1.一種深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,包括:擴展作業(yè)裝置、礦石顆粒提升系統(tǒng)和至少一口工藝井;所述擴展作業(yè)裝置包括擴展采掘裝置和/或擴展采集裝置;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括牽引裝置;
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展機構(gòu)包括擴展臂和控制機構(gòu),所述控制機構(gòu)用于驅(qū)動擴展臂遠離或者靠近所述設(shè)備通道井的軸線;
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置至少能使所述破碎總成擴展距離大于所述設(shè)備通道井半徑的3倍;
5.一種深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,包括:擴展作業(yè)裝置、礦石顆粒提升系統(tǒng)和至少一口工藝井;所述擴展作業(yè)裝置包括擴展采掘裝置和/或擴展采集裝置;
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述工藝井井口位于地表或海上平臺;
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述硐室和所述工藝井內(nèi)灌注有密度在0.8-2.4g/cm3的液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置還包括:
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,至少一個所述工藝井為設(shè)備通道井;
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展總成包括擴展臂和控制機構(gòu),所述控制機構(gòu)用于驅(qū)動擴展臂遠離或者靠近所述通道井的軸線;
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置還包括設(shè)備本體,所述擴展臂安裝于所述設(shè)備本體,所述破碎總成安裝于所述擴展臂,所述控制機構(gòu)設(shè)置于所述設(shè)備本體和所述擴展臂之間,所述控制機構(gòu)用于驅(qū)動所述擴展臂實現(xiàn)擴展,所述擴展臂能夠帶動所述破碎總成相對所述設(shè)備本體活動。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置包括采用鉸接結(jié)構(gòu)連接的擴展作業(yè)裝置,或,采用插接機構(gòu)插接拼裝的擴展作業(yè)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置包括設(shè)備本體,所述設(shè)備本體包括相互鉸接連接的若干節(jié),各節(jié)間設(shè)置有可控的鉸接結(jié)構(gòu)和/或可自由活動的鉸接結(jié)構(gòu);所述設(shè)備本體上設(shè)置有行進總成。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置包括設(shè)備本體與擴展采掘范圍的擴展總成,所述擴展總成包括擴展臂和控制機構(gòu),所述擴展臂的一端與所述設(shè)備本體連接,所述擴展臂的前部或側(cè)部設(shè)置有破碎總成;所述控制機構(gòu)包括用于可控地執(zhí)行偏向動作的電驅(qū)動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器或氣動執(zhí)行器;
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括與所述工藝井連通的若干條分支井;
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述破碎總成設(shè)置于擴展總成上,所述擴展總成上還設(shè)有驅(qū)使所述擴展臂活動的至少兩個控制機構(gòu)或雙自由度控制機構(gòu),所述破碎總成設(shè)置于所述擴展臂的前部或側(cè)部,所述擴展臂在所述控制機構(gòu)的作用下沿垂直于所述分支井軸線的方向相對移動,以驅(qū)動所述破碎總成精確破碎所述分支井周圍的礦石。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置包括以旋轉(zhuǎn)切削形式進行采掘的采掘總成,所述擴展總成或所述側(cè)向延伸段內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的傳動軸或可傳動的鏈條。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于中,所述擴展臂與所述側(cè)向延伸段的連接處設(shè)置有固定裝置或支撐裝置,用于為擴展臂提供固定支撐。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展總成包括多個鉸接結(jié)構(gòu)連接而成的短節(jié),所述鉸接結(jié)構(gòu)處設(shè)置有角度鎖定機構(gòu);所述角度鎖定機構(gòu)能鎖定所述鉸接結(jié)構(gòu),以保持所述擴展臂的臂形穩(wěn)定。
20.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或8所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置包括所述擴展采集裝置,所述擴展采集裝置包括擴展采集總成、控制機構(gòu)和采集臂,所述擴展采集總成安裝于所述采集臂,所述控制機構(gòu)用于驅(qū)動所述采集臂實現(xiàn)擴展;
21.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或8所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置包括所述擴展采集裝置,所述擴展采集裝置包括擴展采集總成、控制機構(gòu)和擴展總成,所述擴展采集總成安裝于所述擴展總成端部,所述控制機構(gòu)用于驅(qū)動所述擴展總成實現(xiàn)擴展;
22.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或8所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置為擴展采集裝置,所述擴展采集裝置包括能驅(qū)動其在所述工藝井內(nèi)移動的行進總成,或者,所述擴展采集裝置包括能驅(qū)動所述擴展采集裝置在所述工藝井內(nèi)移動的行進裝置;
23.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或8所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述礦石顆粒提升系統(tǒng)包括再破碎裝置,礦石顆粒被所述再破碎裝置破碎后輸向所述返排通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述再破碎裝置包括破碎部、殼體和驅(qū)動機構(gòu);所述破碎部為鄂、棒、輥輪、錐體或碎石轉(zhuǎn)子,所述殼體的外直徑小于2米并能夠通過所述工藝井,所述驅(qū)動機構(gòu)為電動馬達、液壓馬達或氣馬達。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述殼體包括輸入端和輸出端,所述殼體的入口端與所述硐室連通,所述輸出端與所述返排通道連通;所述破碎部設(shè)置于所述殼體內(nèi);
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述再破碎裝置設(shè)置于所述返排通道的前端部,且所述再破碎裝置的出口端與所述返排通道密封連接;
27.根據(jù)權(quán)利要求10、14或15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,沿所述擴展臂安裝有至少兩個破碎總成:所述兩個破碎總成設(shè)置于擴展臂的不同位置,用于增加所述擴展臂的破碎范圍,使擴展臂上更廣泛的范圍具有破碎能力,便于硐室的擴大;或者,所述至少兩個破碎總成為至少兩個掘進頭,所述兩個掘進頭沿同軸設(shè)置,且旋轉(zhuǎn)方向相反。
28.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括至少一臺所述擴展采掘裝置以及至少一臺輔助采掘裝置;所述輔助采掘裝置包括原位初級破碎裝置、原位次級破碎裝置,所述擴展采掘裝置也可配置為輔助采掘裝置;
29.根據(jù)權(quán)利要求9、14、15或28所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括用于預(yù)先破碎巖石的原位初級破碎裝置,所述擴展采掘裝置用于對所述原位初級破裝置破碎的巖石進行二次破碎使其達到可以輸送的塊度;所述原位初級破碎裝置包括能驅(qū)動其在所述工藝井內(nèi)移動的行進總成,或者,所述原位初級破碎裝置包括能驅(qū)動其在所述工藝井內(nèi)移動的行進裝置,或者,所述原位初級破碎裝置連接于管柱前端;所述原位初級破碎裝置能在所述行進總成、所述行進裝置或所述管柱的驅(qū)動下沿所述工藝井移動并與所述擴展采掘裝置協(xié)同作業(yè);
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系還包括具有垂直深度段和水平位移段的工藝井系統(tǒng),所述工藝井系統(tǒng)包括主工藝井和多支輔工藝井,所述輔工藝井與所述主工藝井連通;所述原位初級破碎裝置設(shè)置于所述輔工藝井中,所述原位初級破碎裝置用于根據(jù)所述輔工藝井的延伸軌跡破碎礦石或致裂礦石,以形成可控形態(tài)的所述硐室。
31.根據(jù)權(quán)利要求9、14、15或28所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括原位次級破碎裝置;所述原位次級破碎裝置包括能驅(qū)動其在所述工藝井內(nèi)移動的行進總成,或者,所述原位次級破碎裝置包括能驅(qū)動其在所述工藝井內(nèi)移動的行進裝置,或者,所述原位次級破碎裝置連接于管柱前端;所述原位次級破碎裝置能在所述行進總成、所述行進裝置或所述管柱的驅(qū)動下沿所述工藝井移動并與所述擴展采掘裝置協(xié)同作業(yè);
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括協(xié)同井組,所述協(xié)同井組包括至少兩段相互平行的工藝井段;至少兩段相互平行的所述工藝井段的距離小于30米,且能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同作業(yè);
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于中,所述原位次級破碎裝置包括破碎總成和動力總成,所述原位次級破碎裝置還包括固定裝置或支撐裝置,所述破碎總成為鉸刀總成、鄂破總成或沖擊破碎總成;
34.根據(jù)權(quán)利要求9、14、15或28所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括至少兩臺擴展采掘裝置,兩臺所述擴展采掘裝置能在行進總成、行進裝置或管柱的驅(qū)動下沿其所在的所述工藝井移動并與所述擴展采掘裝置協(xié)同作業(yè);或,兩臺所述擴展采掘裝置同時或先后位于同一所述硐室內(nèi)協(xié)同作業(yè)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括設(shè)備間通訊裝置,所述設(shè)備間通訊裝置用于至少兩套所述擴展采掘裝置之間的通訊;
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括設(shè)備間定位裝置,所述設(shè)備間定位裝置用于確定所述至少兩套擴展采掘裝置之間的空間位置關(guān)系。
37.根據(jù)權(quán)利要求5、6、9、14或15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置還包括三維延伸機構(gòu)和用于阻礙所述三維延伸機構(gòu)傾倒或翻滾的固定裝置和/或鎖定裝置,
38.根據(jù)權(quán)利要求5、6、9、14或15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置還包括設(shè)備本體、用于支撐及防止設(shè)備傾覆的支撐裝置,所述支撐裝置能在硐室內(nèi)伸展,用于支撐所述擴展作業(yè)裝置防止其傾覆;
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展作業(yè)裝置包括行進模塊,所述行進模塊為所述擴展作業(yè)裝置的設(shè)備本體的組成部分,或所述行進模塊為與所述擴展作業(yè)裝置的設(shè)備本體可解脫地連接的獨立模塊;
40.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括牽引裝置,所述牽引裝置與所述擴展采掘裝置連接,所述牽引裝置包括牽引纜、鎖具、牽引管柱、返排管道或牽引桿。
41.根據(jù)權(quán)利要求5、6、9、14或15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置還包括動力線路;
42.根據(jù)權(quán)利要求10、14或15所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展采掘裝置至少能使所述破碎總成擴展距離大于所述工藝井的半徑的3倍;
43.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括位于井外的控制終端以及用于實現(xiàn)通訊的無線通訊裝置或通訊線路,
44.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述礦石顆粒提升系統(tǒng)具有礦石顆粒吸入口,所述礦石顆粒吸入口位于所述擴展采掘裝置的前方、側(cè)方或下部。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述礦石顆粒提升系統(tǒng)還包括礦石顆粒篩,所述礦石顆粒篩設(shè)置于所述返排通道的入口端或者所述礦石顆粒篩設(shè)置于所述硐室與所述返排通道的連通路徑上,所述礦石顆粒篩用于篩出所述礦石顆粒提升系統(tǒng)能輸送的礦石顆粒;
46.根據(jù)權(quán)利要求10所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述破碎總成內(nèi)部設(shè)置有流道,所述流道的端口用于向所述擴展采掘裝置或者所述破碎總成附近的巖石噴射流體;
47.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述礦石顆粒提升系統(tǒng)為泵送提升系統(tǒng),所述泵送提升系統(tǒng)還包括設(shè)置于井下的礦石顆粒泵,所述礦石顆粒泵位于所述返排通道的中部或下部,所述礦石顆粒泵的外直徑小于所述工藝井的內(nèi)直徑。
48.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述礦石顆粒提升系統(tǒng)為泵送提升系統(tǒng),所述礦石顆粒提升系統(tǒng)包括返排通道和礦石顆粒泵,所述礦石顆粒泵安裝于所述擴展采掘裝置,所述礦石顆粒泵與所述返排通道連接;
49.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)包括至少兩口工藝井,
50.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7或49所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,至少一所述工藝井作為設(shè)備通道井,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)及采礦方法包括:
51.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)還包括擴展充填裝置,用于沿所述工藝井實現(xiàn)采掘空間和充填空間的隔離便于充填;
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展充填裝置包括設(shè)備本體、驅(qū)動機構(gòu)和柔性隔擋總成;所述柔性隔擋總成具體包括傘狀隔擋總成或囊狀隔擋總成;
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng),其特征在于,所述擴展充填裝置還包括充填篩,所述充填篩的流入端和流出端分別連通所述柔性隔擋總成的兩側(cè)。
54.一種深部地層充液井硐可控形態(tài)采礦方法,其采用權(quán)利要求6中所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)實施,其特征在于,所述采礦方法包括如下步驟:
55.一種深部地層充液井硐可控形態(tài)采礦方法,其采用權(quán)利要求6中所述的深部地層充液井硐可控形態(tài)采掘系統(tǒng)實施,其特征在于,所述采礦方法包括如下步驟: