Способ опробования отвалов руд и минерализованных пород при геотехнологической отработке и химической рекультивации

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для кучного выщелачивания руд и минеральных пород. Способ предусматривает бурение колонковым снарядом и отбор керновой пробы, причем бурение производят после предварительного увлажнения горной массы на ограниченном участке отвала до влажности 8 - 10% без подачи воды в скважину, при ограничении длины рейса до 0,5 м, числе оборотов шпинделя 230 - 250 об/мин и осевой нагрузке, создаваемой колонковым снарядом на забой 3000 - 4000 Н. Технический результат заключается в отборе достоверной керновой разрушенной горной массы и подготовке скважины для установки обсадных труб для дальнейшей откачки загрязненных вод и выщелачивающих растворов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых, а именно к способам и устройствам для получения проб грунта, и может быть использовано для кучного выщелачивания руд, а также при химической рекультивации отвалов руд и минерализованных пород.

Известен способ шарошечного бурения разрушенной горной массы (Отчет Унипромеди, тема 7-81-39, Свердловск, 1984, Инв. N0285.0022830. "Разработать и освоить процессы кучного, подземного и чанового выщелачивания цветных металлов из некондиционных руд (по Николаевскому месторождению).

К недостаткам этого способа следует отнести то, что в момент отбора проб происходит изменение состава руды за счет вымывания и выщелачивания тонких фракций шлама, невозможность отбора крупнокусковой пробы, необходимой для минералогических исследований, низкая скорость бурения и сложность установления обсадных труб из-за осыпания стенок скважины.

Известен способ колонкового бурения по трещиноватым рудам с подачей в разбуриваемую скважину воды (Смирнов В.И. Геологические основы поисков и разведок рудных месторождений, М.: МГУ, 1954, с. 379).

В качестве прототипа выбран способ опробования отвалов при геотехнологической отработке руд, включающий бурение скважин с одновременной подачей воды и отбор керновой пробы (Выщелачивание окисленных забалансовых руд на естественном основании Е. Д. Хамзов и др. Бюллетень. Цветная металлургия, 1975, N14, с. 24-27.

Перечисленные выше недостатки относятся и к способу-прототипу.

Предлагаемое изобретение позволяет достичь технический результат, выраженный в отборе достоверной керновой пробы разрушенной горной массы и подготовке скважины для установки обсадных труб для дальнейшей откачки загрязненных вод и выщелачивающих растворов.

Технический результат достигается тем, что в способе опробования отвалов руд и минерализованных пород, включающем колонковое бурение разрушенной горной массы, проводят предварительное увлажнение разбуриваемого участка водой до влажности 8 - 10%, бурение проводят без подачи воды в скважину при ограничении длины рейса до 0,5 м, число оборотов шпинделя станка 230-250 об/мин и осевой нагрузке на забое 3000 - 4000 Н. Скорость бурения не более 2-3 м/ч.

Сущность способа заключается в том, что после увлажнения горной массы до влажности 8-10% производят ее бурение колонковым способом без подачи воды в скважину при соблюдении приведенных выше параметров. При этом куски породы (руды) как бы спрессовываются и затираются в керн, крупные фракции не раздвигаются колонком, а отламываются и также попадают в керн. Скважины не осыпаются, так как при такой влажности ее края как бы склеиваются. При этом мелкие фракции горной массы попадают в колонковую трубу в виде уплотненной массы с повышенной влажностью, а крупные обломки, диаметр которых больше диаметра буровой колонки, разбуриваются, и в керн попадает их выбуренная часть. Отсутствие осыпания увлажненных стенок позволяет получить чистый, не загрязненный осыпавшимся материалом керн, а также без труда установить обсадные трубы и вести процесс откачки загрязненных вод и выщелачивающих растворов, например, с помощью эрлифта или погружного насоса. В результате можно исключить загрязнение подземных вод подотвальным стоком без перевалки руды и минерализованной породы на гидроизолирующее основание.

Пример. На опытно-промышленном участке кучного выщелачивания Коунрадского рудника Балхашского ГМК был испытан отбор проб с помощью колонкового механического бурения скважин. Бурение производили с помощью самоходной буровой установки СБУД-150 М-ЗИВ. Было произведено бурение увлажненных до 8-10% и сухих участков отвала забалансовых руд как с подачей воды в скважину, так и без подачи. Обнаружено, что при подаче воды (более 10%) в скважину в кернах отсутствовала мелкая фракция рудной массы, что указывало на ее вымывание и на непредставительность пробы, наблюдалось также частичное обрушение скважин. Обрушение скважин наблюдали и на неувлажненных и недостаточно увлажненных участках руды. Увлажнение руды выше 10% (выше влагоемкости), кроме того, связано с большими затратами, приводит к созданию искусственного плывуна из горной массы, который по мере углубки скважин постепенно заполняет ее, что приводит к заиливанию бурового снаряда и искажению каждой интервальной пробы из уже пробуренных интервалов, а также затрудняет установку обсадных труб необходимого диаметра.

Пример 2. На увлажненной руде этого же участка, что и в примере 1, были найдены параметры, при которых возможно бурение увлажненной до 8-10% разрушенной горной массы, без подачи воды в скважину. Рейс бурения был принят 0,5 м, так как при большем рейсе наблюдали затирание керна в буровом инструменте, а меньшую выбирать не имело смысла вследствие значительного возрастания объемов спускоподъемных операций.

Число оборотов шпинделя бурового станка выбрано 230-250 об/мин. Увеличение оборотов приводило к увеличению вибрации и, как следствие, к осыпанию стенок скважины, а уменьшение - к резкому увеличению затрат на бурение скважин за счет снижения скорости проходки. Осевую нагрузку выбрали 3000 - 4000 Н, что обеспечивало сохранение естественной плотности отбираемого в керн материала, уменьшение ее ниже 3000 Н резко снижает скорость проходки скважин, а увеличение более 4000 Н приводит к искривлению скважины и резкому увеличению трудозатрат на бурение.

При бурении использовался буровой инструмент Верхне-Сергинского завода "Уралбурмаш".

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что для отбора достоверной керновой пробы, обеспечения устойчивости и сохранности необсаженных стенок для установления обсадных труб, для откачки загрязненных вод и растворов выщелачивания, бурение необходимо проводить после предварительного увлажнения горной массы на разбуриваемом участке отвала до влажности 8-10%. Бурение необходимо вести без подачи воды в скважину при ограничении длины рейса до 0,5 м, числе оборотов шпинделя 230-250 об/мин и осевой нагрузке на забой 3000-4000 Н.

Таким образом, предлагаемый способ опробования отвалов руд и минерализованных пород при геотехнологической отработке и химической рекультивации позволит производить отбор достоверных керновых проб и улучшить условия геотехнологической отработки и рекультивации отвалов руд и минерализованных горных пород.

Формула изобретения

\\\1 1. Способ опробования отвалов руд и минерализованных пород при геотехнологической отработке и химической рекультивации, включающий бурение и отбор керновой пробы, отличающийся тем, что бурение проводят колонковым инструментом после предварительного увлажнения горной массы на ограниченном участке отвала до влажности 8 - 10% без подачи воды в скважину. \\\2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение производят при ограничении длины рейса до 0,5 м, числа оборотов шпинделя станка 230 - 250 об/мин и осевой нагрузке, создаваемой колонковым инструментом на забой, 3000 - 4000 Н.