Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых

 

Сущность изобретения: cпособ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает вскрытие продуктивной залежи добычными скважинами по схеме гексагональных ячеек, монтаж добычного оборудования, размыв и выемку полезного ископаемого скважинными гидромониторными агрегатами с формированием добычных камер, при этом размыв и выемку полезного ископаемого в каждой гексагональной ячейке начинают с формирования центральной добычной камеры, выработанное пространство которой закладывают твердеющей смесью, затем на поверхности над заложенной камерой устанавливают неподвижную опору. За границей гексагональной ячейки размещают передвижную опору. На указанных опорах монтируют рабочую платформу, с которой ведут размыв и выемку полезного ископаемого с формированием периферийных добычных камер, выработанное пространство которых заполняют обрушившимися вмещающими породами, а образующуюся воронку обрушения заполняют сыпучей закладкой.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых геотехнологическими методами.

Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, в котором производят вскрытие продуктивного пласта добычными скважинами, устанавливают в них добычное оборудование и ведут выемку полезного ископаемого камерами с транспортировкой пульпы на поверхность и с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями [1] Недостатком данного способа являются значительные затраты на закладку выработанного пространства камер и как следствие удорожание всего способа в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной залежи добычными скважинами по схеме гексагональных ячеек, монтаж добычного оборудования, размыв и выемку полезного ископаемого скважинными гидромониторными агрегатами с формированием добычных камер [2] Недостатком данного способа являются значительные потери полезного ископаемого в междукамерных целиках.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение разработки залежи полезного ископаемого, в том числе и добычи воды, методами геотехнологии.

Техническим результатом, получаемым при реализации изобретения, является повышение устойчивости кровли добычных камер при минимальных потерях полезного ископаемого, оставляемого в целиках.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие продуктивной залежи добычными скважинами по схеме гексагональных ячеек, монтаж добычного оборудования, размыв и выемку полезного ископаемого скважинными гидромониторными агрегатами с формированием добычных камер, размыв и выемку полезного ископаемого в каждой гексагональной ячейке начинают с формирования центральной добычной камеры, выработанное пространство которой закладывают твердеющей смесью, затем на поверхности над заложенной камерой устанавливают неподвижную опору, за границей гексагональной ячейки размещают передвижную опору, на указанных опорах монтируют рабочую платформу, с которой ведут размыв и выемку полезного ископаемого с формированием периферийных добычных камер, выработанное пространство которых заполняют обрушившимися вмещающими породами, а образующуюся воронку обрушения заполняют сыпучей закладкой.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения поставленного технического результата.

Возможность осуществления способа поясняется следующим примером его выполнения. Разведанную залежь полезного ископаемого вскрывают добычными скважинами с поверхности по схеме гексагональных ячеек с центральной скважиной. Бурение скважин в зависимости от физико-механических свойств вмещающих пород и продуктивной залежи осуществляют либо посредством гидромониторного размыва, либо посредством механического разрушения любым известным методом. Пробуренные скважины в пределах мощности покрывающих пород обсаживают колоннами обсадных труб.

Выемку полезного ископаемого из продуктивной залежи в каждой гексагональной ячейке начинают с центральной скважины, для чего в ней устанавливают скважинный добычной гидромониторный агрегат, которым ведут круговой размыв полезного ископаемого и подъем образованной пульпы на поверхность с формированием центральной добычной камеры.

Размыв и выемку полезного ископаемого могут производить как в затопленном, так и в осушенном забое в зависимости от устойчивости разрабатываемого массива. В том случае когда в разработку вовлекают полезное ископаемое, которое трудно поддается размыву струей гидромонитора, его предварительно рыхлят посредством буровзрывных работ или иными методами.

После окончания выемки полезного ископаемого и формирования центральной добычной камеры ее выработанное пространство закладывают твердеющей смесью и на поверхности над заложенной камерой устанавливают неподвижную опору, используя массив твердеющей закладки в качестве ее фундамента. Конструктивно неподвижная опора может быть выполнена самым различным образом, наиболее простым из которых является неподвижно установленная ось.

За границей гексагональной ячейки размещают подвижную опору, которая может быть конструктивно выполнена на гусеничном, пневмоколесном или рельсовом ходу. Возможно также выполнение указанной опоры в виде переносного аутригера с опорной поверхностью, достаточной для выполнения работ на данном типе грунтов.

На указанных опорах монтируют рабочую платформу, которая имеет, таким образом, возможность перемещаться вокруг неподвижной опоры. Со смонтированной рабочей платформы в дальнейшем ведут выемку полезного ископаемого и формируют периферийные добычные камеры в каждой гексагональной ячейке. Технологический процесс выемки и формирования камер в этом случае аналогичен процессу выемки и формирования центральной камеры.

Выработанное пространство каждой из периферийных добычных камер в гексагональной ячейке заполняют обрушившимися вмещающими породами, а образовавшуюся воронку обрушения заполняют сыпучей закладкой с восстановлением земной поверхности. Инициирование обрушения в случае наличия устойчивых пропластков в кровле добычной камеры производят с помощью буровзрывных работ или струей гидромониторного агрегата, разрушая указанные пропластки.

В том случае когда верхний слой грунта на отрабатываемом участке является плодородным и в дальнейшем после окончания разработки месторождения или его части поверхность предполагается использовать в сельскохозяйственном обороте перед бурением добычных скважин снимают плодородный слой, производят его складирование на специально выделенном полигоне и наносят вновь уже на восстановленную поверхность.

Разработка месторождения данным способом может вестись одновременно в одной или нескольких гексагональных ячейках с соблюдением очередности, обеспечивающей максимальную полноту выемки и безопасность работ. В том случае когда по условию обеспечения максимальной интенсивности отработки каждой гексагональной ячейки необходимо одновременное формирование нескольких периферийных камер, возможен монтаж на одной неподвижной опоре нескольких рабочих платформ, каждая из которых должна иметь свою подвижную опору. Выемка полезного ископаемого с формированием периферийных камер должна здесь производиться через одну камеру.

Формула изобретения

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной залежи добычными скважинами по схеме гексагональных ячеек, монтаж добычного оборудования, размыв и выемку полезного ископаемого скважинными гидромониторными агрегатами с формированием добычных камер, отличающийся тем, что размыв и выемку полезного ископаемого в каждой гексагональной ячейке начинают с формирования центральной добычной камеры, выработанное пространство которой закладывают твердеющей смесью, затем на поверхности над заложенной камерой устанавливают неподвижную опору, за границей гексагональной ячейки размещают передвижную опору, на указанных опорах монтируют рабочую платформу, с которой ведут размыв и выемку полезного ископаемого с формированием периферийных добычных камер, выработанное пространство которых заполняют обрушившимися вмещающими породами, а образующуюся воронку обрушения заполняют сыпучей закладкой.