RU233878U1

RU233878U1 - Hydromechanical device for borehole mining with a hydraulic elevator nozzle

Info

Publication number: RU233878U1
Application number: RU2025104620U
Authority: RU
Inventors: Валерий Олегович Горовой; Сергей Геннадьевич Скрипкин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Байкалруда"
Filing date: 2025-02-28
Publication date: 2025-05-12

Abstract

Полезная модель относится к способам скважинной гидродобычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, и может найти применение для извлечения сыпучих, рыхлых с элементами твердых пород материалов из подземных формаций через скважины. Гидромеханическое устройство для скважинной добычи полезных ископаемых с гидроэлеваторной насадкой, состоящее из соединенных между собой трубного става с двумя гидравлически развязанными вводами, оснащенными расходомерами, гидромониторной насадки, расположенной в нижней части внешнего корпуса трубного става, и гидроэлеватора, состоящего из гидравлически связанных между собой гидроэлеваторной насадки, камеры смешения с конфузорным вводом и диффузора, соединенного трубой пульпопровода с выходным патрубком, при этом между гидроэлеваторной насадкой и камерой смешения с конфузорным вводом выполнена кольцевая щель. Гидроэлеваторная насадка установлена на нижнем торце внешнего корпуса трубного става, а между ними установлена сменная прокладка, выполненная с возможностью регулировки размера кольцевой щели между гидроэлеваторной насадкой и камерой смешения с конфузорным вводом изменением своей толщины. Гидравлически развязанные вводы выполнены с возможностью подачи воды на гидромониторную насадку и гидроэлеваторную насадку независимо. Техническим результатом является повышение эжектирующей способности. 1 ил. The utility model relates to methods of borehole hydraulic mining of minerals, namely to designs of equipment for borehole hydraulic mining of minerals, and can be used to extract bulk, loose materials with elements of hard rocks from underground formations through boreholes. A hydromechanical device for borehole mining of minerals with a hydroelevator nozzle, consisting of a pipe assembly connected to each other with two hydraulically isolated inputs equipped with flow meters, a hydromonitor nozzle located in the lower part of the outer body of the pipe assembly, and a hydroelevator consisting of a hydroelevator nozzle hydraulically connected to each other, a mixing chamber with a confuser input and a diffuser connected by a slurry pipeline pipe to an outlet branch pipe, wherein an annular gap is made between the hydroelevator nozzle and the mixing chamber with the confuser input. The hydroelevator nozzle is installed on the lower end of the outer body of the pipe assembly, and a replaceable gasket is installed between them, made with the possibility of adjusting the size of the annular gap between the hydroelevator nozzle and the mixing chamber with a confuser input by changing its thickness. Hydraulically isolated inputs are made with the possibility of supplying water to the hydromonitor nozzle and the hydroelevator nozzle independently. The technical result is an increase in the ejection capacity. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к способам скважинной гидродобычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, и может найти применение для извлечения сыпучих, рыхлых с элементами твердых пород материалов из подземных формаций через скважины. The utility model relates to methods of borehole hydraulic mining of minerals, namely to designs of equipment for borehole hydraulic mining of minerals, and can be used to extract bulk, loose materials with elements of hard rocks from underground formations through boreholes.

Существует значительное количество различных конструкций гидроснарядов для скважинной гидродобычи, например SU 1476140 A1, 30.04.1989; RU 2111359 C1, 20.05.1998, RU 2365755 С1, 27.08.2009, RU 66423 U1, 10.09.2007, RU 71377 U1, 10.03.2008, RU 79942 U1, 20.01.2009 и другие. Активное развитие горнодобывающей промышленности накладывает всё новые и новые требования предъявляемые к гидроэлеваторам направленные на повышение эффективности выноса пульпы и эффективности размыва с сохранением надежности работы и отказоустойчивости в том числе в различных климатических условиях. Многие конструкции вышеперечисленных снарядов для скважинной гидродобычи (СГД) имеют существенные недостатки, связанные с недостаточно эффективным узлом гидроэлеваторной насадки. Также в большинстве конструкций гидроэлеваторов (например, устройство по патенту RU 71377 U1) реализована боковая эжекция пульпы, которая является менее эффективной с точки зрения всасывания более крупных частиц и обладающая меньшим коэффициентом эжекции (Аренс В.Ж., Бабичев Н.И., Башкатов А.Д., Гридин О.М., Хрулев А.С. (2011). Скважинная гидродобыча полезных ископаемых. Учебное пособие).There are many different designs of hydraulic drills for borehole hydraulic mining, such as SU 1476140 A1, 30.04.1989; RU 2111359 C1, 20.05.1998, RU 2365755 C1, 27.08.2009, RU 66423 U1, 10.09.2007, RU 71377 U1, 10.03.2008, RU 79942 U1, 20.01.2009 and others. The active development of the mining industry imposes more and more new requirements on hydraulic elevators aimed at increasing the efficiency of pulp removal and the efficiency of washing out while maintaining operational reliability and fault tolerance, including in various climatic conditions. Many of the above-mentioned designs of well hydraulic mining (WHM) devices have significant drawbacks associated with an insufficiently efficient hydraulic elevator nozzle unit. Also, most designs of hydraulic elevators (for example, the device according to patent RU 71377 U1) implement lateral pulp ejection, which is less efficient in terms of suction of larger particles and has a lower ejection coefficient (Arens V.Zh., Babichev N.I., Bashkatov A.D., Gridin O.M., Khrulyov A.S. (2011). Well hydraulic mining of minerals. Tutorial).

Из уровня техники известно устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых (RU 2365755 С1, 27.04.2008, МПК E21C 45/00), состоящее из соединенных между собой трубного става с вводом и нижнего оголовка, содержащего боковую гидромониторную насадку, пульпоприемные окна и гидроэлеваторное устройство. Диффузор гидроэлеватора посредством отводного патрубка гидравлически связан с пространством между колонной обсадных труб и трубным ставом, а в донной части нижнего оголовка установлена торцевая гидромониторная насадка, гидравлически связанная с разделительной полостью. A device for borehole hydraulic mining of minerals is known from the prior art (RU 2365755 C1, 27.04.2008, IPC E21C 45/00), consisting of a pipe string with an input and a lower head connected to each other, containing a lateral hydromonitor nozzle, pulp-receiving windows and a hydroelevator device. The hydroelevator diffuser is hydraulically connected to the space between the casing string and the pipe string by means of a branch pipe, and an end hydromonitor nozzle, hydraulically connected to the separation cavity, is installed in the bottom part of the lower head.

Несмотря на отличия в конструкции заявляемого устройства и аналога они включают следующие общие основные узлы: колонну водопадающих труб, гидромониторное устройство, пульповыдачной гидроэлеватор и пульповыдачную колонну.Despite the differences in the design of the claimed device and its analogue, they include the following common main units: a column of waterfall pipes, a hydromonitor device, a pulp-discharge hydraulic elevator and a pulp-discharge column.

Недостаток устройства состоит в относительно малой эжектирующей способности по подъему пульпы с большими размерами частиц горной породы. Также недостатком является то, что боковая и нижняя гидромониторные насадки являются гидравлически связанными с гидроэлеваторной насадкой, что не позволяет независимо регулировать расход на размыв и захват пульпы.The disadvantage of the device is the relatively low ejection capacity for lifting pulp with large rock particles. Another disadvantage is that the side and lower hydromonitor nozzles are hydraulically connected to the hydroelevator nozzle, which does not allow independent regulation of the flow rate for washing and capturing the pulp.

За прототип принято устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых (RU 79942 U1, 20.01.2009, МПК E21C 45/00). Устройство состоит из соединенных между собой трубного става с вводом и нижнего оголовка. Нижний оголовок содержит боковую гидромониторную насадку, перфорированную пульпоприемную трубу и гидроэлеватор, состоящий из гидравлически связанных между собой корпуса, гидроэлеваторной насадки кольцевого типа, конфузора, камеры смешения и диффузора, соединенного с отводным патрубком.The prototype is a device for borehole hydraulic mining of minerals (RU 79942 U1, 20.01.2009, IPC E21C 45/00). The device consists of a pipe assembly with an input and a lower head connected to each other. The lower head contains a lateral hydraulic monitor nozzle, a perforated pulp-receiving pipe and a hydraulic elevator consisting of a housing, a ring-type hydraulic elevator nozzle, a confuser, a mixing chamber and a diffuser connected to a branch pipe, hydraulically connected to each other.

Недостаток прототипа заключается в том, что гидроэлеваторная насадка кольцевого типа создает заужение зоны смешения, что снижает эжекционные характеристики, которые рассчитываются исходя из параметров камеры смешения. Также недостатком является то, что гидроэлеваторная насадка является гидравлически связанной с гидромониторной насадкой, что не позволяет независимо управлять размывом и захватом пульпы.The disadvantage of the prototype is that the ring-type hydroelevator nozzle creates a narrowing of the mixing zone, which reduces the ejection characteristics, which are calculated based on the parameters of the mixing chamber. Another disadvantage is that the hydroelevator nozzle is hydraulically connected to the hydromonitor nozzle, which does not allow independent control of the washing and capture of the pulp.

Отличие заявляемой полезной модели от прототипа заключается в том, что гидроэлеваторная насадка снабжена сменной прокладкой между нижним элементом насадки и основным трубным ставом, что позволяет изменять размер щели в гидроэлеваторной насадке в зависимости от эксплуатационных условий. Другим отличием является раздельная подача и контроль расхода воды на гидромониторную и гидроэлеваторную насадки, которая повышает эффективность работы устройства.The difference between the claimed utility model and the prototype is that the hydroelevator nozzle is equipped with a replaceable gasket between the lower element of the nozzle and the main pipe frame, which allows changing the size of the gap in the hydroelevator nozzle depending on the operating conditions. Another difference is the separate supply and control of water flow to the hydromonitor and hydroelevator nozzles, which increases the efficiency of the device.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model meets the patentability requirement of “novelty”.

Задача заявляемой полезной модели заключается в повышении эффективности и эксплуатационной гибкости за счёт использования гидроэлеватора щелевого типа с регулируемым зазором без заужения сечения пульпопровода и независимым управлением высоконапорных линий на размыв и захват пульпы. The objective of the claimed utility model is to increase efficiency and operational flexibility by using a slot-type hydraulic elevator with an adjustable gap without narrowing the cross-section of the pulp pipeline and independent control of high-pressure lines for washing out and capturing pulp.

Заявляемое устройство позволяет осуществлять подъем пульпы с большими размерами частиц горной породы за счет использования гидроэлеватора щелевого типа, адаптировать параметры эжектора под свойства пульпы путем технически простого изменения размера щели, управлять расходом энергетической воды через гидромониторную насадку независимо от расхода воды через гидроэлеватор для принудительного и контролируемого увеличения области размыва.The claimed device allows for lifting pulp with large rock particle sizes by using a slot-type hydraulic elevator, adapting the parameters of the ejector to the properties of the pulp by technically simple changing the size of the slot, controlling the flow rate of power water through the hydraulic monitor nozzle independently of the flow rate of water through the hydraulic elevator for forced and controlled increase in the erosion area.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении эжектирующей способности за счет регулируемого размера щели в гидроэлеваторной насадке и независимого управления расходами воды.The technical result of the claimed utility model consists in increasing the ejection capacity due to the adjustable size of the gap in the hydroelevator nozzle and independent control of water flow rates.

Указанный технический результат достигается тем, что гидромеханическое устройство для скважинной добычи полезных ископаемых с регулируемой гидроэлеваторной насадкой, состоящее из соединенных между собой трубного става с двумя гидравлически развязанными вводами оснащенными расходомерами, гидромониторной насадки, расположенной в нижней части внешнего корпуса и гидроэлеватора состоящего из гидравлически связанных между собой гидроэлеваторной насадки щелевого типа, камеры смешения с конфузорным вводом и диффузора соединенного трубой пульпопровода с выходным патрубком, согласно полезной модели, между гидроэлеваторной насадкой и нижним торцом корпуса устанавливается сменная прокладка регулирующая размер щели между гидроэлеваторной насадкой и конфузорным входом камеры смешения при этом подача воды на гидромониторную насадку и гидроэлеваторную насадку осуществляется из каждого соответствующего ввода независимо.The specified technical result is achieved in that the hydromechanical device for borehole mining of minerals with an adjustable hydroelevator nozzle, consisting of a pipe assembly connected to each other with two hydraulically isolated inputs equipped with flow meters, a hydromonitor nozzle located in the lower part of the outer casing and a hydroelevator consisting of a slot-type hydroelevator nozzle hydraulically connected to each other, a mixing chamber with a confuser input and a diffuser connected by a slurry pipeline pipe to an outlet branch pipe, according to the utility model, a replaceable gasket is installed between the hydroelevator nozzle and the lower end of the casing, regulating the size of the gap between the hydroelevator nozzle and the confuser input of the mixing chamber, wherein water is supplied to the hydromonitor nozzle and the hydroelevator nozzle from each corresponding input independently.

Гидроэлеваторная насадка щелевого типа расположена таким образом, что обеспечивает захват частиц горной породы с нижней точки зоны размыва, что повышает эффективность подъема пульпы по сравнению с центральным соплом.The slot-type hydraulic elevator nozzle is positioned in such a way that it ensures the capture of rock particles from the lowest point of the washout zone, which increases the efficiency of pulp lifting compared to the central nozzle.

Величина щели в гидроэлеваторной насадке регулируется посредством сменной прокладки, что позволяет изменять коэффициент эжекции при фиксированном расходе воды и достаточном давлении в подающей линии.The gap size in the hydroelevator nozzle is adjusted by means of a replaceable gasket, which allows changing the ejection coefficient at a fixed water flow rate and sufficient pressure in the supply line.

Подача энергетической воды на гидромониторную и гидроэлеваторную насадки осуществляется независимо друг от друга, что обеспечивает баланс размыва и транспортировки пульпы.The supply of power water to the hydromonitor and hydroelevator nozzles is carried out independently of each other, which ensures a balance between the washing and transportation of the pulp.

Конструкция гидроэлеваторной насадки исключает уменьшение размера приемного окна относительно зоны смешения.The design of the hydroelevator nozzle eliminates the reduction in the size of the receiving window relative to the mixing zone.

Заявляемое устройство поясняется чертежом, где на фигуре приведена схема устройства.The claimed device is explained by a drawing, where the figure shows a diagram of the device.

Устройство состоит из трубного става 1, ввода 2, осуществляющего подачу воды на гидроэлеватор, ввода 3, осуществляющего подачу на гидромониторную насадку 4, установленную во внешнем корпусе 5. Гидроэлеватор состоит из гидравлически связанных между собой гидроэлеваторной насадки 6 щелевого типа, камеры смешения с конфузорным вводом 7 и диффузора 8 соединенного трубой пульпопровода 9 с выходным патрубком 10. Между нижним торцом и гидроэлеваторной насадкой устанавливается сменная прокладка 11, регулирующая размер щели между гидроэлеваторной насадкой и конфузорным входом камеры смешения. Для центрирования камеры смешения используется центрирующее устройство 12. The device consists of a pipe assembly 1, an inlet 2 that supplies water to the hydraulic elevator, an inlet 3 that supplies water to the hydraulic monitor nozzle 4 installed in the outer casing 5. The hydraulic elevator consists of a hydraulically interconnected hydraulic elevator nozzle 6 of a slot type, a mixing chamber with a confuser inlet 7 and a diffuser 8 connected by a slurry pipeline pipe 9 to an outlet branch pipe 10. A replaceable gasket 11 is installed between the lower end and the hydraulic elevator nozzle, regulating the size of the gap between the hydraulic elevator nozzle and the confuser inlet of the mixing chamber. A centering device 12 is used to center the mixing chamber.

Гидромеханическое устройство для скважинной добычи полезных ископаемых с регулируемой гидроэлеваторной насадкой работает следующим образом. Через ввод 3 под высоким напором подают расход жидкости, который через гидромониторную насадку 4 осуществляет размыв и разрушение породы вокруг устройства. Через ввод 2 под высоким напором подают расход жидкости, который через кольцевую щель между гидроэлеваторной насадкой 6 и камерой смешения с конфузорным вводом 7 ускоряется и осуществляет эжекцию пульпы через приемное окно 13. Выход пульпы на поверхность осуществляется по пульпопроводу 9 через выходной патрубок 10. Одновременно с подачей расхода через ввод 2 также подают расход воды через ввод 3 на гидромониторную насадку 4. Расход воды через ввод 3 должен быть равен или больше расхода через ввод 2 для обеспечения непрерывного захвата пульпы. Путем регулирования толщины сменной прокладки 11 между гидроэлеваторной насадкой 6 и нижней частью корпуса трубного става 1 можно увеличивать или уменьшать величину зазора щели между гидроэлеваторной насадкой 6 и камерой смешения с конфузорным вводом 7 для адаптации устройства добычи повышения адаптируемости к эксплуатационным условиям и физическим свойствам извлекаемой пульпы.The hydromechanical device for borehole mining with an adjustable hydroelevator nozzle operates as follows. A flow of liquid is supplied under high pressure through input 3, which, through the hydromonitor nozzle 4, carries out the erosion and destruction of the rock around the device. A flow of liquid is supplied under high pressure through input 2, which, through the annular gap between the hydroelevator nozzle 6 and the mixing chamber with the confuser input 7, is accelerated and carries out the ejection of pulp through the receiving window 13. The pulp exits to the surface through the pulp pipeline 9 through the outlet branch pipe 10. Simultaneously with the flow supply through input 2, a flow of water is also supplied through input 3 to the hydromonitor nozzle 4. The water flow through input 3 must be equal to or greater than the flow through input 2 to ensure continuous pulp capture. By adjusting the thickness of the replaceable gasket 11 between the hydraulic elevator nozzle 6 and the lower part of the body of the pipe assembly 1, it is possible to increase or decrease the size of the gap between the hydraulic elevator nozzle 6 and the mixing chamber with the confuser input 7 in order to adapt the extraction device to increase adaptability to the operating conditions and physical properties of the extracted pulp.

Claims

A hydromechanical device for borehole mining of minerals with a hydraulic elevator nozzle, consisting of a pipe string connected to each other with two hydraulically isolated inputs equipped with flow meters, a hydraulic monitor nozzle located in the lower part of the outer casing of the pipe string, and a hydraulic elevator consisting of a hydraulically connected hydraulic elevator nozzle, a mixing chamber with a confuser input and a diffuser connected by a slurry pipeline pipe to an outlet branch pipe, wherein an annular gap is formed between the hydraulic elevator nozzle and the mixing chamber with the confuser input, characterized in that the hydraulic elevator nozzle is installed on the lower end of the outer casing of the pipe string, and a replaceable gasket is installed between them, made with the possibility of adjusting the size of the annular gap between the hydraulic elevator nozzle and the mixing chamber with the confuser input by changing its thickness, wherein the hydraulically isolated inputs are made with the possibility of supplying water to hydromonitor nozzle and hydroelevator nozzle independently.