Способ гидравлической добычи полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидравлической добыче, скважинном гидравлическом опробовании и других методах геотехнологии. Сущность изобретения: при гидравлической добыче брекчий из алмазоносных трубок формируют предохранительный целик. Обрушение производят слоями. При этом предварительно в пределах обрушаемых слоев из фланговых скважин выполняют отрезные сегментные щели снизу вверх с увеличением площади их поперечного сечения для формирования слоев одинаковой формы и поперечного сечения. Из центральной скважины по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для подачи воды гидроразрыва, обрушающего слой. Производят также крупнообломочное разрушение брекчий обрушаемого слоя о поверхность пульпы приемной камеры путем поддержания воздушного зазора в последней. Дезинтеграцию осуществляют в динамике погружения разрушенных брекчий и статических условиях магазинирования. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидравлической добыче, скважинном гидравлическом опробовании и других методах геотехнологии.

Известен способ гидроотбойки пород при их извлечении из подземных формаций, включающий вскрытие продуктивного пласта скважинами и подземными горными выработками, формирование приемной камеры, обрушение полезного ископаемого в приемную камеру, дезинтеграцию полезного ископаемого и выдачу образованной гидросмеси на поверхность [1] Недостатками способа являются значительные энергозатраты на обрушение слоя за счет проходки секторообразных прорезей, а также дезинтеграцию брекчий газожидкостной струей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие рудного тела центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение полезного ископаемого, его магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность [2] Недостатком способа является низкая эффективность дезинтеграции полезного ископаемого при его обрушении за счет ограниченной мощности продуктивного пласта.

В основу изобретения поставлена задача создать способ гидравлической добычи полезных ископаемых с высокой эффективностью промышленного использования за счет повышения эффективности гидроотбойки, снижения энергозатрат на обрушение и дезинтеграцию брекчий.

Поставленная задача достигается тем, что способ гидравлической добычи полезных ископаемых включает вскрытие рудного тела центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение полезного ископаемого, его магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность.

При гидравлической добыче брекчий из алмазоносных трубок формируют предохранительный целик. Обрушение брекчий производят слоями. Предварительно в пределах обрушаемых слоев из фланговых скважин выполняют отрезные сегментные щели снизу вверх с увеличением площади их поперечного сечения для формирования слоев одинаковой формы и поперечного сечения. Из центральной скважины по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для подачи воды гидроразрыва, обрушающего слой.

Производят крупнообломочное разрушение брекчий обрушаемого слоя о поверхность пульпы приемной камеры путем поддержания воздушного зазора в последней. Дезинтеграцию осуществляют в динамике погружения разрушенных брекчий и статических условиях магазинирования.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь, с достигаемым технологическим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ гидравлической добычи полезных ископаемых с высокой эффективностью промышленного использования за счет повышения эффективности гидроотбойки, снижении затрат на обрушение и дезинтеграцию брекчий. Следовательно, изобретение соответствует изобретательскому уровню, так как явным образом не следует из существующего уровня используемых технологий на данном этапе.

На фиг. 1 показана схема вскрытия трубки; на фиг.2 последовательность процессов по обрушению слоя; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2.

Способ поясняется на примере разработки алмазоносных трубок, сложенных ксенотуфобрекчиями, которые склонны к произвольной дезинтеграции.

Вскрытие трубки 1 производят системой подземных горных выработок. Орт 2 подсекает трубку на горизонте выпуска. Из орта проходят приемную камеру 3 с наклонным искусственным днищем 4, которое выполняют из металла, бетона или других материалов. Одновременно с дневной поверхности в центре трубки 1 проходят центральную скважину 5, которую обсаживают колонной труб 6. Затрубное пространство колонны 6 в пределах налегающих пород 7 и мощности предохранительного целика 8 цементируют. Устье колонны 6 снабжают превентором 9, а нижнюю торцевую часть ее соединяют с насосом 10. Насос связан с обогатительной фабрикой, расположенной на дневной поверхности. В колонне 6 в непосредственной близости от искусственного днища 4 нарезают приемные окна 11. По границе искусственного днища 4 располагают забои вертикальных фланговых скважин 12, которые обсаживают в пределах мощности налегающих пород 7 и предохранительного целика 8 с цементацией затрубного пространства. Скважины 12 оборудуют добычными гидромониторами 13.

Этаж, подлежащий отработке, разбивают на слои 14-18. На границе контакта смежных слоев 14 и 15 проходят из обсадной колонны 6 куст наклонных скважин 19, забои которых располагают от скважин 12 на расстояниях, равных мощности обрушаемого слоя 14. Куст наклонных скважин 20 располагают на границе контакта слоя 18 и предохранительного целика 8.

Обрушение слоев 14-18 производят по направлению от горизонта выпуска к предохранительному целику 8. Для этого добычными гидромониторами 13 с использованием водо-воздушного рабочего агента нарезают вертикальные отрезные щели 21, имеющие в сечении форму сегмента. Щели 21 нарезают снизу вверх в пределах слоев 14-18, увеличивая при этом площади их поперечных сечений в пределах высоты этажа. Такая закономерность необходима для формирования обрушаемых слоев 14-18, приближающихся по форме к цилиндрам с одинаковыми поперечными сечениями для предупреждения их зависания в выемочной камере 22, сечение которой уменьшается к горизонту выпуска, повторяя форму трубки 1. Боковая поверхность выемочной камеры 22 ограничена вмещающими породами 23, представленными плотными песчаниками, не поддающимися гидромониторному разрушению. Вследствие этого после проходки щелей 21 поверхность вмещающих пород 23 имеет выступы, которые могут привести к расклиниванию обрушаемых слоев 14-18 при их падении.

После проходки отрезных щелей 21 и установки герметичной пробки 24 ниже и в непосредственной близости устьев кустов наклонных скважин, например куста 20, от цементировочного агрегата через превентор во внутреннюю полость колонны 6, а затем и в полость скважин куста подают воду под высоким давлением, которая обрушает слой 18. Масса обрушаемых слоев значительная и имеет огромный запас потенциальной энергии, которая возрастает в зависимости от высоты расположения слоя над поверхностью искусственного днища 4. Последствия указанной закономерности могут привести к разрушению искусственного днища 4.

Для этого процесс обрушения делают управляемым. При обрушении слоя 14 приемную камеру 3 заполняют водой, которая не оказывает противодавления на воду, подаваемую в скважину куста 19, так как обеспечивается гидравлическая связь с атмосферой через скважины 12. Из обрушенных брекчий слоя 14, на искусственном днище 4 выемочной камеры 22 формируют магазин 25 в водной среде, в котором происходит произвольная дезинтеграция брекчий в статических условиях. При обрушении 15 и последующих слоев в выемочной камере 22 оставляют воздушный зазор 26 между пульпой и основанием обрушаемого слоя для максимального использования кинетической энергии падения обрушенного слоя с целью крупнообломочного разрушения его при ударе о поверхность пульпы. Высоту воздушного зазора 26 регулируют выдачей пульпы насосом 9 при его увеличении и подачей воды в камеру 22 через насадки добычных гидромониторов 13 при его уменьшении. Это вызвано необходимостью сокращения последствий гидравлических ударов, которые могут привести к снижению несущей способности предохранительного целика 8 и разрушению днища 4. Кроме того, образованный при ударе крупнообломочный материал при погружении в пульпу разрушается от соприкосновения друг с другом со стенками выемочной камеры. После полной дезинтеграции брекчий в магазине 25 насосом 10 производят выдачу пульпы на обогатительную фабрику, а выработанное пространство камеры закладывают.

Использование изобретения позволяет вовлечь в эксплуатацию алмазоносные трубки с высокой эффективностью при минимальном эколого-экономическом ущербе.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий вскрытие рудного тела центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение полезного ископаемого, его магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность, отличающийся тем, что при гидравлической добыче брекчий из алмазоносных трубок формируют предохранительный целик, обрушение производят слоями, при этом предварительно в пределах обрушаемых слоев из фланговых скважин выполняют отрезные сегментные щели снизу вверх с увеличением площади их поперечного сечения для формирования слоев одинаковой формы и поперечного сечения, а из центральной скважины по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для подачи воды гидроразрыва, обрушающего слой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят крупнообломочное разрушение брекчий обрушаемого слоя о поверхность пульпы приемной камеры путем поддержания воздушного зазора в последней, а дезинтеграцию осуществляют в динамике погружения разрушенных брекчий и статических условий магазинирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3