RU2596153C1

RU2596153C1 - Method for destruction of strong high clay sands of gravel deposits and disintegration of their hydraulic mix during dredger suction

Info

Publication number: RU2596153C1
Application number: RU2015130124/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Семенович Литвинцев; Наталья Петровна Хрунина; Виктор Дмитриевич Катин
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2016-08-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention can be used in development of high-strength high-clay sands of precious metals gravel deposits in underwater faces. Process of strong high-clay sands destruction is performed in automatic mode by means of control system with mechanical ripper, installed in the direction of movement of the screen with slots, mechanical ripper is made in the form of conical roller cutter with elements of erosion destruction-washing, and conical roller cutter rotates at speed and presses the face with force depending on strength, hardness, abrasibility and fracturing of strong high clay sands. System is equipped with stationary hydrodynamic reflectors-cavitators with stiffness ribs to create resonant acoustic phenomena in hydrous flow before suction and intensification of mix solid component disintegration.

EFFECT: higher efficiency of strong high clay sands by means of conical roller cutter with elements of erosion destruction-washing and disintegration of the hydraulic mix mineral component by using resonance acoustic phenomena in hydrous flow by means of reflectors.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений благородных металлов в подводных забоях.The invention relates to the mining industry and can be used in the development of strong high-clay sands of placer deposits of noble metals in underwater faces.

Известен способ гидродобычи, в котором процесс дезинтеграции полезного ископаемого осуществляется посредством кумулятивных торпед и направления взрывной волны с ориентацией на гидродобывающий агрегат (Пат. РФ №2307937).A known method of hydraulic production, in which the process of disintegration of the mineral is carried out by means of cumulative torpedoes and the direction of the blast wave with orientation to the hydraulic unit (Pat. RF №2307937).

Недостатками способа являются ограниченность пространством скважины и повышенное техногенное загрязнение среды.The disadvantages of the method are the limited space of the well and increased technogenic pollution of the environment.

Известны способы формирования гидросмеси при породозаборе землесосных снарядов, заключающиеся в увеличении содержания твердых частиц путем увеличения площади эрозионного размыва пород на входе во всасывающий наконечник земснаряда, увеличения размывающих скоростей этого потока, регулирования расстояния всасывающего наконечника над забоем, а также с использованием механического или гидравлического разрыхлителя в сгустительно-разделительном устройстве земснаряда, установленного выше всасывающего наконечника (Огородников С.П. Гидромеханизация разработки грунтов. М.: Стройиздат, 1986, с. 82-92, Пат. РФ №2109882, А.с. СССР №975922, Пат. РФ №2323303).Known methods of forming a hydraulic mixture during rock picking of dredging projectiles, consisting in increasing the solids content by increasing the erosive erosion of rocks at the inlet to the suction nozzle of the dredger, increasing the erosion velocity of this flow, adjusting the distance of the suction tip above the face, and also using a mechanical or hydraulic baking powder in thickening and separating device of the dredger installed above the suction tip (Ogorodnikov S.P. Hydr soil mechanization. M: Stroyizdat, 1986, pp. 82-92, Pat. RF No. 2109882, AS USSR No. 975922, Pat. RF No. 2323330).

Известно, что присутствие в песках россыпи глинистых и илистых частиц даже при небольшом их содержании резко увеличивает связность горной массы и снижает способность ее к размыву. В этих условиях эффективность применения известных способов оказывается пониженной.It is known that the presence in the sand of placers of clay and silty particles, even with a small content of them, sharply increases the cohesion of the rock mass and reduces its erosion. Under these conditions, the effectiveness of the known methods is reduced.

Известны грунтозаборные устройства земснаряда для разработки подводных траншей и способ для выполнения данных работ, включающие процесс грунтозабора и рыхления с помощью установленных на грунтозаборной раме механических рыхлителей вертикального или наклонного расположения с приводом, имеющим в своем составе трансмиссионный вал, экран, всасывающую систему (Пат. РФ №2167244, Пат. РФ №2117729, Пат. РФ №2107776).Known dredger dredging devices for developing underwater trenches and a method for performing these works, including the process of dredging and loosening using mechanical cultivators of vertical or inclined arrangement mounted on the dredging frame with a drive having a transmission shaft, a screen, a suction system (Pat. RF No. 2167244, Pat. RF No. 2117729, Pat. RF No. 2107776).

Однако эти способы обладают низкой эффективностью и не применимы для разработки прочных высокоглинистых песков.However, these methods have low efficiency and are not applicable for the development of strong high clay sands.

Наиболее близким является способ с использованием разрыхляюще-всасывающего устройства земснаряда, включающего трубопровод, всасывающий наконечник с экраном, содержащий жесткий диск с радиальными щелями и центральным непроницаемым кругом, каждая радиальная щель соединена с всасывающим наконечником герметичным каналом переменной формы поперечного сечения, общая площадь радиальных щелей не превышает площади поперечного сечения всасывающего наконечника, всасывающий наконечник снабжен приводом вращения, при этом он снабжен радиальными ребрами жесткости и разрыхляющими лопастями с режущей кромкой (Патент РФ №2301865, E02F 3/92, E21C 50/00, опубл. 27.06.2007).The closest is a method using a loosening-suction device of a dredger, including a pipeline, a suction tip with a screen, containing a hard disk with radial slots and a central impermeable circle, each radial slot is connected to the suction tip with a sealed channel of variable cross-sectional shape, the total area of the radial slots is not exceeds the cross-sectional area of the suction tip, the suction tip is equipped with a rotation drive, while it is equipped with radial my stiffeners and loosening blades with a cutting edge (RF Patent No. 2301865, E02F 3/92, E21C 50/00, publ. June 27, 2007).

Способ также обладает низкой эффективностью и не может применяться для разработки прочных высокоглинистых песков.The method also has low efficiency and cannot be used to develop strong high clay sands.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения прочных высокоглинистых песков посредством конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси путем использования резонансных акустических явлений в гидропотоке посредством отражателей с ребрами жесткости.The technical result of the proposed method is to increase the destruction efficiency of strong high-clay sands by means of a cone cone with elements of erosive destruction-erosion and disintegration of the mineral component of the hydraulic mixture by using resonant acoustic phenomena in the hydroflow through reflectors with stiffeners.

Технический результат достигается тем, что в способе разрушения прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений и дезинтеграции их гидросмесей при всасывании земснарядом, включающем процесс разрушения прочных высокоглинистых песков с помощью установленного наклонно механического рыхлителя и связанного посредством трансмиссии с приводом вращения, всасывание разрыхленной горной массы в виде гидросмеси посредством всасывающего наконечника земснаряда с экраном и щелями, каждая из которых соединена с всасывающим наконечником герметичным каналом переменной формы поперечного сечения для увеличения размывающих скоростей с общей площадью щелей, не превышающей площади поперечного сечения всасывающего наконечника, для стабилизации ускорения потока гидросмеси, управление процессом разрушения прочных высокоглинистых песков осуществляют в автоматическом режиме посредством системы управления механическим рыхлителем, установленным по ходу перемещения экрана со щелями, при этом механический рыхлитель выполнен в виде конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва, а конусная шарошка вращается со скоростью и прижимается к забою с усилием в зависимости от прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков, при этом система управления механическим рыхлителем является частью автоматической системы управления процессом, а закрепленные на всасывающем наконечнике отражательные элементы, в одном из которых выполнен паз для свободного перемещения трансмиссионного вала, ограничивают вымывание дезинтегрированной горной массы из зоны всасывания, причем для оптимизации площади всасывания разрыхленных пород экран выполнен составным из трех частей, каждая из которых в рабочем положении регулируется с помощью шарнирного соединения для установки под углом к поверхности забоя, обеспечивающим попадание гидросмеси с кусочками максимального размера, и снабжена шарнирно закрепленными на герметичных каналах и частях экрана стационарными гидродинамическими отражателями-кавитаторами с ребрами жесткости для создания резонансных акустических явлений в гидропотоке перед всасыванием и усиления дезинтеграции твердой составляющей гидросмеси.The technical result is achieved by the fact that in the method of destroying strong high clay sands of alluvial deposits and disintegrating their hydraulic mixtures when sucked by a dredger, including the process of breaking strong high clay sands using an installed obliquely mechanical cultivator and connected through a transmission with a rotation drive, suction in a loosened rock mass suction tip of the dredger with a screen and slots, each of which is connected to the suction tip a sealed channel of variable cross-sectional shape to increase erosion velocities with a total area of slots not exceeding the cross-sectional area of the suction tip, to stabilize the acceleration of the slurry flow, the destruction of durable high clay sands is controlled automatically using a mechanical cultivator control system installed along the screen with slots, while the mechanical cultivator is made in the form of a cone cone with elements of erosive p erosion-erosion, and the cone cone rotates with speed and presses against the bottom with effort depending on the strength, hardness, abrasion and fracture of strong high-clay sands, while the control system of a mechanical cultivator is part of an automatic process control system, and reflective elements mounted on the suction tip , in one of which a groove is made for free movement of the transmission shaft, the leaching of the disintegrated rock mass from the suction zone is limited, to optimize the absorption area of loose rocks, the screen is made up of three parts, each of which in the working position is adjusted by means of a swivel joint for installation at an angle to the bottom surface, ensuring the ingress of slurry with pieces of maximum size, and is equipped with pivotally mounted on sealed channels and parts of the screen stationary hydrodynamic reflectors-cavitators with stiffeners to create resonant acoustic phenomena in the hydroflow before suction and amplified I disintegration of solids in the slurry.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - обеспечить эффективность процесса разрушения прочных высокоглинистых песков посредством конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси перед всасыванием путем использования резонансных акустических явлений в гидропотоке посредством стационарных гидродинамических отражателей-кавитаторов с ребрами жесткости.The combination of new essential features allows us to solve a new technical problem - to ensure the efficiency of the destruction of strong high-clay sands by means of a cone cone with elements of erosion destruction-erosion and disintegration of the mineral component of the hydraulic mixture before suction by using resonant acoustic phenomena in the hydraulic flow through stationary hydrodynamic reflector cavitators with ribs.

На фиг. 1 - общий вид рабочих элементов разрушения, дезинтеграции и всасывания земснаряда без одной из боковых частей экрана.In FIG. 1 - a General view of the working elements of the destruction, disintegration and suction of the dredger without one of the side parts of the screen.

Способ разрушения прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений и дезинтеграции их гидросмесей при всасывании земснарядом 1 выполняется с помощью установленного наклонно 2 механического рыхлителя 3, который связан посредством трансмиссии 4 с приводом вращения 5. Всасывающий наконечник 6 земснаряда 1 с экраном 7 обеспечивает всасывание разрыхленной горной массы в виде гидросмеси посредством щелей 8, каждая из которых соединена с всасывающим наконечником 6 герметичным каналом 9 переменной формы поперечного сечения 10 с общей площадью щелей 8, не превышающей площади поперечного сечения 11 всасывающего наконечника 6. По ходу перемещения 12 экрана 7 со щелями 8 установлен механический рыхлитель 3 в виде конусной шарошки 13 с элементами 14 эрозионного разрушения-размыва. На всасывающем наконечнике 6 закреплены отражательные элементы 15, 16, 17. В отражательном элементе 15 выполнен паз 18 для свободного перемещения трансмиссионного вала 19. Экран 7 выполнен составным из трех частей 20, установленных с трех сторон от конусной шарошки 13. Каждая часть 20 экрана 7 в рабочем положении регулируется с помощью шарнирного соединения 21 и снабжена шарнирно 22 закрепленными на герметичных каналах 9 и частях 20 экрана 7 стационарными гидродинамическими отражателями-кавитаторами 23 с ребрами жесткости 24 для создания резонансных акустических явлений в гидропотоке перед всасыванием и усиления дезинтеграции твердой составляющей гидросмеси. Части 20 экрана 7 в рабочем положении регулируются с помощью шарнирного соединения 21 для установки под углом 25 к поверхности забоя 26. Управление процессом разрушения прочных высокоглинистых песков осуществляют в автоматическом режиме посредством системы управления 27 механическим рыхлителем 3, которая является частью автоматической системы управления процессом 28.The method of destruction of strong high-clay sands of placer deposits and the disintegration of their hydraulic mixtures when sucked by the dredger 1 is carried out using an oblique mounted mechanical ripper 3, which is connected via a transmission 4 with a rotation drive 5. The suction tip 6 of the dredger 1 with the screen 7 ensures the absorption of the loosened rock mass in the form slurry by means of slots 8, each of which is connected to the suction tip 6 with a sealed channel 9 of variable cross-sectional shape 10 with a common area For slots 8, not exceeding the cross-sectional area 11 of the suction tip 6. In the direction of movement 12 of the screen 7 with slots 8, a mechanical cultivator 3 is installed in the form of a cone cone 13 with erosion-erosion elements 14. Reflecting elements 15, 16, 17 are fixed on the suction tip 6. A groove 18 is made in the reflecting element 15 for free movement of the transmission shaft 19. The screen 7 is made up of three parts 20 mounted on three sides of the cone 13. Each part 20 of the screen 7 in the working position it is adjusted by means of a swivel joint 21 and is equipped with a stationary hydrodynamic reflector-cavitator 23 with stiffeners 24 fixed to sealed channels 9 and parts 20 of the screen 7 with stiffeners 24 to create resonant phenomena in hydroflow before suction and enhancing the disintegration of the solid component of the hydraulic mixture. The parts 20 of the screen 7 in the working position are adjusted using a swivel joint 21 for installation at an angle of 25 to the surface of the face 26. The destruction of durable high clay sands is controlled automatically by the control system 27 with a mechanical cultivator 3, which is part of the automatic process control system 28.

Способ разрушения прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений и дезинтеграции их гидросмесей при всасывании земснарядом выполняется следующим образом.The method of destruction of strong high-clay sands of placer deposits and the disintegration of their hydraulic mixtures when suction dredger is as follows.

В систему управления 27 механическим рыхлителем 3, связанную с автоматической системой управления процессом 28, поступают данные прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков. В рабочем режиме конусная шарошка 13 вращается с расчетной скоростью и прижимается к забою с расчетным усилием в зависимости от прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков. Установленный по ходу перемещения 12 экрана 7 наклонно 2 и связанный посредством трансмиссии 4 с приводом вращения 5 механический рыхлитель 3 с помощью элементов 14 эрозионного разрушения-размыва разрушает поверхностный слой забоя 26. Элементы 14 вращающейся конусной шарошки 13 перекатываются по забою и за счет больших напряжений, развивающихся в зоне контакта с породой, разрушают ее путем раздавливания и скола. С увеличением крепости пород частота вращения уменьшается, а осевое усилие увеличивается. Закрепленные на всасывающем наконечнике 6 отражательные элементы 15, 16, 17, ограничивают вымывание дезинтегрированной горной массы из зоны всасывания. Паз 18 отражательного элемента 15 позволяет свободно перемещаться трансмиссионному валу 19. Для оптимизации площади всасывания разрыхленных пород экран 7 выполнен составным из трех частей 20, каждая из которых в рабочем положении регулируется с помощью шарнирного соединения 21 для установки под углом 25 к поверхности забоя 26. Таким образом обеспечивается попадание гидросмеси с кусочками твердой составляющей максимального размера. Всасывающий наконечник 6 земснаряда 1 с экраном 7 обеспечивает всасывание разрыхленной горной массы в виде гидросмеси посредством щелей 8, каждая из которых соединена с всасывающим наконечником 6 герметичным каналом 9 переменной формы поперечного сечения 10 с общей площадью щелей 8, не превышающей площади поперечного сечения 11 всасывающего наконечника 6. Шарнирно 22 закрепленные на герметичных каналах 9 и частях 20 экрана 7 стационарные гидродинамические отражатели-кавитаторы 23 с ребрами жесткости 24 создают резонансные акустических явления в гидропотоке перед всасыванием и усиливают дезинтеграцию твердой составляющей гидросмеси, которая через щели 8 частей 20 экрана 7 всасывается земснарядом 1. Автоматическая система управления процессом 28 обеспечивает перемещение гидросмеси с учетом критических скоростей и гидравлических сопротивлений, обеспечивающих оптимальный режим работы землесосного снаряда и минимальный расход электроэнергии на транспортирование гидросмеси.The control system 27 mechanical ripper 3, associated with an automatic process control system 28, receives data on the strength, hardness, abrasiveness and fracture of strong high clay sands. In operating mode, the cone cone 13 rotates at a design speed and is pressed against the bottom with a design force depending on the strength, hardness, abrasiveness and fracture of strong high clay sands. Installed along the movement 12 of the screen 7 inclined 2 and connected by means of a transmission 4 with a rotation drive 5, a mechanical cultivator 3 with the help of elements 14 of erosion destruction-erosion destroys the surface layer of the face 26. Elements 14 of the rotating cone cone 13 roll over the face and due to high stresses, developing in the contact zone with the rock, destroy it by crushing and chipping. With increasing rock strength, the rotational speed decreases, and the axial force increases. The reflective elements 15, 16, 17 fixed on the suction tip 6 limit the leaching of the disintegrated rock mass from the suction zone. The groove 18 of the reflective element 15 allows the transmission shaft 19 to move freely. To optimize the absorption area of the loosened rocks, the screen 7 is made up of three parts 20, each of which in the working position is adjusted using a swivel joint 21 to be installed at an angle of 25 to the face 26. In this way, the slurry with pieces of a solid component of maximum size is ensured. The suction tip 6 of the dredger 1 with the screen 7 provides suction of the loosened rock mass in the form of a slurry by means of slots 8, each of which is connected to the suction tip 6 by a sealed channel 9 of variable cross-section 10 with a total area of slots 8 not exceeding the cross-sectional area 11 of the suction tip 6. Stationary hydrodynamic reflector-cavitators 23 with stiffeners 24 pivotally mounted on the sealed channels 9 and parts 20 of the screen 7 pivotally create resonant acoustic phenomena hydraulic flow before suction and enhance the disintegration of the solid component of the slurry, which is sucked through the slit 8 of the parts 20 of the screen 7 by the dredger 1. The automatic process control system 28 provides movement of the slurry taking into account critical speeds and hydraulic resistances, ensuring optimal operation of the dredging projectile and minimal energy consumption for transportation hydraulic mixtures.

Способ повышает эффективность процесса разрушения прочных высокоглинистых песков и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси перед всасыванием земснарядом, тем самым обеспечивая снижение износа внутренних поверхностей экрана, герметичных каналов и всасывающего наконечника.The method increases the efficiency of the process of destruction of strong high-clay sands and the disintegration of the mineral component of the hydraulic mixture before suction by the dredger, thereby reducing wear on the inner surfaces of the screen, sealed channels and the suction tip.

Claims

A method of destroying strong high clay sands of placer deposits and disintegrating their hydraulic mixtures when sucked by a dredger, including the process of breaking strong high clay sands using an installed obliquely mechanical cultivator and connected through a transmission with a rotation drive, sucking up the loosened rock mass in the form of a hydraulic mixture with a suction nozzle and a suction screen , each of which is connected to the suction tip with a sealed channel of variable transverse shape cross-section to increase the erosion speeds with a total area of slots not exceeding the cross-sectional area of the suction tip, to stabilize the acceleration of the flow of slurry, characterized in that the process of destruction of durable high-clay sands is carried out automatically by the control system of a mechanical cultivator installed in the direction of movement of the screen with slots, while the mechanical cultivator is made in the form of a cone cone with elements of erosion destruction-erosion, and The roller cone rotates with speed and is pressed against the face with effort depending on the strength, hardness, abrasiveness and fracture of strong high-clay sands, while the control system of the mechanical cultivator is part of the automatic process control system, and the reflective elements mounted on the suction tip, in one of which a groove is made for free movement of the transmission shaft, the leaching of the disintegrated rock mass from the suction zone is limited, moreover, to optimize the area the screen of suction of loose rocks is made up of three parts, each of which in the working position is adjusted by means of a swivel joint for installation at an angle to the surface of the face, ensuring the ingress of slurry with pieces of maximum size, and is equipped with stationary hydrodynamic reflectors pivotally mounted on sealed channels and parts of the screen cavitators with stiffeners to create resonant acoustic phenomena in the hydroflow before suction and to enhance the disintegration of solid component of hydraulic mixture.