АГРЕГАТ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ
DOWNHOLE HYDRAULIC MINING UNIT

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи.
Применение данного изобретения целесообразно, в первую очередь, для отработки месторождений высокоценных полезных ископаемых (алмазов, золота, платиноидов, урана и т.п.), а также сложенных слабосцементированными породами.
Известен агрегат скважинной гидродобычи, включающий верхний оголовок, соединенный с нижним оголовком водоводом с пульпоприемными отверстиями и головкой гидроэлеватора, внутри которого размещен пульповод со смесительной камерой, не менее одного гидромонитора, полость которого сообщена с полостью водовода, водоводный патрубок, полость которого сообщена с полостью гидроэлеватора, и породосборник, выполненный в виде стакана с не менее, чем одним рядом приемных окон (см. «Горная энциклопедия», т. 4, М., «Советская энциклопедия», 1989 г., с. 553).
При добыче кристаллосырья, а также руд и самородков тяжелых металлов, часть отбитого полезного ископаемого и крупные не размытые отдельности не захватываются потоком в гидроэлеваторе и оседают на дно скважины и не выдаются на поверхность, что при высокой ценности сырья ведет к большим потерям.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности отработки месторождений руд тяжелых металлов, и, в первую очередь, коренных и россыпных месторождений алмазов и драгоценных металлов.
Технический результат, достигаемый в результате использования изобретения, уменьшение потерь полезного, весьма ценного, ископаемого.
Технический результат достигается тем, что в агрегате скважинной гидродобычи, включающем верхний оголовок, соединенный водоводом с нижним оголовком с пульпоприемными отверстиями и головкой гидроэлеватора, внутри которого размещен пульповод со смесительной камерой, не менее одного гидромонитора, полость которого сообщена с полостью водовода, водоводный патрубок, полость которого сообщена с полостью гидроэлеватора и породосборник, выполненный в виде стакана с не менее чем одним рядом приемных окон, водоводный патрубок снабжен наконечником с соплами, а породосборник - шарнирным, подпружиненным накопителем, имеющим промывочные отверстия, при этом породосборник связан с головкой гидроэлеватора, на которой в свою очередь установлен водоводный патрубок, стакан, под рядом приемных окон, охвачен эластичной манжетой, а сопла водоводного патрубка, размещены под шарнирным подпружиненным накопителем и направлены на него.
Накопитель может быть выполнен однолепестковым.
Так же он может быть выполнен многолепестковым, а лепестки размещены вокруг водоводного патрубка.
Для удобства разгрузки породосборник связан с головкой гидроэлеватора разъемным соединением.
Для более надежного улавливания кусков и кристаллов полезного ископаемого, породосборник содержит, по меньшей мере, два ряда приемных окон, под каждым из которых стакан охвачен эластичной манжетой.
Для лучшего прилегания к стенкам скважины, эластичные манжеты выполнены переменной толщины, с уменьшением последней от центра к периферии.
С той же целью каждая эластичная манжета может быть выполнена из усеченных сегментов.
Для повышения надежности перекрытия сечения скважины, усеченные сегменты частично перекрывают друг друга.
Эластичная манжета может быть выполнена разрезной.
Также для более надежного улавливания кусков под каждым рядом приемных окон дополнительно установлена, по меньшей мере, одна эластичная манжета.
Для создания наклонного днища в добычных камерах,гидромониторы установлены под углом к оси нижнего оголовка.
Кроме того, породосборник содержит, по меньшей мере, одиндополнительный шарнирный подпружиненный накопитель, при этомкаждый шарнирный подпружиненный накопитель расположен подрядом приемных окон, а сопла наконечника водоводного патрубкарасположены в несколько рядов, каждый из которых размещен подкаждым шарнирным подпружиненным накопителем».
Накопитель может быть выполнен из сетки.
В указанную совокупность включены все признаки, каждый изкоторых необходим, а все вместе достаточны для достиженияуказанного технического результата.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображен общий вид нижнего оголовка агрегатаскважинной гидродобычи;
на фиг. 2 - однолепестковый накопитель, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 3 - однолепестковый накопитель, вид сверху;
на фиг. 4 - многолепестковый накопитель, вид сверху;
на фиг. 5 - вид по Б:
на фиг. 6 - разрез по В-В;
на фиг. 7 - узел шарнирного крепления лепестка;
на фиг. 8 - крепление лепестка к водоводному патрубку;
на фиг. 9 - несколько эластичных манжет под одним рядом окон;
на фиг. 10 - эластичный манжет, выполненный из усеченных сегментов, частично перекрывающих друг друга.
Агрегат скважинной гидродобычи включает верхний оголовок (на чертежах не показан) соединенный с нижним оголовком водоводом 1 с пульпоприемными отверстиями 2, головку гидроэлеватора 3 с насадкой 4, пульповод 5 с камерой смешения 6, гидромониторы 7, полости 8 которых сообщены с полостью 9 водовода 1. Водоводный патрубок 10 с наконечником 11, имеющим сопла 12, породосборник 13 с накопителем 14, лепестки которого закреплены на шарнирах 15 и подпружинены пружинами 16. Породосборник 13 выполнен в виде стакана с не менее чем одним рядом приемных окон 17. Под каждым рядом приемных окон 17 стакан охвачен эластичной манжетой 18 или 19. Водоводный патрубок 10 установлен на головке гидроэлеватора 3, причем их полости сообщены. Сопла 12 наконечника 11 расположены ниже накопителя 14 и направлены на него. Наконечник 11 может быть выполнен, как заодно с водоводным патрубком 10, так и в виде отдельной детали.
Накопитель 14 может быть выполнен как однолепестковым, так и многолепестковым с расположением лепестков 20 вокруг водоводного патрубка 10. В случае выполнения его многолепестковым, лепестки 20 могут шарнирно крепиться как к внутренним стенкам породосборника 13, так и к наружным стенкам водоводного патрубка 10.
Для удобства разгрузки породсборник 13 крепиться к головке гидроэлеватора 3 разъемным соединением 21, например, резьбовым. С той же целью породосборник 13 может быть выполнен со съемным днищем 22.
С целью более надежного улавливания тяжелых фракций полезного ископаемого окна 17 располагают в несколько рядов, под каждым из которых стакан охвачен эластичными манжетами 18 и (или) 19.
Для лучшего прилегания к стенкам скважины, эластичные манжеты 18 и (или) 19 выполнены переменной толщины с уменьшением последней от центра к периферии.
Во избежание образования складок, через которые может просыпаться порода, каждая эластичная манжета 18 или 19 может быть выполнена из усеченных сегментов 23. Для более надежного перекрытия скважины усеченные сегменты 23 частично перекрывают друг друга.
Для технологичности производства эластичные манжеты 18 и (или) 19, из усеченных сегментов 23 выполнены разрезными. Также для более надежного улавливания тяжелых фракций, под каждым рядом окон 17 установлено несколько манжет 18 или 19.
Для разрушения отбитых крупных кусков породы служат дополнительные гидромониторы 24. В днище 22 стакана может быть предусмотрено гнездо 25 под буровую коронку, которая может быть использована как для бурения скважины, так и для измельчения опустившегося на дно скважины материала.
Для регулирования усилия подпружинивания лепестков накопителя 14 служит регулятор 26.
При плохо размываемых, липких пустых породах, целесообразно для многостадийного отмыва, нижний оголовок снабжать породосборником 13 с несколькими накопителями 14, каждый из которых расположен под рядом окон 17, а наконечник 10 имеет несколько рядов сопел 12, каждый из которых размещен под одним из накопителей 14.
Для создания наклонного днища в добычных камерах гидромониторы 7 установлены под углом к оси нижнего оголовка.
Для упрощения изготовления и эффективности отмывки руды накопитель 14 выполнен из сетки.
Устройство работает следующим образом.
Нижний оголовок агрегата скважинной гидродобычи соединяют со ставами секций водовода 1 и пульповода 5 и опускают в скважину. При опускании эластичные манжеты 18 и (или) 19, за счет того, что их диаметр больше диаметра скважин, отклоняются вверх и принимают воронкообразную форму.
Устанавливают нижний оголовок в скважине так, чтобы гидромониторы 7 были расположены против размываемого участка, и в водовод 1 подают рабочую жидкость. В качестве жидкости может быть использована как вода, так и различные растворы, в том числе с поверхностно активными веществами (далее ПАВ). Рабочая жидкость (для удобства далее вода) поступает в полости 8 гидромониторов 7, разгоняется в них, образуя струю, которая выходя из гидромониторов 7, производит размыв полезного ископаемого. Полученная пульпа и отдельные куски потоком жидкости выносятся из зоны размыва и попадают в скважину и пульпоприемные отверстия 2. Вода из водовода 1 поступает так же в насадку 4 гидроэлеватора, дополнительные гидромониторы 24 и водоводный патрубок 10.
В камере смешения 6 происходит смешение пульпы и воды, исходящей из насадки 4. Полученную смесь по пульповоду 5 и далее по ставу секций пульповода выдается на поверхность.
Вода из дополнительных гидромониторов 24 доразрушает часть не размытых кусков горной массы. Часть тяжелой фракции полезного ископаемого, не попавшая в пульпоприемные отверстия 2, попадает в зазор между стенкой скважины и корпусом породосборника 13, опускается вниз и улавливается эластичными манжетами 18 и (или) 19. По стенкам эластичных манжет эта фракция скатывается в приемные окна 17 и задерживается на лепестках накопителя 14. Из сопел 12 вода через отверстия накопителя 14 попадает на скапливающиеся куски, размывает их и очищает от пустой породы кристаллы или куски руды. Это необходимо, чтобы избежать заполнения породосборника 13, служащего для сбора полезного компонента, пустой породой. По достижении определенного веса, задаваемого жесткостью пружины 16, лепестки 20 опускаются и чистое полезное ископаемое попадает на днище 22, а лепестки 20 под действием той же пружины 16 поднимаются в прежнее положение и происходит наполнение и отмыв новой порции руды. Жесткость пружины может изменятся регулятором 26.
Для улавливания отдельных просыпающихся кусков, например, за счет неровностей в стенках скважины, в поролосборнике 13 сделано несколько рядов окон 17, под которыми установлены эластичные манжеты 18 и (или) 19.
С той же целью под каждым рядом окон 17 устанавливают несколько эластичных манжет 18 и (или) 19.
После завершения цикла размыва, нижний оголовок поднимают на поверхность, породсборник 13 отсоединяют с помощью разъемного соединения 21 и освобождают от полезного ископаемого. Целесообразно использовать породсборник 13, объем которого равен или превышает ожидаемый объем просыпи при отработке всех участков из данной скважины.
Для обеспечения доставки отбитых кусков и кристаллов от забоя в скважину, целесообразно размыв вести с созданием в добычных камерах наклонного к скважине днища, угол наклона которого превышает угол естественного откоса горной массы.
При однолепестковом выполнении накопителя 14, на подвижный лепесток 20 горная масса попадает, как непосредственно из приемных окон 17, так и перемещаясь по склизу 27, который может быть выполнен, как в виде сплошной пластины, так и из сетки. В последнем случае, для обеспечения отмывки на нем, а также облегчения перемещения к подвижному лепестку, целесообразно на него направить сопло 12 наконечника 11.
Использование предложенного устройства, особенно при отработке дорогостоящего сырья, каким являются золото и алмазы, позволит избежать значительных потерь, и в первую очередь, наиболее ценных крупных самородков и кристаллов.