способ гидродобычи полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий гидравлическое дробление пласта, гидротранспортирование отбитой породы, подачу закладочной смеси в выработанное пространство по трубопроводу, отличающийся тем, что отбитую породу обогащают и обезвоживают, а отходы, полученные при обогащении отбитой породы, смешивают с пульпой, полученной при обезвоживании отбитой породы, причем полученную смесь используют для закладки выработанного пространства, при этом в выработанное пространство укладывают мешкообразную эластичную мелкоперфорированную оболочку, а затем соединяют ее с трубопроводом закладочной смеси и под большим давлением заполняют закладочной смесью, при этом выделенную через перфорацию стекающую жидкость собирают и отправляют на очистку и рециркуляцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке твердых полезных ископаемых способом гидродобычи с закладкой выработанного пространства.

Известен комплексный способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых и системы вентиляции и подогрева горных выработок, гидравлическое дробление пласта автоматизированным шахтным комбайном в непрерывном режиме с установкой крепи, гидротранспортирование отбитой породы, обогащение полученной массы и дальнейшее ее обезвоживание, осушение обводненных пластов, очистку технологической жидкости и ее рециркуляцию (см. опубликованную заявку RU №2001113332, Е21С 41/18, 2001 г.). Этот способ имеет следующие недостатки. Процесс добычи в большей степени зависит от плотности и прочности пласта, использование крепи не дает надежной защиты от обрушений, не всегда удается добиться улучшения экологической обстановки вокруг и внутри шахты, особенно состояния жидкости и воздушной среды.

Известен способ разработки мощных крутых пластов гидроотбойкой с литой твердеющей закладкой, включающий вскрытие и подготовку выемочного поля вентиляционными и выемочными штреками, участковыми квершлагами, пройденными от центрального полевого ската, разделение этажей на подэтажи, слоевую выемку угля гидромонитором заходками по простиранию и подачу литой твердеющей смеси в выработанное пространство каждой заходки по трубопроводу, монтирование закладочного трубопровода до отработанной заходки со стороны центрального ската по вентиляционному штреку (см. патент RU №2084631, Е21С 41/18, 1993 г.). Известный способ является дорогостоящим и трудоемким. Использование специальной твердеющий смеси и сложной вентиляционной системы, прокладка специального трубопровода и его последующий демонтаж усложняют способ добычи. Отсутствие рециркуляции жидкости в гидродобыче ведет к ее перерасходу и обводнению пластов. А недостаточная рециркуляция пустой породы приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким техническим решением является способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий гидравлическое дробление пласта, гидротранспортирование отбитой породы, подачу закладочной смеси в выработанное пространство по трубопроводу (см. патент RU №2293182, Е21С 41/18, 2005 г.). Известный способ также является дорогостоящим и трудоемким, т.к. предусматривает использование специальных твердеющих добавок в закладочной смеси. Отсутствие рециркуляции жидкости в гидродобыче, как и в предыдущем аналоге, ведет к ее перерасходу и обводнению пластов, что может привести к их обрушениям, а накопление пустой породы вокруг шахты ведет к ухудшению экологической обстановки на шахте.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения надежности закладки выработанного пространства горных выработок и безопасности горных работ, устойчивости протекания технологического процесса в ограниченных условиях горной выработки, снижения затрат на закладку выработанного пространства, улучшения экологической обстановки на шахте и в ее окрестностях за счет рециркуляции жидкости в технологическом процессе.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе гидродобычи полезных ископаемых, включающем гидравлическое дробление пласта, гидротранспортирование отбитой породы, подачу закладочной смеси в выработанное пространство по трубопроводу, отбитую породу обогащают и обезвоживают, а отходы, полученные при обогащении отбитой породы, смешивают с пульпой, полученной при обезвоживании отбитой породы, причем полученную смесь используют для закладки выработанного пространства, при этом в выработанное пространство укладывают мешкообразную эластичную мелкоперфорированную оболочку, а затем соединяют ее с трубопроводом закладочной смеси и под большим давлением заполняют закладочной смесью, при этом выделенную через перфорацию стекающую жидкость собирают и отправляют на очистку и рециркуляцию.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема подготовки и закладки выработанного пространства с помощью мешкообразной эластичной мелкоперфорированной оболочки. На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. На фиг.3 - система рециркуляции жидкости.

Способ гидродобычи полезных ископаемых, включает подготовку месторождения для добычи полезных ископаемых, вскрытие пластов 1, подготовку базовых площадок, установку крепи 2 и монтаж системы 3 вентиляции воздуха горных выработок. Дробление пласта 1 производят гидравлическим способом с помощью гидродробилки 4. Одновременно с дроблением пласта 1 производят установку крепи 2. Гидродробилка 4 связана шлангом с системой 5 рециркуляции технологической жидкости.

Гидротранспортированием отбитую породу 6 подают на обезвоживание и обогащение. Обезвоживание производят за счет частичного отделения от нее жидкостной пульпы 7 при активном перемешивании на валах транспортера 8 рольгангового типа. При этом между валами транспортера 8 стекает пульпа 7, представляющая собой смесь технологической жидкости с мелкоизмельченной при дроблении пласта 1 пылью, которую затем по наклонному желобу 9 подают к насосной системе 10. В насосной системе 10 пульпу 7 смешивают с отходами 11 - пустой породой, полученной при обогащении отбитой породы 6, получая закладочную смесь.

В выработанное пространство 12 после его освобождения от отбитой породы 6 укладывают мешкообразную эластичную мелкоперфорированную оболочку 13, один конец которой запаян, а второй конец соединяют с гибким трубопроводом 14. Внутреннюю полость 15 мешкообразной эластичной мелкоперфорированной оболочки 13 под большим давлением заполняют закладочной смесью через гибкий трубопровод 14, связанный с насосной системой 10. Через микроперфорацию оболочки 13 вместе с жидкостью просачивается самая мелкая пылеобразная фракция, которая заполняет все технологические пустоты между внешней стороной оболочки 13 и стенами выработанного пространства 12. А жидкость стекает в желоб 16. По желобу 16 отработанную жидкость подают к насосу 17, который направляет ее в систему 5 рециркуляции технологической жидкости. В случае недостатка жидкости в системе 5 дополнительную жидкость подают из емкости 18 до достижения оптимального уровня технологической жидкости в системе 5.

Закладочная смесь, которую подают во внутреннюю полость 15 мешкообразной эластичной мелкоперфорированной оболочки 13 под большим давлением, постепенно заполняет ее и обезвоживается. Мелкодисперсная фракция, просочившаяся через перфорацию оболочки 13, оседает в микропустотах, находящихся между стенами выработанного пространства и оболочкой 13, и также постепенно обезвоживается. В течение двух-трех суток закладочная смесь, обезвоженная во внутренней полости 15 оболочки 13, полностью отвердевает. Благодаря использованию прочной эластичной оболочки 13 и новой технологии ее заполнения образуется цельный твердый массив породы, полностью занимающий выработанное пространство 12, которое практически невозможно разрушить размыванием, вибрацией, обрушением и другими воздействиями, которые обычно представляют опасность в шахте.

После полного заполнения оболочки 13 ее конец запаивают, в следующее выработанное пространство 12 укладывают новую мешкообразную эластичную мелкоперфорированную оболочку 13, подводят к ней гибкий трубопровод 14 и процесс заполнения оболочки 13 закладочной смесью повторяют.

Насос 17 дополнительно используют для обезвоживания обводненных пластов, а эту жидкость также подают в систему 5 рециркуляции. Такой круговорот технологической жидкости в системе 5 дает возможность экономить расход чистой воды на шахте и необходимость ее постоянной доставки. Система 5 практически полностью исключает загрязнение окружающей среды вокруг шахты технологической жидкостью, а использование отходов 11 (пустой породы) в закладочной смеси для закладки в оболочки 13 выработанного пространства 12 позволяет практически исключить складирование этих отходов 11 вокруг шахты.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения надежности закладки выработанного пространства горных выработок и безопасности горных работ, устойчивости протекания технологического процесса в ограниченных условиях горной выработки, снижения затрат на закладку выработанного пространства, улучшения экологической обстановки на шахте и в ее окрестностях за счет рециркуляции жидкости в технологическом процессе.