RU1794182C - Способ подземной разработки рудных материалов подземным выщелачиванием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к добыче полезных ископаемых выщелачиванием. Бур т скважины вокруг рудного тела и размещают в них невзрывные сейсмические источники. Заполн ютскважиныупруго-в зкой средой. Определ ют направление вектора максимального главного напр жени . Ориентируют оси сейсмических источников в направлении максимального главного напр жени . Перед подачей выщелачивающего раствора производ т обработку пласта вибровоздействи ми в диапазоне 60- 1500 Гц. При этом в пласт нагнетают раствор ПАВ. Контролируют напр женно-деформированное состо ние рудного тела и указанную.- обработку производ т до смены деформаций сжати  деформаци ми раст жени , При подаче выщелачивающего раствора вибровоздействие осуществл ют на частоте собственных колебаний рудного тела. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к геотехнологии и геомеханических методов разведки месторождений полезных ископаемых в частности добычи полезных ископаемых специальными способами.

Известен способ подземной разработки рудных месторождений подземным выщелачиванием , включающий бурение нескольких вертикальных скважин в рудном пласте дл  нагнетани  выщелачивающего раствора и скважин дл  откачки и выдачи на поверхность продуктивного раствора (Лунев Л.И. Подземные системы разработки месторождений выщелачиванием. Основы научного направлени  в создании и освоении минерально-сырьевой базы страны, М., 1988, с. 189-208).

Недостатками способа  вл ютс  трудоемкость и нетехнологичность, низка  проницаемость рудного пласта, невысокий КПД

извлечени  полезного компонента из рудного пласта.

Известен способ подземной разработки рудных месторождений подземным выщелачиванием , включающий вскрытие рудного пласта вертикальными скважинами , обсадку и герметизацию скважин, подачу в рудный пласт кислородсодержащего газа, окисление полезного компонента в границах зоны фильтраций по рудному пласту , последующую подачу в рудный пласт реагента и выдачу продуктивного раствора на поверхность, причем одновременно с подачей кислородсодержащего газа в подошве рудного пласта гидравлическим способом формируют подсечные камеры, давление кислородсодержащего газа поддерживают не меньше величины горного давлени  на уровне рудного пласта и после окислени  полезного компонента в кровле подсечных камер периодически снижают и

VI

О

4

00

го

СА)

восстанавливают до полного обрушени  рудного пласта в подсечные камеры.

Недостатками известного способа  вл ютс  трудоемкость и нетехнологичность способа, низка  проницаемость рудного пласта, невысокий КПД извлечени  полезного компонента из рудного пласта.

Цель изобретени  - повышение эффективности выщелачивани  за счет увеличени  КПД извлечени  полезного компонента одновременно с повышением проницаемости рудного пласта.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что осуществл ют проходку двух вертикальных стволов, окаймл ющих рудный пласт, вскрывают рудный пласт горизонтальными скважинами, пробуренными из вертикальных стволов, производ т массовый взрыв в рудном пласте из горизонтальных скважин, бур т с земной поверхности вертикальные закачные скважины, а также скважины дл  невзрывных сейсмических источников, размещают в них источники, производ т определение векторов максимальных и минимальных главных напр жений, ориентируют оси источников в направлений действи  максимальных главных напр жений, заполн ют основани  скважин с источниками упруго-в зким телом, осуществл ют проходку подготовительных выработок, разбуривают из них .откачные скважины, присоедин   возбуждают колебани  в рудном пласте и окружающем их горном масби- ве на частотах от 60 до 1500 Гц. параметры вибровоздействи  задают во всех скважинах идентичными, а воздействие на рудный пласт осуществл ют поэтапно, вначале дл  приведени  рудного пласта в колебательное состо ние, а затем переход т на частоту , равную частоте собственных колебаний рудного пласта, и осуществл ют его в течение времени, необходимого дл  повышени  Проницаемости рудного пласта и контролируемого по объему выхода продуктивного раствора из откэчных скважин, в совокупности с закачкой выщелачиваемых реагентов через нагнетательные скважины с земной поверхности.

При низкой проницаемости горных пород в рудном пласте возбуждают встречные колебани , генерируемые источниками из скважин, окаймл ющих рудный пласт, оси источников ориентируют соосно навстречу друг другу и настраивают в резонанс с собственными колебани ми рудного пласта.

При низкой проницаемости рудного пласта через закачные скважины нагнетают растворы поверхностно-активных веществ в совокупности с вибрационными воздействи ми на рудный пласт,

При низкой проницаемости рудного пласта нагнетание выщелачивающих реагентов осуществл ют в совокупности с обработкой рудного пласта колебани ми в

несколько этапов: в течение времени, необходимого дл  окислени  полезного компонента , обработку осуществл ют встречными колебани ми посредством направленных импульсов на частоте собственных колеба0 ний рудного пласта, затем обработку осуществл ют на частоте собственных колебаний рудного пласта попеременно слева или справа от рудного пласта из скважин с размещенными в них невзрывными источника5 ми в течение времени, обусловленного скоростью фильтрации выщелачиваемых реагентов в пределах зоны рудного пласта, контролиру  врем  обработки рудного пласта реагентами в каждом направлении воз0 действи  по объемам выхода продуктивного раствора из откачных скважин.

Дл  более полного извлечени  полезного компонента из рудного пласта откачные скважины герметизируют и подсоедин ют к

5 вакуумному насосу.

На чертеже приведена схема, реализующа  за вл емый способ, где 1 - горный массив, 2 - рудный пласт, 3 - закачные скважины , 4 и 5 - вертикальные стволы, 6 0 горизонтальные скважины, 7 - подготовительные выработки, 8-11 - скважины 8с размещенными в них невзрывными сейсмическими источниками 9 со встроенными,в них тензодатчиками 10 и заполненными уп5 pyro-в зким телом 11, 12 - пульт управлени , 13 - компрессор, 14 - откачные скважины, 15- вакуумный насос. . Способ осуществл ют следующим образом ,

0 с помощью датчиков давлени  горных пород, устанавливаемых в контрольной скважине, определ ют поле напр жений и главные векторы в горном массиве, где требуетс  повысить проницаемость горных по5 род. Затем осуществл ют проходку двух вертикальных стволом 4 и 5, окаймл ющих рудный пласт 2 в горном массиве 1, из стволов 4 и 5 бур т горизонтальные скважины 6 на всю длину рудного пласта 2, производ т

0 в них массовый взрыв, чтобы разрушить рудный пласт 2 и создать в нем искусственную трещиноватость. Затем бур т с поверхности закачные скважины 3, осуществл ют проходку подготовительных выработок 7, из

5 которых разбуривают в рудном пласте откачные скважины 14. Затем бур т скважины 8, размещают в них невзрывные сейсмические источники 9 со Встроенными в них тензодатчиками 10, служащие дл  синхронизации работы источника. Импульс давлени  воздуха, поступающий из компрессора 13, преобразуетс  тензодатчиком 10 в источнике 9 в электрический сигнал, поступающий на вход пульта управлени  12, имеющего обратную св зь с компрессором 13. Затем ориентируют оси источников 9 в направлении действи  максимальных главных напр жений, заполн ют скважины 8 упруго-в зким телом 11 (водой, мокрым песком или буровым раствором с 90% содержанием кварцевого песка), что создает оптимальные услови  передачи (закачки) энергии упругих волн в рудный пласт 2. Возбуждают колебани  источниками 9 в горном массиве, синхронизируют работу группы источников 9 - добиваютс  идентичности их параметров, а именно: частоты, интенсивности и длительности зондирующих импульсов при неизменных контактных услови х источников с горным массивом 1 посредством упруго-в зкого тела 11,

При работе вибровозбудители вызывают колебани  части горного массива 1 и рудного пласта 2, что влечет за собой подвижку отдельных элементов рудного пласта , перераспределени  пол  напр жений в горном массиве 1 и его частичную дегазацию , что в свою очередь способствует фильтрации закачиваемых реагентов в рудный пласт 2 и мигрируемых по пласту 2 под воздействием вибрационных нагрузок. Рудный пласт 2 и окружающие их вмещающие породы подвергаютс  воздействию всех видов напр жений, что способствует перемещение реагентов по всей площади рудного пласта.

Вибровоздействи  на рудный пласт 2 осуществл ютс  поэтапно: сначала осуществл ют обработку пласта колебани ми с частотами от 60 до 1500 Гц и привод т его в колебательное состо ние, затем переход т на частоту воздействи , равную частоте собственных колебаний рудного пласта 2, что способствует повышению проницаемости рудного пласта в совокупности с закачкой реагента через скважины 3, далее переход т к обработке пласта 2 встречными коле- .бани ми, настроенными в резонанс с колебани ми рудного пласта, что позвол ет. повысить проницаемость пород и охран ть большую площадь при воздействии реагента с рудным пластом, причем об эффективности процесса выщелачивани  суд т по объему выхода продуктивного раствора из откэчных скважин 14, присоединенных к вакуумному насосу, что в свою очередь способствует фильтрации реагента по рудному пласту и предотвращает его растекание за

пределы рудного пласта, поскольку образующиес  перепады давлени  в трещинах и порах рудного пласта при отсосе раствора вакуумным насосом 15 способствуют концентрации реагента в откачные скважины 14.

Затем осуществл ют обработку рудного пласта 2 на частоте его собственных колебаний попеременно слева и справа из скважин 8, окаймл ющих рудный пласт 2, в которых размещены невзрывные сейсмические источники 9, причем врем  воздействи  определ етс  скоростью фильтрации реагентов по рудному полу в пределах зоны

рудного пласта 2 по простиранию.

Зна  объемы полезного ископаемого в рудном пласте, врем  воздействи  определ ют исход  из объемов выхода продуктивных растворов из откачных скважин 14 и

концентрации в них полезного ископаемо- то.

Эффективному применению колебаний дл  увеличени  проницаемости рудного пласта способствует анизотропи  руд во

вмещающих породах, внутренние напр жени , обусловленные как весом вышележащих пород, так и наличием тектонических напр жений в массиве горных пород. Встречные колебани , настроенные в резоианс с собственными колебани ми рудного пласта, способствуют возникновению зоны напр жений, возникновению микротрещин , вокруг которых происходит образование новых трещин, снижение сил сцеплени 

между отдельност ми рудного пласта, раскрытие трещиноватости в рудном пласте, что позвол ет равномерно увеличивать зону искусственной трещиноватости рудного пласта путем создани  гармонических сто чих волн давлени  в местах скоплени  ре- агента в порах и трещинах пласта, что приводит к накоплению энергии и распространению ее по пласту в виде чередующихс  волн вжати  и раст жени . Увеличение

зоны трещиноватости в рудном пласте повышает эффективность процесса выщелачивани , в результате чего снижаетс  врем  отработки пласта и увеличиваетс  КПД извлечени  полезного компонента из

рудного пласта.

Использование за вл емого способа способствует повышению эффективности процесса выщелачивани , что приводит к увеличению КПД извлечени  полезного компонента и уменьшению времени отработки рудного пласта по сравнению с имеющимис  способами выщелачивани ,

Claims (3)

1. Способ подземной разработки рудных месторождений подземным выщелачиванием , включающий бурение скважин, размещение в них невзрывных сейсмических источников, заполнение скважин упруго-в зкой средой, обработку рудной массы вибровоздействи ми в период подачи выщелачивающего раствора и откачку продуктивного раствора, отличающийс  тем. что, с целью повышени  эффективности разработки за счет увеличени  проницаемости горных пород и улучшени  гидро- и аэродинамических св зей, скважины дл  размещени  сейсмических источников бур т вокруг рудного тела, определ ют направление вектора максимального главного напр жени  в рудном массиве, ориентируют оси сейсмических источников в направлении максимального главного напр жени , перед подачей выщелачивающего раствора производ т обработку пласта вйбровоздействи ми в диапазоне 60-1500 Гц, при этом в пласт нагнетают раствор поверхностно-активного вещества, контролируют напр женно-формированное состо ние рудного тела, указанную обработку производ т до смены деформаций сжати  деформаци ми раст жени , а при подаче выщелачивающего раствора вибровоздействие осуществл ют на частоте, равной частоте собственных колебаний рудного тела.

2. Способ по п. 1, о т Л и ч а ю щ и и с   тем, что вибровоздействие осуществл ют встречными колебани ми из скважин, окаймл ющих рудное тело, при этом частоту виб- ровоздёйстви  настраивают в резонанс с собственными колебани ми рудного тела,

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ И и с   тем, что при подаче выщелачивающего раствора вибровоздействие осуществл ют по- переменно сначала с одной стороны рудного тела затем с другой, а врем  обработки с каждой стороны ограничивают временем миграции раствора по пласту.