Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями, в частности к установкам для извлечения золота и других самородных металлов, и может быть использовано для обогащения россыпей, содержащих мелкое, тонкое и дисперсное золото.

Известно устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее водовод для подвода воды, продольную ось, гидромонитор, хвостовую часть, окна (Патент RU 2111359. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 20.05.1998).

В устройстве водовод с гидромонитором выполнен без гибкой связи и не в состоянии увеличить площадь охвата полезного ископаемого струей.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых, содержащее водовод для подвода воды, гидромотор с вращателем, окно, гибкий патрубок (элемент), продольную ось и штангу с диском (Патент RU 2319814. Установка для горизонтального бурения скважин. Опубл. 20.03.2008).

Предлагаемая установка неудобна для работы в стесненных условиях для скважинной гидродобычи полезных ископаемых.

Известно также устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащее установленный в наклонной скважине водовод для подвода воды и стенку с окном, в которые закреплена хвостовая часть вращающегося гидромонитора с образованием струи для формирования забоя в виде полуокружности с заданным радиусом R в сечении, перпендикулярной оси скважины, опору и вращатель (Патент RU №2525398. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 10.03.2014).

Недостатком известного устройства является то, что для увеличения площади охвата струей необходимы дополнительные гидромониторы.

Задачей заявленного устройства является расширение площади охвата струей с использованием одного гидромонитора, значительное увеличение объема полезного ископаемого, вырабатываемого из каждого забоя и использование автоматизации процесса отработки этого забоя.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, содержащем расположенные в наклонной скважине водовод и стенку с окном, в которые закреплена хвостовая часть вращающегося гидромонитора с образованием струи для формирования забоя в виде полуокружности в сечении, перпендикулярной оси скважины, опора и вращатель, хвостовая часть вращающегося гидромонитора снабжена гибким патрубком, вставленным во вращатель, который смонтирован на конце водовода, с возможностью обеспечения вращения гидромонитора с гибким патрубком вокруг конца водовода и вокруг оси стенки с окном с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя. Вращатель снабжен штангами, подсоединенными к стенке в виде вращающегося диска с окном, в котором подвижно смонтирован гидромонитор, причем вращающийся диск установлен на вращающейся оси опоры.

На фиг. 1 показана скважина в разрезе; на фиг. 2 - схема забоя в виде полуокружности в сечении; на фиг. 3 - установка гидромонитора; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема струи гидромонитора.

Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых содержит водовод 1, установленный в наклонной скважине 2, и вращающийся гидромонитор 3 с хвостовой частью. Гидромонитор 3 создает струю пульпы для формирования забоя в виде полуокружности 4 с заданным радиусом R в сечении перпендикулярном оси 5 скважины 2. На конце 6 водовода 1 смонтирован вращатель 7, в который вставлен гибкий патрубок 8. Хвостовая часть гидромонитора 3 соединена со вторым концом 9 гибкого патрубка 8. Вращатель 7 снабжен штангами 11, подсоединенными к стенке в виде вращающегося диска 12 с окном 10. Диск 12 установлен подвижно на вращающейся оси 13 опоры 14 с возможностью обеспечения вращения гидромонитора с гибким патрубком 8 вокруг конца 6 водовода 1 и вокруг оси диска 12 с окном 10 с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения заданного радиуса R полуокружности забоя.

Работа устройства с использованием гидромонитора производится согласно прототипу (Патент RU №2525398. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Опубл. 10.03.2014). В массиве бурят наклонные скважины 2, расположенные рядами, расстояние между которыми равно эффективной длине струи (фиг. 5) размыва. В отличие от прототипа для наиболее эффективного размыва в сочетании угла наклона струи используется вращательное движение гидромонитора по окружности с переменным радиусом R_Г в зависимости от изменения радиуса заданного радиуса R полуокружности забоя. Радиус R устанавливается с учетом стесненности участка размыва. Изменение радиуса R_Г вращения гидромонитора по окружности производится без замены конструкции гибкого патрубка путем перемещения его второго конца 9 вдоль окна 10.

Первоначальная компактность струи воды, вылетающей из гидромонитора, зависит в основном от гидравлического совершенства его проточной части. В результате сопротивления воздуха первоначальная компактность струи гидромонитора постепенно теряется, струя расслаивается и рассеивается. Свободную струю гидромонитора принято делить на три различных по структуре участка (фиг. 5).

1-й участок - участок компактной струи. На этом участке струя имеет цилиндрическую форму и плотную структуру.

2-й участок - участок насыщения струи воздухом. На этом участке струя приобретает коническую, расширяющуюся форму - начинается распыление струи, заметно теряющей свою компактность.

3-й участок - участок, сильно насыщенный воздухом. На этом участке струя представляет собой смесь отдельных струек и капель с воздухом. Сечение струи значительно возросло, и она полностью потеряла свою компактность (Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. Учебник для учащихся гидроэнергетических, энергетических и энергостроительных техникумов. - М.: Энергия, 1970. 240 с.).

Удельное давление струи на забой, т.е. давление, приходящееся на единицу площади, зависит от напора перед насадкой, диаметра струи и расстояния до забоя, а также продвижения вперед, например, с помощью каната.

В таблице приведены значения удельных давлений струи на забой.

Длина струи, используемая для разрушения пород, составляет 9,4 м, что достаточно для образования добычной камеры диаметром 19 м по данным (Патент RU 2499140. Способ скважинной гидродобычи из горных выработок с предварительным осушением полезного ископаемого. Опубл. 20.11.2013).

При наличии суглинистых отложений касательные движения струй как бы сглаживают поверхность потолочины, что способствует увеличению устойчивости стенок и предотвращению обрушения потолочины.

Изменение радиуса вращения гидромонитора по окружности производится без замены конструкции гибкого патрубка путем перемещения его второго конца вдоль окна.

Использование автоматизации процесса отработки забоя, а также совмещение расширения площади охвата струей гидромонитора при его непрерывном продвижении вперед, например, с помощью каната, значительно увеличит объем полезного ископаемого, вырабатываемого из каждой скважины.