Способ скважинной разработки погребенной россыпи

 

Сущность изобретения: одновременно в работе две камеры вокруг вскрывающих скважин, при этом из одной камеры выдают горну массу, отделяют от нее хвосты, которые укладывают в выработанном пространстве другой камеры. Одновременно задействованы два гидромониторных агрегата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых, предпочтительно мощных, залегающих на дне водоемов.

Известен способ скважинной разработки погребенной россыпи, включающий вскрытие скважинной продуктивной формации, первоначальный размыв пространства конической формы с углом наклона боковых стенок, равным углу естественного откоса пород, слагающих формацию, и последующую выемку пород формации наклонными слоями, параллельными боковым стенкам первоначально образованного пространства с образованием круговой выемочной камеры, а также выдачу размытой горной массы на поверхность (авт. св. N 1314068, кл. E 21 C 45/00, 1985).

Недостаток этого технического решения недостаточная эффективность добычи при отработке формаций, сложенных слабосвязанными породами, в связи с высокими удельными трудозатратами из-за невозможности отработки формаций камерами больших размеров.

Известен также способ скважинной разработки погребенной россыпи, включающий скважинное вскрытие продуктивной формации, размещение в ней гидромониторного агрегата и круговой размыв формации с выдачей размытой горной массы на поверхность (патент РФ N 2018670, кл. E 21 C 45/00, 1994).

Недостаток этого технического решения: при наличии больших объемов пустых пород с хвостов резко возрастают издержки на транспортировку и утилизацию хвостов (например, при обработке россыпной титаномагнетитов, рутила и т. д. ). При этом сброс хвостов непосредственно в районе разработки приводит к загрязнению водной среды. Кроме того, при большой мощности отрабатываемой формации неизбежно существенное изменение рельефа дна и его продуктивности. Задача, на решение которой направлено заявленное решение, определяется как обеспечение возможности сброса хвостов (пустой породы) непосредственно в районе разработки при исключении вероятности загрязнения и замутнения водной среды.

Технический результат, получаемый при решении этой задачи, выражается в существенном уменьшении объемов горной массы, подлежащих транспортировке, при обеспечении возможности укладки хвостов (потенциальных загрязнителей) в полости, изолированных от всего объема окружающей водной среды. Кроме того, исключаются деформация донной поверхности и ее переформирование за счет оползней и разрушения.

Для решения поставленной задачи способ скважинной разработки погребенной россыпи, включающий скважинное вскрытие продуктивной формации, размещение в ней гидромониторного агрегата и круговой размыв формации с выдачей размытой горной массы на поверхность, отличается тем, что на поверхности разделяют горную массу на полезный компонент и хвосты, причем одновременно используют в работе два гидромониторных агрегата, одним из которых производят выемку горной массы и подачу ее на поверхность, а другим осуществляют укладку хвостов обогащения в выработанное пространство, образовавшееся вокруг предыдущей отработанной вскрывающей скважины, для чего став гидромониторного агрегата после удаления горной массы вокруг нее оставляет в этой скважине до завершения работ по укладке хвостов в ее выработанное пространство.

Кроме того, по периферии выработанного пространства размещают хвосты из частиц наибольшей крупности.

Сопоставительный анализ процессов заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию новизны.

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают возможность оставления (захоронения) хвостов на месте разработки с их использованием в качестве закладочного материала.

Признак п. 2 формулы изобретения обеспечивает возможность повышения полноты выемки запасов формации, поскольку позволяет повысить плотность "сетки размещения" скважин, без опасности вскрытия образующимся выработанным пространством, отрабатываемым скважиной, выработанного пространства, заполненного хвостами, и тем самым "разубоживания полезного компонента".

На фиг. 1 схематично показан разрез через оси соседних вскрывающих скважин на этапе начала отработки через одну из этих скважин; на фиг. 2 то же на этапе завершения отработки.

При реализации способа необходимо использовать установку, смонтированную на плавучем основании 1, содержащую гидромониторные агрегаты 2 и 3 с гибкими поворотными ставами (что позволит максимизировать размеры отрабатываемого участка в плане), обогатительный блок 5, обеспечивающий разделение горной массы на полезный компонент (черновой концентрат) и хвосты. Кроме того, на борту установки должны быть смонтированы бункер 6 для аккумулирования полезного компонента и породный бункер 7 для временного размещения хвостов.

Конструктивно плавучее основание 1 не отличается от известных плавоснований морских драг, единственное отличие налагается необходимостью отработки камер поворотными гибкими ставами, поскольку в этом случае необходимо обеспечивать точное размещение поворотных механизмов ставов соосно с продольными осями скважин 8. При большой длине понтона (заведомо превышающей расстояние между продольными осями скважин) один из поворотных механизмов необходимо разместить с возможностью перемещения на какой-либо жесткой направляющей. При малой длине корпуса понтона оба поворотных механизма могут быть размещены на балках 9, телескопически вдвигаемых выдвигаемых относительно корпуса понтона 1.

Гидромониторные агрегаты 2 и 3 имеют стандартную конструкцию. Став 4 гидромониторного агрегата имеет пульпоотводящий, воздушный и водоподводящий отсеки, выполненные в виде гибких шлангов, размещенных внутри одного из них наибольшего сечения. Управляемый изгиб шланга обеспечивается наличием пластинчатой цепи, звенья которой поворачиваются друг относительно друга в одной и той же плоскости.

Обогатительный блок 5 включает установки гравитационного и магнитного обогащения, смонтированные последовательно. При существенной фракционной неоднородности материала россыпи целесообразно перед подачей горной массы осуществить ее дезинтеграцию и классификацию, что может быть обеспечено установкой дражных бочек. При этом соответственно числу получаемых фракций горной массы необходимо задействовать такое же число обогатительных линий (т.е. комплексов гравитационно-магнитного обогащения).

Породный бункер 7 обеспечивает ритмичность работы гидромониторного агрегата 3, задействованного а укладке хвостов, за счет исключения его зависимости от работы гидромониторного агрегата 2 и блока обогащения 5.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Исходное положение соответствует моменту окончания отработки второй по счету камеры в пределах выемочного участка, т.е. такому положению, при котором выработанное пространство самой первой (в пределах участка) камеры заполнено хвостами обогащения, полученными при отработке второй по счету камеры, выработанное пространство которой сформировано полностью. В процессе работы плавоснование 1 позиционируют так, чтобы поворотные механизмы ставов обоих гидромониторных агрегатов были соосны с продольными осями скважин 8 и 9 и тем самым гарантировался беспрепятственный ввод ставов 2 и 3 в скважины.

После отработки второй по счету скважины 9 плавоснование 1 перемещают таким образом, чтобы обеспечить вывод одного из гидромониторных агрегатов в новую рабочую точку. Для этого надо, чтобы гидромониторный агрегат 2 вышел в точку, соответствующую положению скважины 10, а гидромониторный агрегат 3 остался в скважине 9 (и соответственно в выработанном пространстве камеры 12). Это условие выполняется, если плавоснование развернуть вокруг скважины 9 как это показано на фиг. 2. После этого маневра плавоснование фиксируют в описанной позиции (например, установкой якорей), производят вскрытие продуктивной формации скважиной 10 (при наличии плотных связных пород ее бурят установкой, способной перемещаться по палубе плавсредства не показаны), затем в скважину вводят рабочий орган гидромониторного агрегата 2 (сопловую насадку), а став этого агрегата связывают с входом блока обогащения 5. Одновременно выпускное отверстие второго става 4, размещенного в выработанном пространстве камеры 12, связывают с породным бункером 7.

Одновременно с выемкой материала формации вокруг скважины 8 10 (т.е. при формировании камер 11 13) формируют поддерживающий слой 14 из гранул материала с малым удельным весом (например, полиуретана), мощность которого определяют из условия компенсации разности гравитационных сил, вызывающих обрушение кровли камер, и их собственной несущей способности.

В процессе выемки камеры осуществляют закладку выработанного пространства отработанной перед этим камеры хвостами процесса обогащения материала, извлекаемого из отрабатываемой камеры, например, при отработке камеры 12 хвостами обогащения извлекаемого из нее материала закладывают выработанное пространство камеры 11, а при отработке камеры 13 закладывают камеру 12 и т.д. При этом материал, поднятый на плавоснование 1, разделяют на полезный компонент (который накапливают в бункере 6) и хвосты (собираемые в породных бункерах 7), которые по водоподающему шлангу става 4, размещенного в закладываемой камере, сбрасываются в ее выработанное пространство (на фиг. 1 полость камеры 11). Формирование закладочного массива в камерах можно осуществлять двумя методами: с укороченным, т.е. частично извлеченным ставом гидромониторного агрегата, сопловую насадку которого размещают вертикально по оси скважины; в порядке, обратном отработке камеры, с укладкой хвостов слоями.

При использовании первого метода первоначально подают мелкую фракцию хвостов до формирования на почве камеры конусообразного отвала, вершина которого размещена на продольной оси скважины, а боковая образующая наклонена к почве под углом естественного откоса. При этом вначале отсыпкой крупной фракции (спускаемой по откосу к периметру 15 камеры) формируют защитный слой 16 (в виде вала), а затем отсыпной мелкой фракции выравнивают поверхность откоса, далее (при необходимости) вновь повторяют отсыпку по периметру слоя 16 и так до заполнения камеры.

При использовании второго метода укладку хвостов ведут слоями, параллельными подошве камеры, причем в пределах каждого слоя укладку хвостов ведут по спирали, начиная от периметра 15 с формированием на периметре защитного слоя 16. По мере заполнения слоя длину става уменьшают, а после "выхода" става к центру камеры его длину вновь увеличивают до вывода соплового насадка в новом слое к периметру камеры. Также работают и во втором, и последующих слоях до полного заполнения камеры или исчерпания закладочного материала.

По окончании данного цикла работ (отработки одной и закладки другой камеры) став гидромониторного агрегата 3 извлекают из камеры 12, останавливая его у кровли, и отсасывают гранулы из поддерживающего слоя 14 (если предусмотрено их повторное использование). Далее став извлекают из скважины 9, разворачивают плавоснование 1 в новое рабочее положение и все повторяется.

Формула изобретения

1. Способ скважинной разработки погребенной россыпи, включающий скважинное вскрытие продуктивной формации, размещение в ней гидромониторного агрегата и круговой размыв формации с выдачей размытой горной массы на поверхность, отличающийся тем, что на поверхности разделяют горную массу на полезный компонент и хвосты, причем одновременно в работе используют два гидромониторных агрегата, одним из которых производят размыв горной массы и выдачу ее на поверхность, а другим осуществляют укладку хвостов обогащения в выработанное пространство, образованное вокруг предыдущей отработанной вскрывающей скважины, для чего став гидромониторного агрегата после удаления горной массы вокруг нее оставляют в этой скважине до завершения работ по укладке хвостов в ее выработанном пространстве.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по периферии выработанного пространства размещают хвосты из частиц наибольшей крупности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2