Способ эксплуатации формации полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидравлической добычи алмазов из подземных формаций. Сущность изобретения при эксплуатации алмазоносных формаций, сложенных брекчиями, обрушение производят слоями в форме кольцевого усеченного конуса, внешнюю поверхность которого формируют проходкой из фланговых скважин отрезной щели в пределах мощности обрушаемого слоя по границе формации. При этом внутреннюю поверхность кольцевого усеченного конуса формируют установкой обсадной колонны в центральной скважине. Из скважины по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для проведения гидроразрыва. Внутри формации по окружности проходят дополнительные скважины и устанавливают в них на уровне границы каждого слоя заглушки для перераспределения энергии гидравлических ударов крупнообломочно разрушаемых обрушаемых слоев при падении в воду. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидравлической добыче алмазов из подземных формаций.

Известен способ гидравлического извлечения материалов из подземных формаций, включающий вскрытие месторождения скважинами и подземными горными выработками, оборудование скважин добычными гидромониторами, обрушение полезного ископаемого с последующей дезинтеграцией и выдачей пульпы на поверхность [1] К недостаткам способа следует отнести значительные энергозатраты на размыв полезного ископаемого в массиве и дезинтеграцию обрушенного полезного ископаемого, а также снижение производительности системы при работе нижнего добычного гидромонитора в режиме встречного забоя.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие формации центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение пород, их магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность [2] Недостатком способа являются значительные энергозатраты на размыв полезного ископаемого, а также низкий уровень дезинтеграции при обрушении полезного ископаемого, ограниченный мощностью пласта.

В основу изобретения поставлена задача создать способ эксплуатации алмазоносных формаций с высокой эффективностью за счет снижения энергозатрат на размыв и улучшение условий дезинтеграции брекчий.

Поставленная задача решается тем, что способ эксплуатации формаций полезных ископаемых включает вскрытие ее центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение пород, их магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность.

При эксплуатации алмазоносных формаций, сложенных брекчиями, обрушение производят слоями в форме кольцевого усеченного конуса, внешнюю поверхность которого формируют проходкой из фланговых скважин отрезной щели в пределах мощности обрушаемого слоя по границе формации. При этом внутреннюю поверхность кольцевого усеченного конуса формируют установкой обсадной колонны в центральной скважине, из которой по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для проведения гидроразрыва.

Внутри формации по окружности проходят дополнительные скважины и устанавливают в них на уровне границы каждого слоя заглушки для перераспределения энергии гидравлических ударов крупнообломочно разрушаемых обрушаемых слоев при падении в воду.

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 эксплуатации формаций полезных ископаемых с высокой эффективностью за счет снижения энергозатрат на размыв и улучшения условий дезинтеграции брекчий. Следовательно, изобретение имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из существующего уровня используемых технологий на данном этапе.

На фиг.1 представлена схема вскрытия и подготовки формации; на фиг.2 последовательность отработки формации; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2; на фиг.4 схема пакерирования скважин.

Способ поясняется на примере разработки алмазоносной трубки 1, сложенной ксенотуфобрекчиями, склонными к произвольной дезинтеграции.

Вскрытие трубки производят системой подземных горных выработок, в том числе ортом 2, который подсекает трубку на горизонте выпуска. Из орта 2 проходят приемную камеру 3, в основании которой устанавливают искусственное днище 4 из металла, бетона или других материалов. Одновременно с дневной поверхности проходят центральную скважину 5 с обсадкой ее колонной труб 6. В обсадной колонне 6 на уровне искусственного днища 4 нарезают приемные окна 7, а нижнюю торцевую ее часть через патрубок 8 соединяют с насосом 9, который в свою очередь посредством трубопровода 10 соединен с обогатительной фабрикой, расположенной на дневной поверхности. Верхнюю торцевую часть колонны 6 снабжают превентором 11. По границе трубки 1 проходят систему фланговых наклонных скважин 12. Забои скважин 12 располагают в кровле приемной камеры 3. Скважины 12 в пределах мощности налегающих пород 13 и предохранительного целика 14 обсаживают с цементацией затрубного пространства. Кроме того, скважины 12 оборудуют добычными гидромониторами 15, насадки которых располагают на уровне кровли приемной камеры 3. В зависимости от площади поперечного сечения трубки 1 по концентричным окружностям проходят скважины 16, верхние торцевые части которых в пределах мощности налегающих пород 13 и предохранительного целика 14 обсаживают с цементацией затрубного пространства с расположением их забоев в кровле приемной камеры 3.

В процесс подготовки трубки 1 к очистной выемке входит разделение этажа на слои 17 и 18, количество которых может быть различным в зависимости от высоты этажа и мощности слоев, что регламентируется степенью крупнообломочного разрушения брекчий за счет энергии гидравлических ударов при обрушении слоев и падении в воду, находящуюся в приемной камере 3. В кровле каждого из слоев 17 и 18 проходят из центральной скважины 5 куст наклонных скважин 19 и 20 без пересечения ими скважин 16 с расположением их забоев на некотором расстоянии от скважин 12. В скважинах 16 на уровне кровли обрушаемых слоев 17 и 18 устанавливают заглушки 21 и 22, которые выполняют в виде пробки и из материала с хорошими адгезионными свойствами при контакте с ксенотуфобрекчиями.

В пределах мощности обрушаемого слоя 17 добычными гидромониторами 15 проходят отрезную щель 23 по границе трубки 1 с вмещающими породами в форме кольцевого усеченного конуса. Одновременно во внутренней полости обсадной колонны 6 в непосредственной близости от куста наклонных скважин 19 устанавливают герметичную пробку 24.

Непосредственно очистная выемка состоит в подаче воды под высоким давлением от цементировочного агрегата через превентор 11 во внутренние полости куста наклонных скважин 19. В результате чего происходит гидроразрыв брекчий в плоскости куста наклонных скважин 19, что приводит к обрушению слоя 17 в форме кольцевого усеченного конуса, внешняя поверхность которого ограничена отрезной щелью 23, а внутренняя наружной поверхностью обсадной колонны 6 центральной скважины 5. Во избежание разрушения днища 4 при падении слоя 17 и создании эффекта гидроудара в скважинах 16, приемную камеру 3 заполняют водой 25 через насадки добычных гидромониторов 15. Крупнообломочное разрушение слоя 17 осуществляют за счет перераспределения энергии гидравлических ударов в скважинах 16, снабженных заглушками 21. Гидравлические удары в скважинах 16 возникают при падении обрушенного слоя 17 в воду 25, при этом скорость погружения крупнообломочных брекчий будет значительной за счет огромной массы обрушенного слоя.

После полной дезинтеграции ксенотуфобрекчий, заключенных в слое 17, насосом 9 производят выдачу пульпы на обогатительную фабрику. Затем добычными гидромониторами 15 в пределах мощности слоя 18 проходят отрезную щель 23. После этого в обсадной колонне 6 устанавливают герметичную пробку 26, а в скважинах 16 заглушки 22 с последующим обрушением слоя 18 описанными приемами.

Очистную выемку прекращают после полной выдачи пульпы из выемочной камеры 27 демонтажа добычных гидромониторов 15. Через скважины 12 и 16 производят закладку выемочной камеры 27 твердеющим материалом.

Использование изобретения позволит на данном этапе развития науки и техники вовлечь в эксплуатацию алмазоносные трубки с минимальным эколого-экономическим ущербом.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФОРМАЦИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий вскрытие ее центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение пород, их магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность, отличающийся тем, что при эксплуатации алмазоносных формаций, сложенных брекчиями, обрушение производят слоями в форме кольцевого усеченного конуса, внешнюю поверхность которого формируют проходкой из фланговых скважин отрезной щели в пределах мощности обрушаемого слоя по границе формации, а внутреннюю установкой обсадной колонны в центральной скважине, из которой по поверхности границы каждого слоя проходит куст наклонных скважин для проведения гидроразрыва.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутри формации по окружности проходят дополнительные скважины и устанавливают в них на уровне границы каждого слоя заглушки для перераспределения энергии гидравлических ударов, крупнообломочно-разрушающих обрушаемые слои при падении в воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4