Способ подготовки рудного тела к разработке

 

Сущность изобретения: способ включает бурение и обсадку скважин полостей и подачу в полости бетонного раствора. При подготовке алмазоносных трубок к разработке бурение скважин осуществляют во внутренней окрестности границы трубки с расположением из забоев на контакте трубки с вмещающимися породами. Скважины бурят вертикальными или наклонными, устанавливая их зенитный угол в зависимости от угла конусности трубки. Полости формируют се чением в виде двух треугольников, общая сторона которых расположена в плоскости контакта налегающих пород, с кратерной частотностью трубки, с заглублением в неразрушенный кимберлитовый материал. Верхнюю часть полости ограничивают поверхностями с внешней стороны, совпадающей с контуром свода естественного равновесия, а с внутренней направленной под острым углом к центральной оси трубки. При формировании полостей их соединяют друг с другом в кольцевую выработку, а подачей раствора создают бетонный башмак. Башмак разбуривают из скважин во вмещающих породах. Производят дополнительную обсадку скважин и цементацию затрубного и межтрубного пространств. Упрочняют налегающие породы в пределах контура свода естественного материала. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть эффективно использовано при разработке алмазоносных трубок, мощных месторождений методами геотехнологии, а также при строительстве подземных полостей многоцелевого назначения.

Известен способ сооружения геотехнологических скважин, включающий вскрытие месторождения вертикальной скважиной, формирование в налегающих породах полости, подачу в полость твердеющего материала и последующую отработку выемочной камеры под образованным предохранительным целиком [1] К недостаткам способа следует отнести ограниченную область использования вследствие применимости решения на одну выемочную камеру. Способ не решает проблемы снижения водопритоков в очистное и выработанное пространство. Обрушение выработанного пространства неминуемо даже при использовании технологической схемы, предусматривающей закрепление кровли каждой из камер предложенной конструкцией целика.

Прототипом к предлагаемому является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение и обсадку скважин, формирование из скважин полостей и подачу в полости бетонного раствора [2] Способу присущи недостатки: невозможно решить проблему поддержания выработанного пространства, что приводит к значительным потерям полезного ископаемого в междукамерных целиках; невозможна изоляция очистного пространства от значительных водопритоков, которые существенно снижают качественные и количественные показатели добычи; вследствие обрушения выработанного пространства существенно ухудшаются эколого-экономические последствия разработки из-за деформации дневной поверхности.

Цель изобретения создание способа подготовки рудного тела к разработке, позволяющей снизить потери полезного ископаемого и водопритоки в очистное и выработанное пространство, а также эколого-экономические последствия разработки.

Цель достигается тем, что способ подготовки рудного тела к разработке включает бурение и обсадку скважин, формирование из скважин полостей и подачу в полости бетонного раствора. При подготовке алмазоносных трубок к разработке бурение скважин осуществляют во внутренней окрестности границы трубки с расположением их забоев на контакте трубки с вмещающими породами. Скважины бурят вертикальными или наклонными, устанавливая их зенитный угол в зависимости от угла конусности трубки. Полости формируют сечением в виде двух треугольников, общая сторона которых расположена в плоскости контакта налегающих пород с кратерной частью трубки. Полости заглубляют в неразрушенный кимберлитовый материал с ограничением верхней части поверхностями с внешней стороны, совпадающей с контуром свода естественного равновесия, а с внутренней направленной под острым углом к центральной оси трубки. При формировании полостей их соединяют друг с другом в кольцевую выработку, а подачей раствора создают бетонный башмак, который разбуривают из скважин. Забои скважин располагают во вмещающих породах, производят дополнительную обсадку и цементацию затрубного и межтрубного пространств.

Налегающие породы в пределах контура свода естественного равновесия упрочняют инъектированием связующего материала.

На фиг. 1 показана схема расположения предохранительного целика (ПЦ) и его конструктивных элементов; на фиг. 2 схема расположения скважин для создания кольцевого бетонного башмака ПЦ; на фиг. 3 и 4 схемы последовательности возведения кольцевого бетонного башмака; на фиг. 5 ПЦ, разрез.

Изобретение рассматривается на примере алмазоносной трубки, налегающие породы которой представлены плывунами. Кратерная часть трубки и вмещающие ее породы, представленные песчаниками, значительно разрушены и трещиноваты. Поверхность почвенного слоя покрыта ценными сортами древесины. Гидросеть связана с морем, что исключает возможность создания противофильтрационных завес.

На стадии проектирования рудника производят расчет конструктивных элементов ПЦ бетонного кольцевого башмака 1 и несущей части 2. Башмак 1 рассчитывают на прочность, а несущую часть 2 на прочность и жесткость. Кроме того размер башмака по вертикали устанавливают из условия заглубления его в неразрушенный кимберлитовый материал трубки 3, расположенный ниже разрушенного слоя 4 вмещающих пород 5 во избежание прорыва грунтовых вод в очистное и выработанное пространство. Башмак 1 формируют в виде кольца в сечении, состоящем из двух треугольников 6 и 7, общая сторона которых расположена в плоскости контакта налегающих пород 8 с кратерной частью трубки 3. Верхняя часть (треугольник 7) башмака 1, прилегающая к границе трубки 3, ограничена поверхностью свода 9 естественного равновесия налегающих пород 8. Внутренняя поверхность верхней части 7 башмака 1, обращенная к центральной оси 10 трубки 3, расположена под острым углом α к последней.

Полости 11 под башмак 1 формируют из вертикальных или наклонных скважин 12, зенитный угол которых устанавливают в зависимости от угла конусности трубки 3. Если контакт трубки 3 с вмещающими породами 5 отвесной или близкий к этому значению, скважины 12 выполняют наклонными, причем устья скважин приближают к центральной оси 10 трубки. При пологом контакте проходку скважин 12 производят вертикально. Как в первом, так и во втором случае скважины 12 проходят во внутренней окрестности периметра трубки 3 с расположением их забоев на контакте трубки с вмещающими породами 5 ниже разрушенного слоя 4. Скважины 12 обсаживают в интервале налегающих пород 8 до поверхности свода 9 естественного равновесия, а затрубные пространства цементируют. Скважины 12 оборудуют гидродобычными агрегатами 13, с помощью которых создают полости 11. Проходку полостей производят послойным размывом кимберлитового материала и налегающих пород с выдачей гидросмеси на поверхность. После выемки каждого слоя снизу вверх производят закладку выработанного пространства твердеющим материалом, например цементным раствором, для чего используют гидромониторную насадку гидродобычного агрегата 13.

После заполнения кольцевого пространства, состоящего из полостей 11, производят разбуривание скважин 12 и твердеющего материала с проходкой скважин 14 меньшего диаметра, чем основные скважины. Скважины 14 обсаживают, а их забои располагают во вмещающих породах 5 для избежания подвижек башмака 1 при использовании систем разработки с открытым очистным пространством. Производят также цементацию затрубного пространства скважин 14 и межтрубного пространства скважин 12 и 14, чем сообщают башмаку 1 дополнительную прочность.

Затем производят упрочнение пород в пределах свода 9 естественного равновесия с формированием несущей части 2 ПЦ. Для этого с дневной поверхности бурят скважины 15 с размещением их забоев в плоскости контакта налегающих пород 8 с кратерной частью трубки 3. Скважины 15 в интервале глубин от дневной поверхности до поверхности свода 9 естественного равновесия обсаживают, а затрубные пространства цементируют. Устье скважин оборудуют превенторами, через которые подают связующий материал, например цементное молоко, синтетические смолы. Под высоким давлением производят инъекцию связующего материала в налегающие породы, доводя их до требуемой прочности. Несущую часть 2 ПЦ располагают ниже границы почвенного слоя 16 во избежание нарушения дневной поверхности и приуроченной к почвенному слою растительности. Если высота свода естественного равновесия входит в зону почвенного слоя, то с целью ее уменьшения используют связующий материал с более высокими прочностными характеристиками. Периферийную несущую часть 2 жестко защемляют на поверхности верхней части 7 башмака 1, обращенной к центральной оси 10 трубки 3. Для этого используют связующий материал с высокими адгезионными характеристиками.

После возведения ПЦ осуществляют отработку трубки, для чего используют системы подземного способа разработки, а также системы методов геотехнологии. Предпочтение отдают геотехнологическим методам, которые позволяют вести разработку трубки без разделения ее на этажи.

Использование изобретения позволит вовлечь в эксплуатацию алмазоносные трубки, сложенные автолитовыми и ксенотуфобрекчиями, залегающие в сложных горно-геологических условиях, без нанесения ущерба окружающей среде.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ РУДНОГО ТЕЛА К РАЗРАБОТКЕ, включающий бурение и обсадку скважин, формирование из скважин полостей и подачу в полости бетонного раствора, отличающийся тем, что при подготовке алмазоносных трубок к разработке бурение скважин осуществляют во внутренней окрестности границы трубки с расположением их забоев на контакте трубки с вмешающими породами, причем скважины бурят вертикальными или наклонными, устанавливая их зенитный угол в зависимости от угла конусности трубки, полости формируют сечением в виде двух треугольников, общая сторона которых расположена в плоскости контакта налегающих пород с кратерной частью трубки, с заглублением в неразрушенный кимберлитовый материал и ограничением верхней части поверхностями с внешней стороны, совпадающей с контуром свода естественного равновесия, а с внутренней направленной под острым углом к центральной оси трубки, причем при формировании полостей их соединяют друг с другом в кольцевую выработку, а подачей раствора создают бетонный башмак, который разбуривают из скважин, располагая забои последних во вмещающих породах, производят дополнительную обсадку и цементацию затрубного и межтрубного пространства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упрочняют налегающие породы в пределах контура свода естественного равновесия инъектированием связующего материала.

РИСУНКИ

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