[发明专利]海洋砂矿无贫损开采的一种隔离方法

说明书

技术领域

本发明属海洋采矿技术领域

背景技术

现行海洋砂矿的采矿方法一般是：采砂船开采、船上粗选、海中抛尾；但由于潮汐海流和风浪海流作用，原矿砂和尾矿砂会很快混掺，无法形成隔离采矿沟，由此造成损失和贫化；本发明目的是：通过设置一种随行式采矿隔离支架，使原矿砂和尾矿砂完全隔离，实现无贫化、无损失开采。

发明内容

本发明的随行式采矿隔离支架由刚性固定组件和柔性绑扎组件两部分组成；刚性固定组件有：结构梁3、立柱4、挡砂背板5、斜撑11、滑动底梁12、加强撑13；其中抛尾端的挡砂背板用于支挡尾矿砂，防止贫化，回采端的挡砂背板用于遮护原矿砂，防止扩散损失；刚性固定组件可做成一体式或分件式现场组装；每段长度不限，多段铰接，组成适应回采工作线长度的隔离屏障；柔性绑扎组件主要是在支架两端绑扎浮子；浮子的作用一是调节支架的水下浮重量，二是能使支架漂浮，便于转移；浮子用钢、塑管或其他材料制作，浮子上部设进排气管，下部设进排水管，压气则排出浮子腔内的水体，压水则排出浮子腔内的空气，以此调节浮力；当两个浮子毗邻时，可设置连通管使二者空腔联通，减少每个浮子都要设置气、水管的麻烦；支架随行滑动的力学原理是：抛尾端挡砂背板的尾砂侧压侧压推动支架滑动的水平力是F＝P.cos(δ+ε)，对支架的倾倒力矩是支架抗倾倒力矩是M2＝G_f.L₁+P.sin(δ+ε).L₂，支架抗滑动阻力N＝[G_f+P.sin(δ+ε)].ξ；上述式中，尾砂的浮容重γ和内摩擦角是不可变的，但是，尾砂堆积高度h、挡砂背板与铅垂线的偏角ε(挡砂面上仰为正值，下俯为负值)、挡砂背板与尾砂的摩擦角δ、支架的浮重量G_f、支架浮重量的抗倾倒力臂L₁、侧压作用点的力臂L₂、滑动底梁摩擦系数ξ等七个参数是可变的；如：改变前后挡砂背板间的距离可以改变L₁、L₂，改变支架构件和浮子的材质、断面可以改变G_f，改变滑动底梁底面的材质、形状可以改变ξ，改变抛尾区挡砂背板的倾斜度和表面光滑度可以改变ε和δ，尾砂堆积高度h由矿体厚度设定；通过调节七个可变参数，使隔离支架达到这样的效果：抛尾区尾砂堆积到某设定高度h时，F＞N，支架向回采方向滑动，但始终保持M2＞M1，支架不会倾翻；若矿砂层较薄，尾砂的水平推力F不足时，可在滑动底梁上增设滚轮，变滑动为滚动，以减少移动阻力N；这样，在支架一侧回采，另一侧抛尾，支架在抛尾区的尾砂侧压作用下，自动跟随回采工作面移动，从而实现原矿砂和尾矿砂隔离，降低或完全消除损失、贫化。

说明书附图说明：

图1是采矿隔离支架示意图，图中标注符号意义如下：

1——抛尾区，2——尾砂侧压线，3——结构梁，4——立柱，

5——挡砂背板，6——进排气管，7——浮子，8——连通管，

9——进排水管，10——绑扎绳，11——斜撑，12——滑动底梁，

13——加强撑，14——回采方向线，15——回采工作面。

(以下空白)