RU1789445C - Способ сооружени подземных полостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горнодобывающей отрасли. Определ ют основные сква- жины до основной кровли скважины. Производ т крепление кровли подземных полостей перед их образованием проходной в основной кровле на границе с залежью кольцевых щелей. Нагнетают в щели гидроупорный, химически нейтральный материал . Размывают полости с формированием свода естественного равновеси . Размыв ведут до обнажени  части гидроупорного материала. При этом в напорную жидкость добавл ют нейтральный краситель до по влени  его в смежной скважине. При достижении отработки крайних в блоке скважин сооружают по периметру блока вспомогательные скважины. Соедин ют их вертикальными щел ми и нагнетают в них и на днище полостей гидроупорный химически нейтральный материал. 6 з.п. ф-лы, 2 ил. СЛ С

Description

Изобретение относитс  к горнодобывающей отрасли промышленности и может быть использовано при комплексном освоении месторождений твердых полезных ископаемых , в частности строительных материалов, каменной и калийной солей, осадочных месторождений цветных и редких металлов и др., с дальнейшим использованием выработанного пространства недр дл  нужд народного хоз йства, например , сооружение в нем хранилищ нефте- и газопродуктов, утилизации отходов и т.п.

Известен способ извлечени  полезных ископаемых из недр через основные скважины с образованием выработанного пространства и сооружением вертикальной и горизонтальной завес вокруг добычных блоков из гидроупорного, химически нейтрального материала путем его нагнетани  в вспомогательные скважины и образованные из них трещины.

К недостаткам описанного способа относитс  следующее: малые объемы выработанного пространства ввиду избирательного извлечени  полезных компонентов из продуктивной залежи; увеличенные затраты на сооружение гидроупорных завес за счет большого объема нарезных работ и скважин и отсутстви  их заданной направленности; значительные потери попутных полезных ископаемых по причине селективной выемки .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс 

VI 00 Ю

4 СЛ

способ сооружени  подземных полостей, включающий вскрытие продуктивной залежи основными скважинами, обсадку их, гидроразмыв полезных ископаемых блоками напорной жидкостью и извлечение их через основные скважины с формированием в полости свода естественного равновеси , крепление кровли полости. По данному способу перед гидроразмывом в породах непосредственной кровли формируют дополнительную выработку в форме свода устойчивого равновеси , удал ют из этой выработки породу, а максимальный радиус подземных полостей устанавливают не превышающим величины полупролета этого свода.

К недостаткам описанного способа следует отнести следующее: низка  эффективность использовани  подземных полостей по причине ненадежной их изол ции; низка  долговечность создаваемых полостей ввиду непродолжительных сроков поддержани  их кровли, а также возможность разрушени  днища и стенок полостей за счет гидрогеохимических процессов.

Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности полостей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе сооружени  подземных полостей, включающем вскрытие продуктивной залежи основными скважинами, обсадку их, гидроразмыв полезных ископаемых блоками напорной жидкостью и извлечение их через основные скважины с формированием в полости свода естественного равновеси , крепление кровли полости, перед сооружением полостей определ ют местоположение основной кровли размываемой залежи, обсадку основных скважин производ т до основной кровли залежи, крепление кровли подземных полостей производ т перед их образованием проходкой в основной кровле на границе с залежью кольцевых щелей и нагнетанием в них гидроупорного, химически нейтрального материала, свод естественного равновеси  при размыве полостей формируют в залежи, при этом размыв ведут до обнажени  части гидроупорного материала с добавлением в напорную жидкость, закачиваемую в одну из двух работающих скважин нейтрального красител  до по влени  его в смежной скважине , а при достижении отработки крайних в блоке скважин сооружают по его периметру вспомогательные скважины, соедин ют их между собой вертикальными щел ми гидроразмывом и нагнетают в них и на днище подземных полостей через основные скважины гидроупорный химически нейтральный материал; крепление основной

кровли полостей производ т на высоту (0,2- 0,3) ее мощности; в качестве гидроупорного химически нейтрального материала используют синтетические смолы или раствор силиката натри ; вспомогательные скважины по периметру блока ниже днища подземных полостей бур т наклонно-горизонтальными до их сбойки; в качестве нейтрального красител  используют слабоконцентрированный раствор чернил и подают его в напорную жидкость после выемки из скважины 2/3 расчетного объема извлекаемых полезных ископаемых. Обсадка основных скважин до основной кровли с предвари5 тельным ее определением позвол ет снизить затраты на сооружение скважин и обеспечить креплени  кровли полостей. Крепление кровли подземных полостей перед их образованием проходкой в кровле

0

5

гидроразмывом из скважин кольцевых щелей с нагнетанием в них гидроупорного химически нейтрального материала, например синтетических смол, силиката натри , обеспечивает надежность и долговечность устойчивости полостей при сравнительно

малых затратах. Этому же способствует гйд- роразмыв полезных ископаемых до формировани  в подземных полост х свода естественного равновеси . Добавка в на0 порную жидкость, закачиваемую в одну из двух или нескольких одновременно работающих скважин, нейтрального красител , например слабоконнцентрированного раствора чернил, позвол ет определить момент

5 сбойки скважин и тем самым снизить затраты на образование полостей. Этому же способствует подача красител  на стадии выемки оставшегос  1/3 объема полости. Сооружение вспомогательных скважин

0 по периметру блока в заключительной стадии его выемки с соединением их между собой щел ми гидроразмыва с закачкой в них и на днища полостей гидроупорного материала обеспечивает надежность и

5 долговечность подземных полостей, способствует поддержанию в них посто нного температурновлажностного режима. Kperv ление кровли полостей на высоту равную (0,2-0,3) ее мощности обеспечивает доста0 точно надежное крепление кровли при незначительных на это затратах. Величина (0.2-0,3) мощности кровли установлена исход  из расчета про влений горного давлени  при скважинной гидродобыче СГД и

5 дл  месторождений, залегающих на глубинах до 1000 м,  вл етс  достаточной. Бурение вспомогательных скважин ниже днища подземных полостей наклонно-горизонтальными позволит повысить надежность изол ции создаваемых полостей.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема реализации способа, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Продуктивна  залежь 1 вскрыта основ- ными скважинами 2 и по своему периметру вспомогательными скважинами 3 (фиг. .1, 2). Посредством скважин 2 и 3 залежь 1 разделена на блоки 4, в которых сформированы полости 5 (фиг. 1). В основной кровле б за- лежи под полост ми 5 формируют кольцевые щели 7 с заполнением их гидроупорным материалом, а в полост х - своды естественного равновеси  8 (фиг. 1). Из вспомогательных скважин 3 создают гидрозавесу 9 по периметру блока (фиг. 2), 10 - гидроупорный материал в кровле полости. Последовательность технологических операций по данному способу следующа . Продуктивную залежь 1 раздел ют в плане на выемоч- ные блоки 4, определ ют местоположение основной кровли залежи 1, вскрывают залежь с поверхности основными скважинами 2 и по периметру блока - вспомогательными скважинами 3, причем обсадку основных скважин производ т до основной кровли 6, а в самой кровле 6 гидроразмывом проход т кольцевые щели 7 высотой (0,2-0,3) мощности кровли, нагнетают в них гидроупорный , химически нейтральный материал и закрепл ют тем самым кровлю будущих подземных полостей 5 (фиг. 1). Формирование полостей 5 производ т гидроразмывом продуктивной залежи 1 через основные скважины 2 до их сбойки, момент которой фиксируют с помощью нейтрального красител , добавл   его в напорную воду, подаваемую в одну из смежных скважин 2 на последней трети выемки полостей. Гидроразмыв ведут до образовани  залежи 1 сво- да 8 естественного, устойчивого равновеси  и до обнажени  части гидроупорного материала 10. При достижении выемки крайних в блоке скважин 2 одновременно с гидроразмывом в них производ т бурение вспо- могательных скважин 3. соедин ют их между собой вертикальными щел ми гидроразмыва 9 (фиг. 2). Затем, по окончании выемки полезных ископаемых из блока 4, во вспомогательные скважины 3, щели 9 и на днище полостей 5 нагнетают гидроупорный, химически нейтральный материал 10, например раствор синтетических смол или раствор силиката натри  (жидкое стекло). Вспомогательные скважины 3 ниже почвы залежи (днища полостей) возможно бурить наклонно-горизонтальными, что позволит избежать подачи гидроупорного материала на днище полости дл  их изол ции и увеличить тем самым их полезный объем.

Таким образом, после выемки полезных ископаемых, в недрах остаетс  устойчивое, гидроизолированное выработанное пространство - подземные полости, которые могут быть использованы дл  хранени  неф- те- и газопродуктов, жидких агрессивных продуктов, различных отходов.

Пример. Продуктивна  залежь фос- форитоносных песчано-глинистых руд мощностью до 10 м залегает горизонтально на глубине 80-200 м. Разработку ее ведут способом СГД, при этом в плане основными скважинами с сеткой 25x25 м нарезают очистные блоки с объемом руды в каждом 10 м . Основные скважины обсаживают трубами 273 мм до основной кровли залежи - алевролитистых глин, местоположение которых определ ют по данным геофизики. Перед СГД в ней проход т кольцевые щели из каждой скважины до сбойки между собой (на рассто ние до 25-30 м и высотой 1,5-3 м) и заполн ют их синтетической смолой марки МФ-1. После закреплени  кровли начинают СГД руды с образованием в залежи полостей на высоту до 10 м и формированием в залежи свода естественного равновеси . Производ  одновременный гидроразмыв руд до обнажени  части гидроупорного материала в двух смежных скважинах, при достижении выемки 2/3 расчетного объема полости (примерно 12- 14 тыс.м ) в одну из скважин подают с напорной водой нейтральный краситель - слабоконцентрированный раствор чернил, и по по влению красител  в пульпе соседней скважины определ ют момент сбойки. Отработка блока ведетс  от центра к периферии , и при достижении отработки крайних скважин блока приступают к бурению вспомогательных скважин диаметром 89- 114 мм на рассто нии 15-20 м от основных скважин и между собой. С помощью гидро- добычных снар дов диаметром не более 89 мм производ т сбойку этих скважин вертикальными щел ми на высоту 10-12 м от почвы до кровли залежи с последующим нагнетанием в них и на днища полостей смолы МФ-1. Применение данного способа сооружени  подземных полостей позволит получить положительный эффект, выражающийс  в следующем: снижаютс  затраты на освоение месторождени  за счет отнесени  части затрат на эксплуатацию подземных полостей; снижаютс  потери и разубожива- ние полезных ископаемых за счет искусственного поддержани  кровли и изол ции залежи: улучшаютс  эколого-экономиче- ские услови  освоени  месторождений.

Ожидаемый экономический эффект от применени  данного способа дл  опытнопромышленной стадии освоени  на месторождении с запасами до 0,5 млн.м3 составит около 150 тыс,руб.

Claims (7)

1. Формула изобретени  1. Способ сооружени  подземных поло- стей, включающий вскрытие продуктивной залежи основными скважинами, обсадку их, гидроразмыв полезных ископаемых блоками напорной жидкостью и извлечение их через основные скважины сформированием в полости свода естественного равновеси , крепление кровли полости, отличаю щи и с   тем, что, с целью повышени  надежности и долговечности полостей, перед сооружением последних определ ют местоположение основной кровли разматываемой залежи, обсадку основных скважин производ т до основной кровли залежи, крепление кровли подземных полостей производ т перед их образованием проходкой в основной кровле на границе с залежью кольцевых щелей и нагнетанием в них гид- роупорного химически нейтрального материала , свод естественного равновеси  при размыве полостей формируют в залежи, при этом размыв ведут до обнаружени  части гидроупорного материала с добавлением в напорную жидкость, закачиваемую в одну из двух работающих скважин, нейтрального красител  до по влени  его в смежной сква- жине, а при достижении отработки крайних в блоке скважин сооружают по его периметру вспомогательные скважины, соедин ют их между собой вертикальными щел ми гидроразмывом и нагнетают в них и на днище подземных полостей через основные скважины гидроупорный химически нейтральный материал.
2. 2. Способ поп.1, отлич ающийс  тем, что крепление основной кровли полостей производ т на высоту (0,2-0,3) ее мощности .
3. 3. Способ по пп. 1и2, отличающийс  тем, что в качестве гидроупорного химически нейтрального материала используют раствор силиката натри .
4. 4. Способ по пп. 1-3, отличающий- с   тем, что в качестве гидроупорного химически нейтрального материала используют синтетические смолы.
5. 5. Способ по пп. 1-4, отличаю.щи й- с   тем, что вспомогательные скважины по периметру блока ниже днища подземных полостей бур т наклонно-горизонтальными до их сбойки.
6. 6. Способ по пп. 1-5, отличающий- с   тем, что в качестве нейтрального красител  используют слабоконцентрированный раствор чернил.
7. 7. Способ по пп. 1-6, отличающий- с   тем, что нейтральный краситель в напорную жидкость подают после выемки из скважины 2/3 расчетного объема извлекаемых полезных ископаемых.