способ разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

1. Способ разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых, включающий проведение горных выработок рабочего горизонта, гидродобычу скважинами от рабочего горизонта с доставкой полученной гидросмеси полезного ископаемого на рабочий горизонт, отличающийся тем, что при разработке обводненных полезных ископаемых, залегающих под рабочим горизонтом, из выработок рабочего горизонта в залежь полезного ископаемого бурят передовые водопонижающие скважины и производят предварительное снижение напора подземных вод, находящихся в продуктивной толще залежи так, чтобы уровень подземных вод был ниже почвы выработок рабочего горизонта, а затем в пределах оставляемого потолочного целика и залежи под рабочим горизонтом ведут гидродобычу скважинами от рабочего горизонта вниз.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидродобычу скважинами от рабочего горизонта вниз ведут по оси водопонижающих скважин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке мощных глубокозалегающих обводненных месторождений подземным способом, сложенных полезными ископаемыми и породами различной крепости, в которых имеются водоносные горизонты, преимущественно напорные.

Известен способ этажно-камерной системы, состоящий в том, что выемку полезного ископаемого ведут с оставлением целиков, центры камер в плане располагают по углам равностороннего треугольника, камерам придают форму, близкую к цилиндрической (см. авторское свидетельство СССР №496365, МПК Е 21 C 41/06, 1975).

Недостатки известного способа - большой удельный объем капитальных и подготовительно-нарезных выработок, а углубление горных работ требует оставления междуэтажных целиков, что приводит к увеличению потерь полезного ископаемого.

Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение скважин диаметром 200-400 мм до продуктивного пласта, ведение добычи гидродобычным снарядом, поднятие гидросмеси на поверхность, поддержание кровли закладкой выработанного пространства (см. Аренc В.Ж. Физико-химическая геотехнология: Учеб. пособие. - М.: Издательство МГГУ, 2001, - рис.19.1, с.461-463).

Недостатки известного способа - большой удельный расход горных выработок, поскольку каждая добычная скважина пересекает всю надрудную толщу горных пород, невозможность обеспечить полное извлечение полезного ископаемого различной крепости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий проведение горных выработок рабочего горизонта, гидродобычу скважинами от рабочего горизонта с доставкой полученной гидросмеси полезного ископаемого на рабочий горизонт, причем продуктивный пласт в пределах добычных камер разрушают путем самообрушения пород на компенсационное пространство, после чего размывают раздробленное диспергируемое полезное ископаемое через пробуренные центральные и периферийные скважины (авт. свид. СССР №1036927, кл. Е 21 С 45/00, 1983, 5 с.).

Недостатки этого способа - большой удельный расход скважин и горных выработок, так как скважинами осуществляется пересечение налегающих пород, причем скважины обсаживают трубами на всю длину, что приводит к большим объемам горно-капитальных работ, а также невозможность обеспечить полное извлечение оставшихся запасов полезных ископаемых в недиспергируемых породах.

Задача изобретения - создание способа разработки глубокозалегающих месторождений обводненных полезных ископаемых, обеспечивающего полное извлечение запасов при низком удельном расходе горных выработок.

Поставленная задача достигается тем, что в способе разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых, включающем проведение горных выработок рабочего горизонта, гидродобычу скважинами от рабочего горизонта с доставкой полученной гидросмеси полезного ископаемого на рабочий горизонт, при разработке обводненных полезных ископаемых, залегающих под рабочим горизонтом, из выработок рабочего горизонта в залежь полезного ископаемого бурят передовые водопонижающие скважины и производят предварительное снижение напора подземных вод, находящихся в продуктивной толще залежи так, чтобы уровень подземных вод был ниже почвы выработок рабочего горизонта, а затем в пределах оставляемого потолочного целика и залежи под рабочим горизонтом ведут гидродобычу скважинами от рабочего горизонта вниз. Гидродобычу скважинами от рабочего горизонта вниз можно вести и по оси водопонижающих скважин.

На чертеже показана схема способа разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых, разрез вкрест простирания залежи полезного ископаемого.

Способ разработки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых осуществляется следующим образом.

С поверхности через толщу горных пород 1 проходят стволы 2 ниже уровня верхней границы рудной залежи 3 на глубину, необходимую для размещения горных выработок рабочего горизонта 4. Горные выработки 4 рабочего горизонта располагают по возможности в прочных вмещающих залежь породах или в прочном полезном ископаемом 5 под налегающими породами (либо под толщей пород) с оставлением предохранительного целика - потолочины 6. Потолочину 6 оставляют как в кровле подготовительных выработок рабочего горизонта, так и в их почве. При необходимости потолочина может быть искусственной. Вскрывающие и подготавливающие залежь горные выработки 4, соединяющие вертикальные стволы 2, проводят в пределах единого рабочего горизонта, который является одновременно откаточным и вентиляционным, причем выработки рабочего горизонта 4 размещают над разрабатываемым массивом полезного ископаемого 7.

Из выработок рабочего горизонта 4 в залежь полезного ископаемого бурят передовые водопонижающие скважины 8 и производят предварительное снижение напора подземных вод, находящихся в продуктивной толще залежи 7 так, чтобы уровень подземных вод 9 был ниже почвы выработок рабочего горизонта. Затем в пределах оставляемого потолочного целика под рабочим горизонтом и залежи 7 ведут гидродобычу скважинами 10, например, механогидравлическим рабочим органом, от рабочего горизонта вниз с доставкой, например, эрлифтом, полученной в затопленном забое гидросмеси полезного ископаемого вверх на рабочий горизонт. Гидродобычу скважинами от рабочего горизонта вниз можно вести и по оси водопонижающих скважин 8. После выемки полезного ископаемого из добычной скважины либо отработки ряда скважин может осуществляться закладка выработанного пространства.

При разработке обводненных полезных ископаемых, залегающих под рабочим горизонтом, бурение из выработок рабочего горизонта в залежь полезного ископаемого передовых водопонижающих скважин и предварительное снижение напора подземных вод, находящихся в продуктивной толще залежи, ведут так, чтобы уровень подземных вод был ниже почвы выработок рабочего горизонта, что обеспечивает уменьшение глубины стволов, сокращение длины горных выработок и способствует снижению удельного расхода горных выработок при вскрытии и подготовке месторождения к разработке.

Полнота выемки по сравнению со скважинной гидродобычей (СГД) обеспечивается благодаря управляемому формированию очистного пространства, например, цилиндрической формы, рабочим органом, в то время как при СГД скважинный гидромонитор вымывает слабые по прочности участки полезного ископаемого, провоцирует неуправляемое самообрушение и накопление на забое крепких кусков с нетранспортабельными параметрами. Кроме того, гидромонитор ведет разрушение путем расширения первичной скважины по боковой поверхности, а в предлагаемом способе разрушение ведут на забое.

Ведение гидродобычи скважинами от рабочего горизонта вниз позволяет полностью извлекать полезное ископаемое по всей вертикальной мощности залежи с одного горизонта - безэтажно, что обеспечивает полноту извлечения запасов месторождения. Это особенно ценно для обводненных полезных ископаемых с невысокой или перемежающейся прочностью. Предлагаемая технология является основой для поточной технологии от забоя до поверхности.