комплексный способ гидродобычи полезных ископаемых

Формула изобретения

Комплексный способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых и системы вентиляции и подогрева горных выработок, гидравлическое дробление пласта автоматизированным шахтным комбайном в непрерывном режиме с установкой крепи, гидротранспортирование отбитой породы, обогащение полученной массы и дальнейшее ее обезвоживание, осушение обводненных пластов, очистку технологической жидкости и ее рециркуляцию, отличающийся тем, что гидравлическое дробление пласта производят одновременно с его импульсным механическим разрушением посредством добавления в струю жидкости абразивного материала повышенной прочности с более высокими весовыми характеристиками, чем основная порода, затем производят отделение абразивного материала от отбитой породы одновременно с ее гидротранспортированием и обогащением, при этом обогащение отбитой породы и частичное отделение от нее жидкостной пульпы с абразивным материалом производят путем транспортирования и перемешивания на установке рольгангового типа, а стекающую вниз пульпу с абразивным материалом с помощью насосной системы подают на очистку, где производят отделение тяжелых частиц абразивного материала от остальной пульпы и насыщение абразивного материала твердыми частицами отбитой породы определенного размера, а затем направляют насыщенный абразивный материал на рециркуляцию, при этом частично очищенную технологическую жидкость смешивают с жидкостью, полученной при осушении обводненных пластов, окончательно очищают путем холодного выпаривания и направляют на рециркуляцию, при этом часть очищенной технологической жидкости направляют в систему вентиляции горных выработок и распыляют в воздухе в виде мелкодисперсных частиц, причем при проведении работ в горных выработках непрерывно производят контрольные замеры температуры воздуха, содержания в нем взрывоопасных частиц и угольной пыли.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для повышения уровня механизации и автоматизации работ в подземных выработках, может быть использовано при разработке твердых полезных ископаемых способом гидродобычи.

Известен способ разработки и подземного использования угля по системе Долинского в автоматическом режиме, включающий отбойку и транспортировку угля в дробилку с последующим сжиганием в водяном котле, где вода разделяется на кислород и водород, после чего кислород используется в топке, а водород подается на-гора (см. патент RU №2244829, Кл. Е21С 41/18, 2002 г.). Этот способ направлен на повышение рентабельности угледобывающих шахт путем их перепрофилирования на производство водорода. Такой способ можно применять только на угледобывающих шахтах, а для других горнодобывающих отраслей он не годится. Кроме того, промышленность по-прежнему нуждается в угле, а данный способ направлен на его полное сжигание в забое.

Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий подготовку скважины, установку в нее скважинного снаряда, размыв пласта и отсасывание образовавшейся пульпы гидроэлеватором (см. патент RU №2256796, Кл. Е21С 45/00, 2003 г.). Этот способ предназначен только для добычи полезных ископаемых из легкоразмывающихся жидкостью небольших пластов с неустойчивыми осадочными породами. Для добычи других полезных ископаемых его практически применять невозможно, особенно в тех шахтах, где надо на поверхность выносить большое количество отбитой породы.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является комплексный способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых и системы вентиляции и подогрева горных выработок, гидравлическое дробление пласта автоматизированным шахтным комбайном в непрерывном режиме с установкой крепи, гидротранспортирование отбитой породы, обогащение полученной массы и дальнейшее ее обезвоживание, осушение обводненных пластов, очистку технологической жидкости и ее рециркуляцию (см. патент на полезную модель RU №2001113332, Е21С 41/18, 2001 г.). Этот способ имеет преимущества по сравнению с предыдущими, однако не лишен некоторых недостатков. Дробление пластов не всегда проходит одинаково эффективно, т.к. этот процесс в большой степени зависит от плотности и прочности пласта, от твердости включений, попадающих под действие гидроудара. Не всегда удается добиться улучшения экологической обстановки вокруг и внутри шахты, особенно состояния жидкости и воздушной среды.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения универсальности, производительности, автоматизации, качества и надежности протекания технологического процесса в ограниченных условиях горной выработки, улучшения экологической обстановки на шахте и в ее окрестностях за счет рециркуляции жидкости в технологическом процессе, улучшения воздушной среды в горных выработках и уменьшения взрывоопасности шахт.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в комплексном способе гидродобычи полезных ископаемых, включающем подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых и системы вентиляции и подогрева горных выработок, гидравлическое дробление пласта автоматизированным шахтным комбайном в непрерывном режиме с установкой крепи, гидротранспортирование отбитой породы, обогащение полученной массы и дальнейшее ее обезвоживание, осушение обводненных пластов, очистку технологической жидкости и ее рециркуляцию, гидравлическое дробление пласта производят одновременно с его импульсным механическим разрушением посредством добавления в струю жидкости абразивного материала повышенной прочности с более высокими весовыми характеристиками, чем основная порода, затем производят отделение абразивного материала от отбитой породы одновременно с ее гидротранспортированием и обогащением, при этом обогащение отбитой породы и частичное отделение от нее жидкостной пульпы с абразивным материалом производят путем транспортирования и перемешивания на установке рольгангового типа, а стекающую вниз пульпу с абразивным материалом с помощью насосной системы подают на очистку, где производят отделение тяжелых частиц абразивного материала от остальной пульпы и насыщение абразивного материала твердыми частицами отбитой породы определенного размера, а затем направляют насыщенный абразивный материал на рециркуляцию, при этом частично очищенную технологическую жидкость смешивают с жидкостью, полученной при осушении обводненных пластов, окончательно очищают путем холодного выпаривания и направляют на рециркуляцию, при этом часть очищенной технологической жидкости направляют в систему вентиляции горных выработок и распыляют в воздухе в виде мелкодисперсных частиц, причем при проведении работ в горных выработках непрерывно производят контрольные замеры температуры воздуха, содержания в нем взрывоопасных частиц и угольной пыли.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен шахтный комбайн в рабочем положении, вид сбоку. На фиг.2 - гидрорыхлитель. На фиг.3 - система рециркуляции абразива. На фиг.4 - система рециркуляции жидкости.

Комплексный способ гидродобычи полезных ископаемых включает подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых, вскрытие пластов 1, подготовку базовых площадок, а также системы 2 вентиляции и подогрева воздуха горных выработок, монтаж оборудования, системы 3 управления и системы 4 видеонаблюдения, подготовку шахтного комбайна 5 к работе. Дробление пласта производится в непрерывном режиме гидравлическим способом с помощью гидродробилки 6, установленной на рабочей стреле 7 автоматизированного шахтного комбайна 5. Рабочая стрела 7 состоит из двух рычагов 8, связанных шарниром 9, установлена на комбайне 5 посредством шарнира 10 и снабжена гидроцилиндром 11 управления. Одновременно с дроблением пласта 1 производится установка крепи (не показано). Гидродробилка 6 связана шлангом 12 с системой 13 рециркуляции технологической жидкости. Гидравлическое дробление пласта 1 производят одновременно с его импульсным механическим разрушением посредством добавления в струю жидкости абразивного материала 14 повышенной прочности с более высокими весовыми характеристиками, чем основная порода пласта 1. Для выполнения этого процесса к гидродробилке 6 подведен трубопровод 15, связанный с системой 16 рециркуляции абразивного материала 14.

Транспортирование отбитой породы 17, ее обогащение и обезвоживание производят за счет частичного отделения от нее жидкостной пульпы 18 с абразивным материалом 14 путем их транспортирования и активного перемешивания на валах 16 транспортера рольгангового типа. При этом происходит отделение абразивного материала 14 от отбитой породы 17, т.к. частицы абразивного материала 14 ссыпаются вниз в зазоры между валами 16 транспортера рольгангового типа, туда же стекает пульпа 18, представляющая собой смесь технологической жидкости с мелкоизмельченной при дроблении пласта 1 пылью 19 породы 17. Стекающая вниз в зазоры между валами 16 пульпа 18 с абразивным материалом 14 по наклонному желобу 20 подается к насосной системе 21, которая перекачивает пульпу 18 с абразивным материалом 14 на очистку. На очистке с помощью центрифуги 22 производят отделение тяжелых частиц абразивного материала 14 от остальной пульпы 18 и насыщение абразивного материала 14 аналогичными ему твердыми частицами отбитой породы 17 определенного размера. Эти частицы содержатся в породе 17 в виде включений небольших размеров и обычно идут в отвал. Насыщенный абразивный материал 14 направляют в систему 16 на рециркуляцию. Способ насыщения абразивного материала 14 твердыми частицами из породы 17 в системе 16 рециркуляции дает значительную экономию абразивного материала 14 и позволяет ее использовать без добавления естественно израсходованного абразивного материала 14 в течение всего технологического цикла. Использование абразивного материал 14 из емкости 23 производится крайне редко, только в исключительных случаях. Особенно важное значение имеет использование данного способа для автоматической системы добычи полезных ископаемых и автоматически управляемого шахтного комбайна 5. Любое продление срока эксплуатации оборудования в условиях автоматического управления значительно повышает производительность добычи полезных ископаемых и надежность технологического процесса.

Частично очищенную с помощью центрифуги 22 технологическую жидкость смешивают с жидкостью, полученной при осушении обводненных пластов насосом 24, в системе 25 и окончательно очищают путем холодного выпаривания в выпаривателе 26 и направляют в систему 13 на рециркуляцию для подачи к гидродробилке 6. Часть очищенной технологической жидкости направляют в систему 2 вентиляции и подогрева горных выработок для распыления в воздухе в виде мелкодисперсных частиц. Это уменьшает взрывоопасность шахт, способствует оседанию угольной пыли, улучшает воздушную среду, способствует уменьшению выноса в окружающее пространство угольной пыли вместе с воздухом, выходящим из системы вентиляции шахт. При проведении работ в горных выработках непрерывно производят контрольные замеры температуры воздуха, содержания в нем взрывоопасных частиц и угольной пыли.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения универсальности, производительности, автоматизации, качества и надежности протекания технологического процесса в ограниченных условиях горной выработки, улучшения экологической обстановки на шахте и в ее окрестностях за счет рециркуляции жидкости в технологическом процессе, улучшения воздушной среды в горных выработках и уменьшения взрывоопасности шахт.