычи полезных ископаемых, возникающего при подъеме и опускании грунтозаборного устройства, по обоим наружным бортам корпуса установлены дополнительные плавсредства, например понтоны 13. Каждый из дополнительных понтонов 13 имеет возможность перемещаться вдоль борта в направляющих посредством привода 14, например, зубчато-реечного или трособлочного. Перемещение понтонов может быть как синхронным, так и асинхронным. Перемещение дополнительных плавсредств может обеспечиваться различными средствами, например, с помощью направляющих, в качестве которых может быть использован обычный стальной трос. Перемещение может осуществляться как вручную, так и с помощью привода с двигателем.
Для подъема и опускания скважинного гидродобычного снаряда в носовой и кормовой частях понтона размещены портальные краны 15 с лебедками 16.
В носовой и кормовой частях понтона установлены папильонажные лебедки 17 для обеспечения маневрирования установки в забое.
Таким образом, возможность добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки в пределах одного водоема установками с минимальным постоянным водоизмещением обеспечивается тремя путями: во-первых, использованием в качестве грунтозаборного устройства скважинного гидродобычного снаряда, позволяющего проводить гидродобычу в различном положении снаряда, во-вторых, использованием шарнира для присоединения колонны снаряда к корпусу установки и в-третьих, выполнением колонны снаряда из, по крайней мере двух шарнирно
соединенных частей. Второй и третий варианты обеспечивают усиление технического результата, достигаемого использованием скважинного гидродобычного снаряда. Однако второй и третий варианты требуют также обеспечить выравнивание дифферента корпуса установки в процессе добычи. Такой результат достигается обеспечением возможности присоединения к понтону дополнительных секций, а также наличием дополнительных плавсредств, установленных вдоль корпуса, например, с возможностью перемещения. Все заявленные варианты также позволяют оптимизировать массогабаритные характеристики установки, а также повысить технологичность ее изготовления и удобство эксплуатации.
Установка для гидродобычи полезных ископаемых работает следующим образом.
Собранная в котловане, предварительно созданном на месте разработки, или доставленная по водным путям в собранном виде, установка размещается над местом, предназначенным для разработки. Монтируется плавучий пульпопровод 6, соединяющий установку с берегом. На берегу монтируется стационарный пульпопровод, соединяющий плавучий пульпопровод и склад добытого полезного ископаемого или донных отложений при производстве дноуглубительных работ.
Концы тросов папильонажных лебедок 17 заякориваются на берегу. Скважинный гидродобычной снаряд или его головную часть 8 переводят в вертикальное положение и приступают к размыву полезного ископаемого. Перевод скважинного гидродобычного снаряда в вертикальное положение осуществляют путем первоначального опускания его головной части 8, содержащей грунтоприемник 11, относительно шарнира 10, размещенного в
средней части колонны 7, посредством носового или кормового портального крана в зависимости от места расположения шарнира 5 относительно корпуса.
Возникающий при опускании головной 8 части дифферент корпуса устраняется либо присоединением к понтону дополнительных секций, либо установкой вдоль корпуса дополнительных плавсредств, либо перемещением дополнительных плавсредств в сторону его большей осадки.
Управление двигателями привода перемещения может осуществляться автоматически по сигналу от датчиков дифферента, размещенных в носовой и кормовой частях корпуса, или непосредственно оператором установки. Оператор визуально определяет дифферент и включает двигатели привода 14, обеспечивающие перемещение дополнительных понтонов к той части корпуса, которая имеет большую осадку. Выравнивание дифферента, возникающего при подъеме головной части, производится аналогично.
Размытое полезное ископаемое поступает в грунтоприемник 11, и посредством гидроэлеватора и/или эрлифта поднимается на поверхность и по пульповоду подается на промплощадку.
Продольную подачу установки и ее папильонирование в забое осуществляют посредством папильонажных лебедок 17.
В случае, когда глубина разработки превышает длину головной части 8, дальнейшую разработку осуществляют за счет опускания скважинного гидродобычного снаряда путем его поворота относительно шарнира 5, расположенного на корпусе. Возникающий при этом дифферент корпуса устраняется так же, как и в случае опускания головной части 8.