Способ возведения предохранительного целика

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке алмазоносных трубок, мощных пластовых месторождений, а также при сооружении подземных полостей многоцелевого назначения. Сущность изобретения: при формировании предохранительного целика над алмазоносной трубкой добычную скважину проходят по вертикальной оси трубки. Дополнительные скважины проходят наклонными, радиально направленными к забою добычной вертикальной скважины. За пределами контура возводимого предохранительного целика проходят периферийные скважины. Из вертикальной скважины у контакта кровли формируют приемную камеру. В качестве арматуры используют канат, петлю которого опускают по одной из наклонных скважин в приемную камеру и поднимают на поверхность через диаметрально противоположную скважину с переброской петли и наматыванием каната на обсадную колонну периферийной скважины, используемую в качестве якоря. После этого захватывают канат в приемной камере одновременно из двух скважин, смежных со скважиной, оборудованной канатом, и оборудуют последние подъемом и креплением каната на якорях. Оборудование скважин завершают в двух скважинах, смежных со скважиной, в которую опущен канат. 5 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке алмазоносных трубок, мощных пластовых месторождений, а также при сооружении подземных полостей многоцелевого назначения.

Известен способ сооружения геотехнологических скважин, включающий бурение скважин с дневной поверхности, проходку из скважин полостей, заполнение полостей твердеющим материалом и последующую выемку полезного ископаемого под образованным целиком [1] К недостаткам способа необходимо отнести низкую его эффективность вследствие значительных потерь полезного ископаемого в целиках, вызванных ограниченными размерами предохранительного целика.

Наиболее близким к предлагаемому является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий проходку в кровле рудного тела добычной и дополнительных скважин, с размещением в последних арматуры и твердеющего раствора [2] Недостатком способа следует считать ограниченную область его промышленного использования, вызванную необходимостью формирования в кровле каждой из выемочных камер предохранительного целика, что снижает эффективность способа. Кроме того, неизбежное обрушение выработанного пространства ведет к значительному эколого-экономическому ущербу, наносимому окружающей среде.

В основу изобретения поставлена задача создать способ возведения предохранительного целика, промышленное использование которого позволит повысить эффективность разработки трубок за счет снижения потерь полезного ископаемого в целиках многоцелевого назначения, а также эколого-экономические последствия добычи.

Поставленная задача решается тем, что способ возведения предохранительного целика включает проходку в кровле рудного тела добычной и дополнительных скважин с размещением в последних арматуры и твердеющего раствора.

При формировании целика над алмазоносной трубкой добычную скважину проходят по вертикальной оси трубки. Дополнительные скважины проходят наклонными радиально направленными к забою добычной вертикальной скважины. За пределами контура возводимого предохранительного целика проходят периферийные скважины с размещением проекции их осей на проекциях осей наклонных скважин с установкой обсадных колонн. Из вертикальной скважины у контакта кровли формируют приемную камеру и размещают в ней телевизионную камеру. В качестве арматуры используют канат, петлю которого опускают по одной из наклонных скважин в приемную камеру и поднимают на поверхность через диаметрально противоположную скважину с переброской петли и наматыванием каната на обсадную колонну периферийной скважины, используемую в качестве якоря. После этого захватывают канат в приемной камере одновременно из двух скважин, смежных со скважиной, оборудованной канатом, и оборудуют последние подъемом и креплением каната на якорях. Оборудование скважин завершают в двух скважинах, смежных со скважиной в которую опущен канат.

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 возведения предохранительного целика, промышленное использование которого позволит повысить эффективность разработки трубок за счет снижения потерь полезного ископаемого в целиках многоцелевого назначения, а также эколого-экономические последствия добычи.

На фиг.1 и 2 показана схема расположения технологических скважин для осуществления способа в резрезе и в плане, соответственно; на фиг.3 последовательность оборудования скважин канатами; на фиг.4 процесс крепления канатов на якорях; на фиг.5 предохранительный целик в разрезе.

Изобретение рассматривается на примере возведения предохранительного целика в налегающих породах, представленных рыхлыми песчаными отложениями.

Способ осуществляют следующим образом. С дневной поверхности на продолжении центральной оси 1 трубки 2 проходят добычную вертикальную скважину 3 с расположением ее забоя в плоскости контакта кратерной части трубки с налегающими породами 4. Скважину 3 обсаживают с цементацией затрубного пространства, причем башмак обсадной колонны устанавливают к кровле приемной камеры 5. Камеру 5 проходят с помощью агрегата скважинной гидродобычи 6, снабженного гидромониторной насадкой и гидроэлеватором. Затем осуществляют бурение дополнительных наклонных скважин 7-18, радиально направленных к забою скважины 3. Диаметр приемной камеры 5 устанавливают из условия сбойки ее днища с забоями наклонных скважин. Скважины 7-18 обсаживают с цементацией затрубного пространства. На продолжении проекций осей 19 скважин 7-18 на горизонтальную плоскость бурят периферийные скважины 20-31, которые располагают за пределами контура предохранительного целика 32. После обсадки скважин 20-31, цементации затрубного пространства и внутренних полостей колонн последние выполняют функции якорей. По завершении проходки приемной камеры 5 агрегат 6 извлекают из скважины 3.

Перед началом формирования предохранительного целика 32 в скважине 3 на уровне кровли камеры 5 устанавливают телевизионную камеру 33 с возможностью визуального обзора днища камеры и отображения изображения на экране дисплея. Затем в устье обсадной колонны одной из скважин, например 7, опускают петлю 34 и доставляют ее в приемную камеру 5 вилкой, закрепленной на нижнем торце насосно-компрессорных труб (НКТ). С использованием изображения на экране дисплея, осуществляют согласованные действия по захвату петли каната 34 в приемной камере 5 с помощью вилки с ершами, установленной на НКТ, причем НКТ помещают в диаметрально противоположной скважине 13. Петлю каната 34 поднимают на поверхность и перебрасывают через якорь, размещенный в скважине 26, при этом одну из нитей каната наматывают на обсадную колонну якоря с возможностью создания некоторого запаса каната для дальнейшей его запасовки в элементах талрепа, а также его свободного расположения на днище приемной камеры 5 при сматывании с якоря. После этого из скважин 12 и 14, смежных со скважиной 13, осуществляют одновременный захват каната 34, производя согласованные действия с использованием экрана дисплея, подъем каната на поверхность и его крепление на якорях 25 и 27. Аналогичными приемами осуществляют захват и подъем каната через скважины 11 и 15, 10 и 16, 9 и 17, 8 и 18 с креплением его на якорях, размещенных в скважинах 24 и 28, 23 и 29, 22 и 30, 21 и 31, соответственно. Процесс оборудования скважин канатами завершают в скважинах 8 и 18, смежных к скважине 7, в которую опущен канат. Количество наклонных скважин 7-18, а также якорей, размещенных в скважинах 20-31, регламентируется диаметром трубки 2 и устанавливается расчетом на стадии проектирования рудника. Диаметры обсадных колонн скважин 7-18 устанавливают в зависимости от диаметра каната 34 из условия прохода петли последнего по внутренним полостям колонн. Диаметр каната выбирают по условиям прочности с возможностью воспринимать часть нагрузки на целик 32, создаваемой налегающими породами 4. Затем устьевые обрезки обсадных колонн, размещенных в скважинах 20-31, оборудуют муфтами 35 с пазами, в которые помещают канат 34. Одну из нитей каната разрезают и запасовывают в элементы талрепа 36. Свободную часть каната 34, освободившуюся при сматывании его с якоря, опускают в камеру 5 с образованием петли, произвольно ориентированной в пределах контуров последней. Аналогичные операции повторяют на всех якорях. Из скважины 3 извлекают телевизионную камеру 33 и через ее внутреннюю полость заливают твердеющий раствор в приемную камеру 5. Одновременно твердеющий раствор заливают через устья наклонных скважин 7-18. Раствором заполняют как камеру 5, так и скважины 3 и 7-18 на всю длину. После схватывания раствора канатная арматура предохранительного целика 32 будет конструктивно оформлена.

На заключительной стадии с дневной поверхности бурят вертикальные скважины 37 в пределах контура основания целика 32 с обсадкой и цементацией затрубного пространства до поверхности свода естественного равновесия 38. Забои скважин 37 располагают в плоскости контакта налегающих пород 4 с кратерной частью трубки 2 и вмещающими породами 39. Устья скважин 37 оборудуют превенторами, через которые во вмещающие породы инъектируют связующий материал, например, цементное молоко, синтетические смолы. Таким образом, породы в пределах свода естественного равновесия упрочняют, тем самым увеличивают несущую способность целика 32. Связующий материал выбирают по прочностным характеристикам из условия расположения поверхности свода 38 ниже границы растительного слоя 40. Кроме того, связующий материал должен обладать хорошими адгезионными свойствами для создания требуемого сцепления с вмещающими породами 39 во избежание прорыва грунтовых вод в выработанное пространство трубки 2.

После создания предохранительного целика трубку 2 отрабатывают методами геотехнологии на полную мощность. С развитием горного давления во времени, нагрузка на целик 32 возрастает. Для поддержания несущей способности целика производят натяжение каналов 34 с помощью талрепов 36. Требуемую величину натяжения создают по показаниям датчиков, которые располагают на одной из нитей каната 34. После завершения очистных работ выработанное пространство трубки 2 заполняют твердеющим материалом и производят демонтаж талрепов 36. Таким образом, дневная поверхность сохраняется ненарушенной.

Использование изобретения позволит разрабатывать трубки с высокой эффективностью за счет снижения потерь полезного ископаемого в целиках с незначительными эколого-экономическими последствиями добычи.

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО ЦЕЛИКА, включающий проходку в кровле рудного тела добычной и дополнительной скважин с размещением в последних арматуры и твердеющего раствора, отличающийся тем, что при формировании целика над алмазоносной трубкой добычную скважину проходят по вертикальной оси трубки, а дополнительные наклонными, радиально направленными к забою добычной вертикальной скважины, за пределами контура возводимого предохранительного целика проходят периферийные скважины с установкой в них якорей в виде обсадных колонн и размещением проекций их осей на проекциях осей наклонных скважин, из вертикальной скважины у контакта кровли формируют приемную камеру и размещают в ней телевизионную камеру, в качестве арматуры используют канат, петлю которого опускают по одной из наклонных скважин в приемную камеру и поднимают на поверхность через диаметрально противоположную скважину с переброской петли и наматыванием каната на якорь соосной периферийной скважины, после чего захватывают канат в приемной камере одновременно из двух наклонных скважин, смежных с наклонной скважиной, первоначально оборудованной канатом, и оборудуют их подъемом каната на поверхность и креплением его с якорем периферийной скважины, соосной с оборудуемой наклонной скважиной, при этом оборудование скважин завершают в двух наклонных скважинах, смежных с наклонной скважиной, в которую опущен канат.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5