способ разработки подводных россыпей и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разработки подводных россыпей, включающий введение обогатительного блока на дно, отделение в обогатительном блоке хвостов от полезного компонента с использованием гравитационных методов обогащения и накопление полезного компонента внутри обогатительного блока, отличающийся тем, что обогатительный блок устанавливают в зоне прибойно-приливного волнения и(или) течения, при этом в качестве обогатительного блока используют шлюзы, установленные продольной осью вдоль преобладающего направления движения водяных масс.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогатительный блок размещают на глубине, обеспечивающей полное погружение его в воду.

3. Устройство для разработки подводных россыпей, включающее обогатительный блок, содержащий трубчатый корпус с рабочей полостью, открытой с обоих концов, и средствами отделения полезного компонента от хвостов, размещенными внутри этой полости, и узлы, обеспечивающие позиционирование обогатительного блока в рабочем положении относительно россыпи, отличающееся тем, что в качестве средств отделения полезного компонента от хвостов использованы шлюзы, установленные с возможностью извлечения их из трубчатого корпуса, а узлы, обеспечивающие позиционирование обогатительного блока, выполнены в виде якорей, фиксируемых в грунте.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что шлюзы размещают по меньшей мере двумя ярусами.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что шлюзы выполнены в виде корытообразных желобов с узлами скрепления их с трубчатым корпусом, при этом узлы скрепления выполнены в виде сквозных отверстий в стенках корпуса и стенках желобов шлюзов, и крепежных болтов, размещаемых в этих отверстиях.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве якорей использована штанговая крепь, предпочтительно винтовая.

7. Устройство по пп. 3 и 5, отличающееся тем, что трубчатый корпус выполнен прямоугольной формы в поперечном сечении.

8. Устройство по пп. 3 и 5, отличающееся тем, что трубчатый корпус выполнен с проушинами для фиксирования на грунте, размещенными на его нижней поверхности на кромках обоих концов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений шельфа, предпочтительно примыкающих к береговой черте в тех районах водных акваторий, где силы волн, возникающих в результате воздействия течений, ветров, приливно-отливных явлений и т.п. факторов, достаточно для приведения осадков дна и рыхлых отложений во взвешенное состояние, кроме того, заявленное решение может быть использовано при разработке россыпей, залегающих в руслах рек.

Известен способ разработки подводных россыпей, включающий установку якоря, монтаж трассовой скреперной системы с обогатительным блоком, внедрение обогатительного блока в толщу россыпи и принудительное перемещение обогатительного блока посредством скреперной установки к береговой черте с отбором из россыпного материала полезных компонентов и последующей разгрузкой его в смонтированный на берегу бункер [1]

Недостаток этого технического решения низкая экологичность способа (уничтожение биоценоза и ухудшение условий обитания водяных организмов и растений ввиду нарушения условий их обитания), существенная зависимость способа разработки от погодных условий и необходимость высоких затрат энергии, что исключает возможность реализации способа в малоосвоенных районах без развертывания соответствующих источников энергии.

Известен также способ разработки подводных россыпей, включающий перемещение материала россыпи через обогатительный блок, отделение хвостов от полезного компонента с использованием гравитационных методов обогащения и накопления полезного компонента внутри обогатительного блока [2]

Известно устройство, обеспечивающее реализацию заявленного способа, включающее обогатительный блок, содержащий трубчатый корпус с рабочей полостью и средствами отделения полезного компонента от хвостов, размещенными внутри этой полости, и узлы, обеспечивающие позиционирование устройства в рабочем положении относительно россыпи [3]

Недостаток указанных технических решений невозможность их реализации в условиях отсутствия источников энергопитания, кроме того, необходимость дополнительного воздействия (размыва) россыпи в процессе вывода исполнительного устройства в рабочее положение обуславливает замутнение акватории взвешенными частицами, т.е. низкую экологичность способа. При этом названные технические решения не способны работать в полностью автоматизированном режиме, поскольку рассчитаны на работу в режиме цикличном.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в повышении автономности средств, обеспечивающих реализацию способа, и снижении их энергозависимости при повышении экологичности способа.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении дополнительных искусственных воздействий на акваторию, содержащую россыпь, при ее отработке, а именно исключается повышение замутненности акватории, превышающее естественный уровень, являющийся следствием прибрежного волнения, исключается разрушение донного покрова, кроме того, обеспечивается полная автономность способа и устройства (исключающее необходимость осуществления оперативного управления им и подвод энергоресурсов).

Для решения поставленной цели способ разработки подводных россыпей, включающий ввод материала россыпи в обогатительный блок, отделение хвостого компонента с использованием гравитационных методов обогащения и накопление полезного компонента внутри обогатительного блока, отличается тем, что последний устанавливают стационарно на дне, в зоне прибойно-приливного волнения и (или) течения, при этом материал россыпи вводят в полость обогатительного блока и выводят из него через разные отверстия в корпусе обогатительного блока, причем перемещение материала россыпи ведут во взвешенном в воде состоянии с использованием для этого энергии водяных масс, кроме того, обогатительный блок располагают так, чтобы направление перемещения материала россыпи внутри него совпадало с преобладающим направлением движения водяных масс.

Кроме того, обогатительный блок размещают на глубине, исключающей частичную обсушку шлюзов.

Устройство для разработки подводных россыпей, обеспечивающее реализацию заявленного способа, включающее обогатительный блок, содержащий трубчатый корпус с рабочей полостью и средствами отделения полезного компонента от хвостов, размещенными внутри этой полости, и узлы, обеспечивающие позиционирование устройства в рабочем положении относительно россыпи, отличается тем, что трубчатый корпус выполнен открытым на обеих концах, при этом в качестве средств отделения полезного компонента от хвостов использованы шлюзы, снабженные трафаретами и установленные внутри корпусов с возможностью извлечения из последних, а устройства, обеспечивающие позиционирование устройства, выполнены в виде якорей, фиксируемых в грунте.

Кроме того, шлюзы внутри трубчатого корпуса размещают, по меньшей мере, двумя ярусами.

Кроме того, шлюзы выполнены в виде корытообразных желобов, снабженных узлами скрепления с трубчатым корпусом, при этом узлы скрепления выполнены в виде сквозных отверстий в стенках корпуса и стенках желобов шлюзов и крепежных болтов, размещаемых в этих отверстиях.

Кроме того, в качестве якорей использована штанговая крепь,предпочтительно винтовая.

Кроме того, трубчатому корпусу придают прямоугольную форму поперечного сечения.

Кроме того, проушины для фиксации трубчатого корпуса на грунте размещены на его нижней поверхности, на кромках обоих концов.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:

признаки первого пункта формулы изобретения обеспечивают возможность использования силы прибойно-приливного волнения и течения для перемещения через обогатительный блок взвешенного в воде материала россыпи и работоспособности шлюзов как средств отделения полезного компонента от хвостов;

признаки второго пункта формулы изобретения исключают возможность заштыбовывания шлюзов материалом россыпи и, тем самым, выключения их из работы (т. е. обеспечивают свободную сквозную прокачку через шлюзы воды, содержащей взвесь материала россыпи);

признаки третьего пункта формулы изобретения конкретизируют конструкцию устройства, обеспечивающего автономную, энергосберегающую и экологически чистую отработку россыпи при одновременном облегчении процессов разгрузки шлюзов от накопленного полезного компонента;

признак четвертого пункта формулы позволяет повысить эффективность работы устройства за счет увеличения рабочей поверхности шлюзов;

признаки пятого пункта формулы изобретения конкретизируют конструкцию шлюзов и их узлов скрепления при которой обеспечивается возможность оперативной разгрузки шлюзов, при исключении работ по вторичной фиксации трубчатого корпуса в рабочей позиции;

признаки шестого пункта формулы изобретения конкретизируют выполнение якорей, удерживающих трубчатый корпус в рабочем положении;

признаки седьмого пункта формулы изобретения обеспечивают максимальную эффективность работы многоярусных шлюзов, т.к. обеспечивают максимальную их суммарную площадь.

признаки восьмого пункта формулы обеспечивают возможность максимально плотного размещения корпусов на грунте.

На фиг. 1 показана схема размещения обогатительных блоков в рабочем положении; на фиг.2 разрез А А фиг.1; на фиг.3 показан продольный разрез обогатительного блока по трубчатому корпусу; на фиг.4 показан поперечный разрез трубчатого корпуса.

На чертежах показаны трубчатые корпуса 1 обогатительных блоков, поверхность воды 2, россыпь 3, якоря 4, направление движения волн 5, открытые концы 6 трубчатого корпуса 1, шлюзы 7, трафареты 8, крепежные болты 9, отверстия 10 в стенках корпуса 1 и бортов шлюзов 7, направляющие 11, берег 12, пазы 13, проушины 14 корпуса 1, петля 15 шлюза 7.

Обогатительный блок представляет из себя трубчатый (т.е. прямолинейный и открытый с обоих концов) корпус 1, предпочтительно металлический или железобетонный, внутри которого размещены шлюзы 7 (аппараты гравитационного обогащения), каждый из которых представляет из себя желоб, ширина поперечного сечения которого соответствует ширине поперечного сечения трубчатого корпуса 1 в месте установки шлюза. Конец шлюза, обращенный к берегу, снабжен петлей 15.

На дне шлюза размещены трафареты 8, представляющие из себя неровности, выполненные предпочтительно из рифленой резины. Целесообразно снабжать трафареты 8 общей подложкой, длина которой должна соответствовать длине шлюзов, что позволит ускорить процесс смены трафаретов 8 в шлюзах 7 при их разгрузке. В боковых стенках желобов (шлюзов) выполнены сквозные соосные отверстия 10.

Такие же отверстия 10 выполнены в боковых стенках трубчатого корпуса 1. Крепежный болт 9 размещен в отверстиях 10 корпуса и шлюзов. Внутри трубчатого корпуса 1 на его боковых стенках закреплены направляющие 11, число пар которых на единицу меньше числа шлюзов 7, размещенных в корпусе 1. Целесообразно применять трубчатые корпуса прямоугольного поперечного сечения, поскольку это позволяет использовать одинаковые (унифицированные) шлюзы 7.

Приемная часть корпуса 1 (конец 6, удаленный от берега 12) снабжена пазами 13, обеспечивающими фиксацию приемных (удаленных от берега 12) кромок шлюзов 7.

Заявленный способ осуществляется в следующем порядке.

Обогатительные блоки доставляют на место разработки, их габариты и вес определяются возможностями подъемно-транспортного оборудования, имеющегося в распоряжении.

Длина якорей 4 принимается из условия обеспечения возможности их заделки в прочные подстилающие породы.

Корпуса 1 размещают таким образом, чтобы их продольная ось располагалась вдоль направления движения волн 5, опускают на дно и размещают таким образом, чтобы плоскость шлюзов 7 имела наклон от берега (при наличии естественного уклона дна корпуса просто укладывают на дно, а при отсутствии этого уклона проводят соответствующую планировку дна на месте установки).

Корпуса 1 фиксируют ввинчиванием винтовых штанг (якорей 4) в петли 14 корпуса до сцепления их с твердым грунтом. Число корпусов 1 определяется только размерами россыпи. Целесообразно размещать корпуса пакетом один вплотную к другому. Глубина размещения корпусов 1 должна исключать возможность частичной осушки шлюзов 7 для исключения их заштыбования лесками и исключения необходимости частых очисток шлюзов.

Затем во внутрь корпусов 1 вводят шлюзы 7, на дне которых уже зафиксированы трафареты 8, до упора их передних кромок в пазы 13, после чего в отверстия 10 корпуса 1 и боковых стенок шлюзов вводят крепежные болты 9 с соответствующей фиксацией последних.

После указанной операции оставляют корпуса на месте установки.

Волны, возникающие в результате воздействия ветров и /или/ приливно-отливных явлений и /или/ течений, поднимают осадки дна и рыхлые отложения россыпей, содержащие полезные компоненты, и переносят их к берегу. Поскольку на их пути размещены трубчатые корпуса 1, водные массы, содержащие взвесь материала россыпи, проходят через полость этих корпусов 1, теряя часть взвешенных в них частиц тяжелых металлов и /или/ минералов на трафаретах 8 шлюзов 7. При откате воды это повторяется.

Таким образом, происходит аккумуляция тяжелых фракций внутри трубчатого корпуса 1 на трафаретах 8 шлюзов 7.

Для отбора концентрата тяжелых металлов /минералов/ извлекают крепежные болты 9 из отверстий 10, после чего, зацепив за петли 15 шлюза 7 крюк лебедки /на чертежах не показан/, смонтированной на транспортном средстве, предпочтительно на гусеничном ходу, вытягивают шлюз 7 из корпуса 1, убирают трафарет 8 /свернув его в рулон/ и заменяют его новым трафаретом, освобожденным от концентрата.

Затем, зафиксировав трафарет на шлюзе известным образом /например, прижимной планкой в начале и конце шлюза не показанной на чертежах/, возвращают шлюз на место и фиксируют его крепежным болтом в корпусе 1.

Далее это повторяется с остальными шлюзами корпуса и шлюзами других корпусов.

Таким образом, исключается всякое дополнительное засорение водоема взвешенными частицами и обеспечивается автономное осуществление процесса извлечения полезного компонента из материала россыпи.