淺海砂礦開采中隔離尾砂的簡易方法
【技術領域】
[0001]本發明屬海洋采礦技術領域。
【背景技術】
[0002]現行淺海砂礦的采礦方法一般是:采砂船開采、船上粗選、海中拋尾；但由于潮汐海流和風浪海流作用，原礦砂和尾礦砂會很快混摻，無法形成隔離溝，由此造成損失和貧化；本發明目的是:通過設置簡易隔離裝置，使原礦砂和尾礦砂相對分離，實現無貧化、無損失開米。
【發明內容】
[0003]通過設置漂浮式隔離裝置和懸浮式隔離裝置的任何一種，實現原礦砂和尾礦砂的隔離，兩種隔離裝置的特征如下:
一、漂浮式隔離裝置如圖1所示，它包括浮伐組件和擋砂板組件兩部分；漂浮式隔離裝置的浮伐組件由對稱的兩幅浮伐組裝而成；每幅浮伐由大浮筒①、小浮筒②、支架③、半圓形套管④組合成剛性體，其中半圓形套管至少有兩個；兩幅浮伐對接后，半圓形套管組合成完整的圓形套管；漂浮式隔離裝置的擋砂板組件由空心軸⑤、擋砂板⑥組合成剛性體，其中空心軸⑤與浮伐組件的套管④一一對應；漂浮式隔離裝置的制作要求是:單幅浮伐大致呈水平漂浮狀態，浮伐組件的凈浮力大于擋砂板組件的浮重量，使漂浮式隔離裝置能漂浮迀移；擋砂板兩端設置柔性墊封堵縫隙和防碰撞，多套漂浮式隔離裝置可鉸接；漂浮式隔離裝置的技術原理是:裝置放置于開采工作面和拋尾區之間，擋砂板組件的空心軸穿插于浮伐組件的套管中只能作直線運動；當尾砂壓迫擋砂板傾斜時，空心軸、套管和支架共同作用，使浮伐組件一側的大浮筒升起而產生重力力矩，使另一側的大浮筒下沉而產生浮力力矩，兩個力矩組合成矯正力矩，該矯正力矩促使擋砂板組件復位成垂立狀態；因此，在矯正力矩適當的情況下，擋砂板組件只能在板面法線方向前后移動而不會傾倒；同時，適當的擋砂板組件浮重量也能穩定浮伐組件的漂移；擋砂板在尾砂推力作用下，隨采礦工作面推進而向前平移，將原礦砂和尾礦砂始終隔離在擋砂板兩側，阻止其混合，起到防治損失貧化的作用；
二，懸浮式隔離裝置如圖2所示，它有擋砂板組件和矯正浮筒組件兩部分；懸浮式隔離裝置的擋砂板組件由擋砂板⑦和連接桿④組成，懸浮式隔離裝置的矯正浮筒組件由矯正浮筒⑥、通水管⑤、通氣管①組成；連接裝置④是固定在矯正浮筒底部和連接桿頂部的一種剛性連接機構，利用連接裝置④，擋砂板組件與矯正浮筒組件連接為一套隔離裝置；懸浮式隔離裝置的技術原理是:矯正浮筒組件的通水管管口和通氣管管口始終位于水面上；當矯正浮筒用通氣管全部充氣時，懸浮式隔離裝置漂浮到水面，可迀移；當矯正浮筒用通水管部分充水時，懸浮式隔離裝置便下沉到海底；由于通水管底口位于矯正浮筒底弧的凹槽中，懸浮式隔離裝置在正常垂立狀態下，充水始終位于矯正浮筒底弧部分，因此，壓氣充氣時能全部排干充水；擋砂板垂立時，矯正浮筒相對于擋砂板海底支點不產生力矩，擋砂板傾斜時，矯正浮筒則產生矯正力矩，使擋砂板恢復直立狀態；所以，懸浮式隔離裝置的作用原理與漂浮式隔離裝置大致相同，差異點是懸浮式隔離裝置工作時沉沒在水下，受海面風浪影響較小。
【附圖說明】
[0004]圖1是漂浮式隔離裝置的橫剖面示意圖，圖中標注符號意義如下:
①一一大浮筒，②一一小浮筒，③一一支架，④一一半圓形套管，⑤一一空心軸，
⑥--擋砂板，⑦--海平面，⑧--原礦砂，⑨--尾礦砂；
圖2是懸浮式隔離裝置的縱剖面和橫剖面示意圖，圖中標注符號意義如下:
①一一通氣管，②一一海平面，③一一連接裝置，④一一連接桿，⑤一一通水管，
⑥——矯正浮筒，⑦——擋砂板，⑧——原礦砂，⑨——尾礦砂。
【具體實施方式】
[0005]漂浮式隔離裝置的使用方法是:將浮伐下放到海中，浮伐是漂浮的；將擋砂板組件懸吊下放到采場的適宜位置，使保持垂立；再將兩幅浮伐的半圓形套管連接、套穿在擋砂板組件的空心軸上，即完成了漂浮式隔離裝置的組裝；可在擋砂板組件的空心軸上設置插銷和插孔，提起擋砂板組件并用插銷固定時，擋砂板組件脫離海底，可隨浮伐組件一起漂浮、迀移，拔除插銷時擋砂板組件又回落到海底執行擋砂功能；擋砂板組件的空心軸上設置的插孔和插銷在附圖中未標示；
懸浮式隔離裝置的使用方法是:將不充水的矯正浮筒組件下放到海中，浮筒組件是漂浮的；將擋砂板組件懸吊到海中，使擋砂板組件的平面與海平面大致持平；用連接裝置將矯正浮筒組件與擋砂板組件連接為一體；撤除懸吊，懸浮式隔離裝置就成為像玩具‘不倒翁’ 一樣的漂浮體，可隨機迀移；對矯正浮筒部分充水，懸浮式隔離裝置則下沉到海底，執行擋砂功能。
【主權項】
1.淺海砂礦開采中隔離尾砂的簡易方法，其技術特征如下: 通過設置漂浮式隔離裝置和懸浮式隔離裝置兩種裝置的任何一種，都可在開采過程中使原礦砂與尾礦砂徹底隔離，實現無貧化開采；兩種裝置有各自特點:漂浮式隔離裝置是浮伐組件漂浮在海面保持矯正力矩，擋砂板組件垂立在原礦砂和尾礦砂之間發揮隔離作用，隨采礦工作面推進，擋砂板跟隨移動，始終將原礦砂和尾礦砂隔離在兩側，實現無貧損開采；懸浮式隔離裝置是矯正浮筒懸浮在水面下保持矯正力矩，擋砂板組件垂立在原礦砂和尾礦砂之間發揮隔離作用，二者差異是懸浮式隔離裝置位于水面之下，受風浪影響較小。
【專利摘要】淺海砂礦開采中隔離尾砂的簡易方法包括漂浮式和懸浮式兩種隔離裝置：1、漂浮式隔離裝置由浮伐組件和擋砂板組件構成；擋砂板傾斜時，浮伐組件產生矯正力矩使擋砂板復位成垂立狀態；隨采礦工作面向前推進，擋砂板跟隨移動，將原礦砂和尾礦砂始終隔離在擋砂板兩側，阻止其混合，起到防治損失與貧化的作用；2、懸浮式隔離裝置由矯正浮筒、擋砂板、連接桿組成剛性體；矯正浮筒部分充水時，裝置下沉到海底，擋砂板發揮隔離作用；擋砂板傾斜時，矯正浮筒能產生矯正力矩，維持其垂立狀態；擋砂板隨采礦工作面推進而跟隨移動，將原礦砂和尾礦砂始終隔離在擋砂板兩側，起到防治損失與貧化的作用。
【IPC分類】E21C50/00
【公開號】CN104895568
【申請號】CN201510200398
【發明人】劉照朗
【申請人】廣東安元礦業勘察設計有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月25日