[發明專利]一種深海采礦方法

有效

• 申請號: 202010026448.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111075450B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 胡瓊;鄧立文;余新鵬;陳俊;李真富
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 沈忠華

本發明公開了一種深海采礦方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1，將深海采礦設備下沉至海底采礦區域，步驟S2，將脈沖爆絲組的爆絲單元的窗口至對準爆破區域；步驟S3，強脈沖電源對爆絲單元的爆絲通以強脈沖電流，爆絲單元的爆絲以及爆絲區域的海水瞬間氣化掉，產生沖擊波，通過海水的沖擊破碎巖石。本發明通過產生瞬間高壓，產生沖擊波壓碎礦層，可以通過控制脈沖電壓和電流以控制金屬絲爆炸所產生沖擊波的壓強，以此控制破碎頭來破碎不同厚度的巖石，解決了對于深海復雜海況，礦層分布不均勻的采礦環境的礦層采集和開發。

技術領域

本發明涉及采礦領域，具體涉及一種深海采礦方法。

背景技術

現有采礦車、集礦車的破碎頭多采用機械滾輪，上布置多組尖刺，這樣的破碎頭將礦層從巖層上壓碎并剝離，實現采礦破碎，但這樣的方法存在一些缺陷，當礦層厚度不均勻時，尖刺會按尖刺設計的長度壓碎固定的厚度的礦層和巖層，造成采集到的礦石原料包含較多的巖石，降低了有效輸送率，另一方面，如果遇到過硬的巖層還會損壞機械破碎頭；而且，這樣采集到的礦石一般破碎不均勻，需要在集礦車內再破碎才可進行管道輸送。當集礦車需要在一個礦層分布不均勻的海況下采集巖石時，采集效率低且采集效果不好，無法根據前期采集到的物探數據進行實時調整。尤其是開采深海富鈷結殼厚5～6厘米，平均2厘米左右，厚者可達10～15厘米，這樣的較薄的礦層通常分布厚度不均勻，采用傳統的機械尖刺的開采方法開采效果不好，甚至難以開發。現有集礦車的機械破碎頭比較笨重且需要額外的再破碎裝置以及更復雜的采集裝置。

電水錘技術又稱液電效應，近年來電水錘技術也在逐步實驗性地應用于海中勘探領域和礦石破碎，其原理是脈沖發生器將電能變成應力沖擊波,它通過液體介質傳播到海底礦石上，造成礦床巖石的分裂或破碎。現有的利用電水錘進行深海采礦的設備其采礦工作方法以及設備設計多處于理論階段，尚缺乏整套匹配的設計方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種設計合理的深海采礦方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：

一種深海采礦方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，將深海采礦設備下沉至海底采礦區域，

步驟S2，將脈沖爆絲組的爆絲單元的窗口至對準爆破區域；

步驟S3，強脈沖電源對爆絲單元的爆絲通以強脈沖電流，爆絲單元的爆絲以及爆絲區域的海水瞬間氣化掉，產生沖擊波，通過海水的沖擊破碎巖石；

步驟S4，爆絲單元裝填新的爆絲用于下一次脈沖。

在上述步驟S4過程中，所述爆絲單元裝填新的爆絲包含如下步驟：

步驟S4.1，成卷設置的爆絲末端經由送絲機構向前橫穿爆炸空間；

步驟S4.2，位于爆炸空間兩側的兩個電極分別夾持于爆絲。

進一步，作為優選，步驟S4.1包含如下步驟：

S4.11，送絲機構對向銜接清理機構驅動一銜接管向后伸出并橫穿爆炸空間，

S4.12，爆絲末端經由送絲機構向前橫穿進入銜接管，

S4.13，銜接管向前回縮至初始位置。

進一步，作為優選，步驟S3，包含如下步驟：

S3.1，夾持爆絲單元的爆絲的兩個電極連接至導電檢測單元，用于檢測爆絲是否和兩個電極導通；

S3.2，強脈沖電源對爆絲單元的爆絲通以強脈沖電流。

進一步，作為優選，若干個脈沖爆絲組呈周向等距排布，步驟S2中，若干個脈沖爆絲組同時轉動一定角度，使得若干個脈沖爆絲組可以依次對準爆破區域。