способ скважинной гидродобычи в скальных породах

Формула изобретения

Способ скважинной гидродобычи в скальных породах, включающий бурение вертикальных добычных скважин и оснащение их размывочным, пульпоподъемным оборудованием и устройством для поддержания пород кровли пласта, доставку на земную поверхность разрушенных рудных минералов путем создания полости в пласте размывом разрушенных пород из скважины, через которую со дна выработки они поднимаются погружным эрлифтом, причем процесс добычи протекает стадийно, добычные скважины бурятся пересекающими рудное тело и на участке в интервале пласта заряжаются взрывчатым веществом, взрываются для получения первичной компенсационной камеры, образующейся в результате последующего вымыва гидромониторной установкой разрушенных взрывом пород и подъема их на земную поверхность пульпоподъемным агрегатом, отличающийся тем, что объем первично образованной компенсационной камеры соответствует объему разрыхленной горной массы от последующей стадии разработки и она служит для размещения оборудования бурения взрывных скважин в рудном теле, которые бурятся параллельно плоскости кровли и подошвы пласта и располагаются в шахматном порядке по забою компенсационной камеры, причем по контуру кровли и подошвы пласта рудного тела бурятся и взрываются скважины предварительного щелеобразования, поддержание кровли разрабатываемого пласта осуществляется механическим устройством для поддержания пород кровли, устанавливаемом в добычной скважине на уровне кровли пласта, а размыв разрушенной взрывом породы и транспортировка ее по днищу камеры осуществляется телескопическим каркасным многонасадковым гидромонитором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в энергетике и других отраслях хозяйственной деятельности для проходки подземных выработок и строительства подземных емкостей различного назначения.

Известен способ скважинной гидродобычи с поддержанием кровли разрабатываемого пласта (описание к авторскому свидетельству 1830414, СССР, Бюл. N 28 от 30.07.93 г. ), который используется при разработке россыпных месторождений в слабо связанных и несвязанных породах. Поддержание кровли разрабатываемого пласта осуществляется механическим устройством, а размыв и транспортировка пород камеры осуществляется с помощью многонасадкового телескопического каркасного гидромонитора, обратная закладка выработанного пространства осуществляется классифицированными и сгущенными хвостами промывки, которые возвращаются в выработанный блок с определенным отставанием от продвигающегося фронта добычных работ.

Недостаток способа в практической невозможности вести разработку в породах скального типа.

Известен способ формирования подземных полостей (описание к АС N 1567776 опубл. 30.05.1990 г. Бюл. N 20), включающий бурение центральной и вокруг нее вспомогательных скважин, размещение в них зарядов взрывчатого вещества, образование первичной компенсационной камеры в забойной части центральной скважины, отбойку пород на указанную камеру с образованием навала пород в ней и вторичных компенсационных камер в интервале забоев периферийных скважин взрыванием зарядов в последних, извлечение отбитых пород на поверхность через центральную скважину, причем с целью снижения затрат на формирование полости и повышения надежности ее эксплуатации за счет обеспечения устойчивости потолочины и условий эффективной отбойки пород заряды взрывчатого вещества в центральной скважине дополнительно размещают над навалом пород и их взрыванием, производят отбойку пород потолочины на вторичные компенсационные камеры, при этом мощность указанного заряда в пределах интервала заряжания увеличивают от нижней границы интервала к верхней.

Недостаток способа состоит в том, что предложенным способом достигается цель получения устойчивой потолочины за счет формирования свода естественного равновесия взрывным обрушением неустойчивой призмы пород, т.е. способ не пригоден для разработки скальных пород пластовых месторождений при необходимости выемку вести только в пределах геометрии пласта полезного ископаемого, не допуская разубоживания или больших потерь полезного ископаемого. В условиях залегания в кровле пласта неустойчивых пород предлагаемый способ вообще непригоден. Способ требует бурения дополнительных вспомогательных скважин в покровных породах и рудном теле.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ и устройство для скважинной гидродобычи в скальных породах повышенной плотности (описание к патенту N165822 от 22.02.95 г., Польша), включающий доставку на дневную поверхность рудных минералов путем создания полости в пласте из добычной скважины, через которую со дна выемки они выносятся на поверхность погружным эрлифтом, причем в первой стадии разрушение производится взрывчатыми материалами, расположенными в добычной скважине, пересекающей пласт полезного ископаемого, на интервале этого пересечения и в следующую стадию бурятся скважины, наклонные к добывающей скважине, которые в интервале пласта заряжаются взрывчатыми материалами и взрываются для эффективной отбойки с последующей выемкой и подъемом взорванной горной массы на дневную поверхность. Устойчивость кровли обеспечивается самостоятельно анкерованием поддерживающей стропы в созданной для этой цели полости.

Недостаток способа состоит в необходимости бурить дополнительные наклонные скважины из основной добычной скважины, трудность фиксации направления бурения наклонных скважин первой и последующих фаз с высокой точностью для получения равномерно дробленной горной массы и осуществления заряжания и взрывания части скважин, а также поддержания кровли разрабатываемого пласта, большого объема буровых работ по пустым породам, не нужных для основного процесса взрывного разрушения в границах рудного тела.

Цель предлагаемого способа состоит в повышении, технологической и экологической эффективности способа скважинной гидродобычи в скальных породах за счет расположения взрывных скважин в границах рудного тела и бурения взрывных скважин в направлении, параллельном плоскости кровли и подошвы пласта при любом наклоне пласта.

Указанная цель достигается тем, что в способе скважинной гидродобычи в скальных породах, включающем бурение вертикальных добычных скважин и оснащение их размывочным, пульпоподъемным оборудованием и устройством для поддержания пород кровли пласта, доставку на земную поверхность разрушенных рудных минералов путем создания полости в пласте размывом разрушенных взрывом пород из скважины, через которую со дна выработки они поднимаются погружным эрлифтом, причем процесс добычи протекает стадийно, добычные скважины бурятся пересекающими рудное тело и на участке в интервале пласта заряжаются взрывчатым веществом, взрываются для получения первичной компенсационной камеры, образующейся в результате последующего вымыва гидромониторной установкой разрушенных взрывом пород и подъема их на земную поверхность пульпоподъемным агрегатом, объем первично образованной компенсационной камеры соответствует объему разрыхленной горной массы от последующей стадии разработки и она служит для размещения оборудования бурения взрывных скважин в рудном теле, которые бурятся параллельно плоскости кровли и подошвы пласта и располагаются в шахматном порядке по забою компенсационной камеры; причем по контуру кровли и подошвы пласта рудного тела бурятся и взрываются скважины предварительного щелеобразования, поддержание кровли разрабатываемого пласта осуществляется механическим устройством для поддержания пород кровли, устанавливаемом в добычной скважине на уровне кровли пласта, а размыв разрушенной взрывом породы и транспортировка ее по днищу камеры осуществляется телескопическим каркасным многонасадковым гидромонитором.

На графическом приложении показана схема получения первичной компенсационной камеры (фиг. 1), схема обуриваемого добычного блока по пласту рудного тела (фиг. 2), схема отработки камеры добычного блока по пласту рудного тела (фиг. 3).

Способ включает вертикальные добычные скважины 1, размывочное оборудование (телескопические каркасные многонасадковые гидромониторы) 2, став пульпоподьемных труб 3 с пульпоподъемным агрегатом (погружным эрлифтом) 4, днище компенсационной камеры 5, рудное тело 6, первичную компенсационную камеру 7, устройство для поддержания пород кровли пласта 8, кровлю пласта 9, подошву пласта 10, пакер 11, земную поверхность 12, разрыхленную взрывом горную массу 13, буровой агрегат 14, взрывные скважины 15, контурные скважины предварительного щелеобразования 16, забой компенсационной камеры 17, решетку храповика всаса 18, гидромониторные насадки 19, забой выемочной камеры 20, подготавлеваемый к выемке блок 21.

Порядок выполнения способа скважинной гидродобычи полезных ископаемых в скальных породах включает бурение вертикальных добычных скважин 1, оснащение их размывочным оборудованием - телескопическим каркасным многонасадковым гидромонитором 2, с пульпоподъемным оборудованием - ставом пульпоподъемных труб 3, с пульпоподъемным агрегатом - погружным эрлифтом 4, которым с днища компенсационной камеры 5, выполненной в рудном теле 6, а затем с днища выемочной камеры 20 добычного блока 21 разрушенная взрывом горная масса транспортируется по днищу камер 7, 17 телескопическим каркасным многонасадковым гидромонитором 2, через решетку храповика всаса 18 и пульпоподъемный агрегат 4 выдается на земную поверхность 12. Процесс добычи протекает стадийно. Вначале добычные скважины бурятся пересекающими рудное тело и на участке в интервале пласта заряжаются взрывчатым веществом, взрываются для получения первичной компенсационной камеры 7, образующейся в результате последующего вымыва гидромониторным оборудованием разрушенных взрывом пород и подъема их на земную поверхность пульпоподъемным агрегатом 4. Затем из забоя компенсационной камеры буровым агрегатом 14 пробуриваются взрывные скважины 15 и контурные скважины предварительного щелеобразования 16 параллельно плоскости кровли пласта 9 и подошвы пласта 10, причем взрывные скважины 15 бурятся в шахматном порядке по забою компенсационной камеры 17, скважины заряжаются и взрываются, разрушенная взрывом горная масса 13 выдается на земную поверхность. Устойчивость пород кровли пласта обеспечивается установкой механического устройства для поддержания пород кровли пласта 8, который по окончании закладочных работ извлекается на земную поверхность 12. Внутрипластовое давление регулируется установкой пакера 11. Гидромониторные насадки 19 обеспечивают размыв породы и транспортировку их по днищу выемочных камер.

Расчетный экономический эффект от применения заявляемого способа скважинной гидродобычи полезных ископаемых в скальных породах составляет 180-300 рублей в ценах на 1.1.1998 г. на одну тонну добытой руды. Экологический эффект от применения способа не рассчитывался.