Спосіб видобування незв’язних корисних копалин з підводних родовищ

Винахід відноситься до гідромеханізації видобування корисних копалин (КК) І може використовуватись для видобування незв'язних грунтів з підводних родовищ. Відомий спосіб видобування пісків з океанських донних покладів, в якому забірна голівка занурюється в глибину піщаного покладу, а вода для створення пульпи підводиться до голівки.по водозабірній трубі [Патент США № 3909960, кл. Ε 02 F 3/92, опублик. 07 10 75] Установка для підводного видобування сипучого матеріалу має змішувальний відсік, в бокових стінках якого виконані впускні відтулини для розробляємого матеріалу та промивної рідини та випускні відтулини для утвореної суспензії. Спеціальні механізми забезпечують подачу промивної рідини до впускної відтулини відсіку та відкачку утвореної суспензії через випускну відтулину. Кінцевий участок змішувального відсіку має напівсферичне дно та продовжені верхні припливи, між якими розташовуються відтулини для забору сипучого матеріалу. На кінцях указаних припливів розташовані відтулини для подачі промивної рідини та випускання суспензії. До відтулини для промивної рідини підводиться водопровід, а до відтулини для випуску суспензії" відвідна труба, яка розташована паралельно указаному водопроводу ! переходить в гнучкий шланг. Недоліками описаного способу є можливість усмоктування грунтозабірником .покриваючих порід, що викликає забруднення КК, які видобуваються, та порушення поверхневого шару дна, що може бути небажаним для екології, забруднення оточуючої зони видобування води у результаті роботи розмиваючих струменів, відсутність рішення по використанню відпрацьованої технологічної води, котра зливається за борт у місці видобування І забруднює середовище. Відомі пристрої, які дозволяють здійснити замкнуту схему технічного водопостачання І уникнути скидання технологічної води у навколишнє середовище, наприклад, відстійники [Терновцев В.Е., Пу-хачев В.М. Очистка промышленных сточных вод. Будівельник, 1986]. Відомі пристрої для очищення води від забруднення з використанням піщаних (піщано-гравійних) фільтрів (Терновцев В.Е.]. Найбільш близьким з технічної суті до пропонованого є спосіб підводного видобування КК І пристрій для його реалізації приведений у [Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. Учебное пособие для ВУЗов. М., "Энергия", 1968, с. 176-177J-прототип. Спосіб включає опускання грунтозабірника до грунту, розмивання шару порід КК, видобування її і подачу на борт шляхом усмоктування пульпи І сканірування дна. Пристрій може використовуватися при видобуванні КК з-під шару покриваючих порід шляхом застосування ямкової технології видобування відповідно до прототипу. Недоліком цього способу є недостатнє вирішення питань збереження навколишнього середовища. Навіть при виконанні видобування по ямковій технології порушується поверхня дна, можливий вихід технологічної води у місці видобутку, здійснюється скидання забрудненої технологічної води у місці навантажування піску, не вирішені питання забезпечення безпечної глибини видобування заради виключення абразії берегової лінії. При поверхневому сканіруванні дна до цього додається забруднення середовища від розмиву грунту струменями. В основу винаходу поставлена задача створення максимально бережливих умов для навколишнього середовища у процесі видобування і після його завершення. Основними факторами, які завдають шкоду навколишньому середовищу при видобуванні по ямковій технології є: забруднення води у місці видобування внаслідок роботи розмиваючих струменів і скидання технологічної відпрацьованої води, порушення поверхні дна у зв'язку з усмоктуванням поверхневого шару (ураховуючи, що видобування виконується на невеликій глибині, яка добре прогрівається сонцем, у поверхневому шарі містяться цінні для підтримання біологічної рівноваги організми), абразія берегів внаслідок малої глибини І, як правило, близькості до берега. Для вирішення зазначеної задачі розроблений спосіб видобування незв'язних КК з підводних родовищ, який включає опускання грунтозабірника, наприклад, з борту судна, занурення його у грунт та виконання видобування корисної копалини шляхом розмиву грунту та усмоктування пульпи до появи вскришних або підстилаючих порід та подальшого переходу на нове місце видобування. При цьому видобування здійснюють тільки з-під шару грунту, не допускаючи усмоктування поверхневого шару, витрати розмиваючого потоку регулюють таким чином, щоб він був рівний витратам усмоктувального потоку, технологічну воду відділяють від корисної копалини 1 використовують багаторазово, по закінченні видобування (або, при необхідності, періодично) технологічну воду закачують під шар грунту, забезпечуючи її фільтраційне очищення, видобування ведуть на глибинах, які забезпечують безпеку берегів. Для цього грунтозабірник, виконаний відповідно до конструкції прототипу, шляхом забурення його у шар грунту занурюють первісно не у верхній шар КК, а на необхідну глибину (бажано у нижній шар КК, проте при могутніх шарах можливі технічні обмеження цьому), по мірі видобутку КК над грунтозабірником його занурюють нижче, забезпечуючи над ним постійний шар грунту. Коли КК під грунтозабірником вичерпається, припиняють його опускання І вибирають КК над груктозабірником, не допускаючи при цьому усмоктування поверхневого шару дна. Видобування уданому місці припиняють, коли під грунтозабірником вибрані усі КК і починається усмоктування поверхневого шару. Даний спосіб дозволяє проводити видобування при наявності покритої КК не проводячи вскришних робіт, що здешевлює видобування І сприяє збереженню середовища. Суттєвість винаходу Ілюструється малюнками: фіг. 1-2, на яких показана можлива схема, що Ілюструє основні рішення пропонованого способу: на фіг. 1 показана схема надводної частини обладнання, на фіг. 2 підводної. На фіг. 1 показано плавзасіб 1, який використовується для монтажу, обладнання 1 має трюм 2 для накопичення піску, крім того на судні передбачений зумпф 3, насосний агрегат 4 та трубопроводи 5, 6, які гідравлічно зв'язують підводну і надводну частини. На фіг. 2 показана схема взаєморозташування грунтозабірника 7 та основних елементів підводного вибою під час виконання видобування: води 8, покриваючого поверхневого шару 9, піщаного покладу 10, підстилаючих порід 11 та зони усмоктування 12. Під час виконання видобування грунтозабірник 7 занурюють у шар піску 10, розмиваючі струмені грунтозабірника утворюють порожнину 12 (зону усмоктування), в якій утворюється пульпа з піску та води. Пульпа ежектуючими струменями грунтозабірника по трубопроводу 6 подається в трюм 2 плавзасобу 1, де зважаючи на властивості піску відбувається його швидке осідання. Вода із трюму переливається в зумпф 3, звідки насосом 4 по трубопроводу 5 подається до грунтозабірника 7, забезпечуючи його роботу. По закінченні роботи вода із трюму витискується піском, а із зумпфу при необхідності може бути закачана під шар піску в зону 12. При цьому в оточуючу воду 8 технологічна вода потрапляє відфільтрованою під час проходження шару піску. Режим видобування може бути вибраний таким, що поверхневий шар 9 залишається незначно порушеним. Видобуток на одному місці проводиться до досягнення граничних параметрів. Це можуть бути параметри по порушенню поверхневого шару, або досягнення вершиною утворюваної в процесі видобування вирви підстилаючого шару 11 (визначається конкретними умовами). Зумпф 3 перед початком видобування заповнюється забортною водою, а в процесі видобування поповнюється за рахунок відпрацьованої води, яка при існуючих способах зливається за борт, забруднюючи навколишнє середовище. Підтримування постійного рівня в зумпфі досягається за рахунок того, що сумарні витрати розмиваючих струменів організуються (регулюються) рівними ежектуємому потоку. В цьому випадку не відбувається обмін водою шляхом фільтрації між порожниною, яка утворюється розмиваючими струменями та навколишнім середовищем. Грунтозабірник 7 при такому способі видобування являє собою автономний агрегат, зв'язаний з судном рукавами, які можна виконати гнучкими і забезпечити можливість занурення грунтозабірника на глибину, яка забезпечує безпечне для берегів проведення робіт (порушення берегової лінії наступає у зв'язку з поступовим сповзанням берегового матеріалу у порожнини, вибрані під час видобування). На глибинах більше 20 м, у поверхневому шарі дна насичен]сть біоорганізмами знижується, зважаючи на погіршення прогріву, що також зменшує вплив на середовище. Таким чином, запропонований спосіб зводить до мінімуму негативний вплив видобування на середовище з таких причин: робоча зона вибою весь час відокремлена від середовища шаром піску, який є фільтроматеріалом; поверхневий шар, в якому мешкає флора І фауна, може бути максимально збережений; відпрацьована вода не зливається у водоймище, де відбувається видобування; по закінченні видобування або, при необхідності, періодично технологічна вода може бути закачана під шар піску І відфільтрована; грунтозабірник з видобувним плавзасобом зв'язаний гнучким зв'язком, що дозволяє опускати його на достатню глибину, виконувати роботи удалині від берега, не погрожуючи йому руйнуванням.