ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Предложение относится к горнодобывающей промышленности и касается, в частности, технических средств для добычи металлосодержащих руд из глубоко залегающих продуктивных пластов.
В настоящее время эффективными техническими средствами являются установки скважинной гидро- и гидрогазодобычи металлосодержащих пород, из которых наиболее представительными являются техкомплексы, включающие устьевое оборудование скважин, буровой агрегат для проходки скважины в продуктивный пласт, наземные устройства для сортировки и классификации поднятого рудного материала (горных пород) [Дмитриев А.П. Термическое и комбинированное разрушение горных пород. М., «Недра», 1978; Кутузов Б.Н. Производство буровзрывных работ. М., «Недра», 1977; SU 1143150, 1984; RU 2240420, 2004; RU 2103481, 1996; RU 2148699, 20.11.1997].
Последнее из указанных технических решений рассматриваемого техкомплекса является наиболее близким по конструктивному выполнению и достигаемому техническому результату.
Недостатки аналогов и прототипа практически однотипны: низкая эффективность, незначительная производительность при высоких производственных и трудовых затратах.
Технической задачей и положительным результатом разработанного техкомплекса является достижение высокой эффективности, поднятие уровня выработки и производительности оборудования, снижение затрат на процесс добычи.
Технический комплекс для добычи полезного ископаемого, содержащий оборудование устьев скважин, буровой агрегат, устройства для сортировки и классификации рудного материала, характеризуется тем, что он снабжен генераторами газового рабочего агента и генераторами парогазовой смеси, подаваемых в структуру продуктивного пласта, каждый из указанных генераторов расположен в цилиндрическом полом корпусе, оснащенном с одного торца рабочим органом для воздействия на забой и рабочим органом для обработки породы вне забоя, при этом генераторы соединены с емкостями с топливными компонентами, сообщенными с баллонами подачи инертного газа под давлением, противоположный торец корпуса оснащен узлом распределения электроэнергии, подаваемой по кабель-тросу, соединенному с рымом корпуса.
Технический комплекс, характеризующийся тем, что в качестве устройства для классификации рудного материала используют пневмогидроциклонический аппарат.
Технический комплекс характеризуется также тем, что в качестве устройства для сортировки материала используют камеру с псевдоожиженным виброкипящим слоем, оснащенной магистралями подачи и отвода газовой среды, и отвода частиц рудного продукта.
На фиг.1 - представлен техкомплекс в общем виде;
на фиг.2 - процесс использования оборудования техкомплекса;
на фиг.3 - конструкция рабочего органа;
на фиг.4, 5 и 6 - детали рабочего органа.
Техкомплекс содержит наземное оборудование устьев скважин 1, буровые агрегаты 2, 3, для проходки скважин 1, 4 и образования выработок 5 в продуктивном пласте 6; агрегаты 7, 8 для обогащения и классификации добываемого полезного ископаемого, в качестве которого является железорудное; комплекс также содержит несколько типов автономных буровых аппаратов, которые используют для проходки скважин, для образования выработок в структуре продуктивного пласта, и для подъема полезного ископаемого на дневную поверхность. Аппарат 3 содержит газогенератор 9 на водородно-кислородной топливной композиции с инициатором 10 газообразования и насадками 11 для подачи избытка водорода в массу бурового шлама, несущего частицы железной руды. Аппарат 12 содержит генератор газа 13 для удаления бурового шлама к устью скважин 4 и последующего отвода этого шлама на процесс фракционирования, классификации и обогащения. Такая технологическая схема добычи полезного ископаемого позволяет сократить затраты на разработку руды, подъем ее на дневную поверхность и выделение полезного материала.
Рабочий орган 14 имеет механические 15 и струйные 16 насадки для воздействия на породу забоя. Буровой агрегат (аппарат) 3 имеет рабочие органы 17 и 18 для образования выработки в массиве продуктивного пласта 6. Агрегат 2 имеет дополнительный генератор 19 газового рабочего агента, а агрегат 3 оснащен в своем корпусе генератором 20 парогазовой смеси. Техкомплекс имеет емкости 21 и 22 заполненные топливными компонентами, которые с помощью инертного газа (Не, Ar, Kr) из баллонов 23 под давлением подают в газогенераторы 19, 20, при этом используют также бортовой баллон 24 с инертным газом.
Буровые агрегаты 2 и 3 соединены кабель-тросами 25 с узлом 26 распределения электроэнергии для управления работой техкомплекса и агрегатов 2 и 3, с которыми он соединен посредством штатного рыма 27.
Отделение полезного продукта (руды) от парогазового аэрозольного шлама ведут в установке, имеющей валы 28 и 29, где вал 29 оснащен магнитами с различными усилиями, создающими отклоняющий момент для руды после предварительной классификации рудной массы в пневмогидроциклоническом аппарате 30; для более тонкого разделения частиц руды от парогазовых фаз используют камеру 31 с псевдосжиженным виброкипящим слоем; камера имеет магистрали 32 подачи и - 33 - отвода рудного продукта.
Рабочий орган 18 оснащен насадками на полых валах 34 и 35, имеющих струйные приводы вращения в различные стороны за счет тангенциального наклона сопловых насадок 36 и 37, ориентированных в разные стороны.
Работа технического комплекса, как она частично выше изложена, для добычи полезного ископаемого осуществляется следующим образом. В структуру продуктивного пласта 6 проходят скважины 1 и 4 с помощью буровых агрегатов 2 и 3, из которых агрегаты 2 предназначены для проходки скважин до горизонта продуктивного пласта, а агрегаты 3 - для разработки этого пласта и образования в нем выработок 5. Агрегат 2 оснащен рабочим породоразрушающим органом 14, закрепленным с одного торца, и имеющим механические 15 и струйные 16 насадки для воздействия на забой. Аппарат 3 имеет рабочие органы 17 и 18 для разрушения породы и образования выработки в массиве продуктивного пласта 6. Агрегат 2, имеющий цилиндрический полый корпус с размещенным в нем газогенератором 9 и генератором 19 газового рабочего агента, подающим этот рабочий агент в рабочий орган 14, производит разрушение пород и образование скважины 1 (4), а агрегат 3 имеет в своем корпусе генератор 20 парогазовой смеси, подаваемой в рабочие органы 17 и 18 вне полости и забоя скважины 4. Питание генераторов 2 и 3 ведут топливными компонентами из емкостей 21, 22, полости емкостей сообщены с баллонами 23 и 24, заполненными инертным газом (Ar), подаваемым для вытеснения топлива в газогенераторы 19 и 20. Управляющие команды на работу газогенераторов и подачу газа из баллонов подают по кабель-тросу 25 на узел 26 распределения электроэнергии. Кабель-трос соединен с рымом 27 каждого агрегата. Подаваемый к устью скважин 1 и 4 буровой шлам подвергают обработке: в агрегатах 7 и 8, в качестве которых используют пневмогидроциклонический аппарат и камеру с псевдоожиженным виброкипящим слоем; камера оснащена магистралями подачи и отвода газовой среды и - отвода частиц рудного продукта. Окончательное отделение полезного ископаемого, в частности железосодержащей руды ведут пропусканием его сквозь щель между валами 28 и 29, где вал 29 оснащен магнитами (разных усилий) или электромагнитами, создающими переменное магнитное поле, которым отклоняют и отводят полезный железосодержащий продукт.
Таким образом, использование разработанного технического комплекса, содержащего оригинальную и высокоэффективную технологическую схему, позволяет вести разработку и добычу полезных ископаемых, в частности, - железорудных глубоко залегающих (Н≥500 м) горизонтов.