Спосіб підводного видобування корисних копалин та пристрій для його реалізації

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 пісчаного покладу, а вода для створення (пульпи) підводиться до голівки по водозабірній і рубі [Патент США N 3909960, кл. Е 02 F 3/92, публ. 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 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, розташована паралельно вказаному водопроводу та переходяча в гнучкий шданг. Недоліком описаного способу є можливість усмоктувати грунтозабірником покриваючих або підстилаючих порід, що викликає забруднення КК, які видобуваються, та порушення поверхневого шару дна, що може бути небажаним для екології. Найбільш близьким по технічній суті до пропонуємого є спосіб підводного видобування КК та пристрій для його реалізації, приведений в [Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. Учебное пособие для вузов. М., "Энергия", 1968, с. 176-17? (прототип)]. Спосіб включає опускання грунтозабірника в грунт, забурювання під шар покриваючих порід до шару КК, видобування корисної копалини шляхом розмиву КК та усмоктування пульпи. Після виробки всього шару КК переходять на нове місце видобування. Виїмний орган (грунтозабірник) для розробки незв'язних грунтів виконано у вигляді труба у трубі та вміщує кільцевий канал в міжтрубному просторі, у нижній частині якого передбачені розмиви! форсунки, та внутрішню трубу, виконану у вигляді ежектора. Приведений пристрій має ряд відомих позитивних якостей, які забезпечують його використання при розвобці незв'язних грунтів. Одне з позитивних якостей полягає у можливості застосування такого пристрою для розробки грунтів під шаром покриваючих незв'язних порід, наприклад мулів. При цьому забезпечується можливість виключити проведення вскришних робіт. При такому способі видобування грунтозабірник забурюють в грунт шляхом розмиву його струменями води Із розмиваючих форсунок до занурювання його в шар КК та здійснюють усмоктування КК до моменту, коли їх шар вичерпається та в пульпі з'являються вскришні або підстилаючі породи. Проте, при виконанні видобування під шаром покриваючих порід після деякого часу видобування, при недостатньому початковому заглибленні в грунт грунтозбірника може виникнути режим роботи, при якому поверхневий шар дна починає затягуватися в утворену в процесі видобування вирву. Це в ряді випадків небажано з слідуючих причин. По-перше, при наявності на поверхні шару, який відрізняється від КК, виникає загроза усмоктування його виємним органом та змішування з видобуваємою КК, що приводить до зубожіння продукту. По-друге, у ряді випадків, порушення поверхневого шару небажано з екологічних причин, наприклад, в поверхневому шарі може мешкати флора І фауна, яка використовується для годування промислових тварин. При надмірному початковому заглибленні грунтозабірника та обмеженому шарі КК може виникнути ситуація, при якій він усмоктує підстилаючі породи. В основу винаходу поставлено задачу виключення усмоктування грунтозбірником покриваючих або підстилаючих порід та забезпечення за рахунок цього чистоти здобутої КК та максимального дотримання екологічних вимог. Для рішення зазначеної задачі розроблено спосіб підводного видобування корисних копалин, який включає опускання грунтозабірника, наприклад, з борту судна, заглиблення його у грунт та виконання видобування корисної копалини шляхом розмиву грунту та усмоктування пульпи до появлення вскришних або підстилаючих порід та подальшого переходу на нове місце видобування, У процесі виконання видобування визначають місце положення обмежувача заглиблення таким чином, щоб не порушувати поверхневий шар дна та здійснювати виїмку всього шару корисної копалини, фіксують його та ведуть видобування з однієї установки до зміни складу пульпи при зміні умов - здійснюють коректування положення обмежувача заглиблення, місце положення обмежувача визначають залежно від фізичних властивостей корисної копалини покриваючих порід та товщини їхніх шарів. Фіксація положення сопла грунтозабірника у шар грунту може здійснюватися відносно судна, яке знаходиться на поверхні води або відносно грунту. Останньому варіанту віддається перевага, тому що на поверхні води може бути хвилювання, яке не дозволяє здійснювати фіксацію з достатньою точністю Пристрій для реалізації способу являє собою виємний орган, виконаний у вигляді труба у трубі та вміщуючий кільцевий канал у міжтрубному просторі, у нижній частині якого встановлені розмиваючі форсунки, та внутрішню трубу, виконану у вигляді ежектора. Виємний орган має обмежувач заглиблення у грунт, який установлено з можливістю його переміщування уздовж осі виємного органу та фіксації у будь-якому проміжному положенні. Додатково виємний орган забезпечений датчиком контролю складу пульпи та засувним органом, який керується сигналами датчика. На фіг, 1-3 наведені положення грунтозабірника у грунті при різних початкових положеннях фіксатора; на фіг.4 - приклад реалізації пропозиції. На фіг. І показане положення у кінці видобування з однієї установки, коли обмежувач заглиблення установлений далі ніж на оптимальній відстані від сопла І др моменту вступу у грунтозабірник підстилаючих порід над ним залишився не вибраний шар корисної копалини. На фіг.2 наведене положення у кінці видобування, коли обмежувач встановлено ближче оптимального положення І до моменту вступу у сопло вскришної породи під грунтозабірником опинився шар невибраної корисної копалини. На фіг. 3 показане положення в кінці видобування, коли обмежувач установлено оптимально та шар КК вибраний повністю. Із приведеного виникає вимога до технічних засобів для реалізації способу: грунтозабірник повинен бути обладнаний обмежувачем заглиблення, який забезпечує можливість його фіксації відносно поверхні вскришних порід, спосіб об'єднання обмежувача з грунтозабірником повинен забезпечити можливість оперативної зміни їх відносного положення, для визначення кінця роботи з однієї установки пристрій повинен бути обладнаний засобами для визначення складу пульпи. Приведені вимоги можуть бути реалізовані різними, технічними рішеннями з урахуванням конкретних умов. Наприклад, для забезпечення фіксації обмежувача на покриваючих породах, які мають достатню несучу здатність, можливо використання конструкції у вигляді - плоскої поверхні (тарілка). Для мулів з малою несучою здатністю доцільне використання об'ємної конструкції з забезпеченням середньої густини цієї конструкції, більшої ніж густина води, але меншої ніж густина мулів для забезпечення її плавучості у мулі. Враховуючи це нижче приводиться принциповий опис пристрою для деяких умов. На фіг.4 приведений приклад схеми пристрою для реалізації способу, який пропонується. Грунтозабірник 1 має обмежувач заглиблення у грунт 2, який установлено на циліндричній поверхні грунтозабірника, яка служить напрявляючою для обмежувача, та втулки З, в який з мржливістю обертання закріплений гвинт 4. Гвинт 4 проходить через гайку 5, нерухомо закріплену в обмежувачі 2. До грунтозабірника підводиться технологічна вода по трубопроводу 6 та відводиться пульпа по трубопроводу 7, грунтозабірник зв'язаний з судном гнучкими трубопроводами та канатом 8. Працює пристрій слідуючим чином. Після визначення оптимального за вимогами видобування положення обмежувача, він установлюється у задане положення гвинтом 4. Після цього грумтозабірник опускається на грунт, подається вода І грунтозабірник забурюється до опускання на грунт обмежувача, канат підвіски грунтозабірника послаблюється та залишається у такому стані до момента підйому грунтозабірника. Здійснюється відкачка пульпи з КК Із шару грунту до моменту зміни складу пульпи, що визначає повну відробку шару КК у даному положенні. Після .цього грунтозабірник переставляється в нове положення та цикл повторюється. Основними перевагами запропонованого рішення є: повна відробка шару КК без регулювання положення грунтозабірника у процесі видобування, мінімальне зубожіння КК.