RU2150002C1

RU2150002C1 - Method of hydraulic borehole mining in hard rocks

Info

Publication number: RU2150002C1
Application number: RU98120136A
Authority: RU
Inventors: Г.Т. Зимин
Original assignee: Государственное учреждение институт горного дела дальневосточного отделения РАН
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: mining industry; applicable in hydraulic borehole mining of minerals. SUBSTANCE: method includes drilling of vertical producing holes, their equipment with washing out, pulp-lifting devices and device for supporting of rocks of bed roof. Mining process is carried out by stages. Producing holes intersect orebody and are charged with explosives on section within bed interval. Charged explosives are blasted to form initial compensation chamber due to subsequent washing-out of rocks broken by blast. Volume of initially formed compensation chamber corresponds to volume of loosened rock mass from subsequent stage of mining and serves for accommodation of drilling equipment, equipment for hydraulic washing-out and roof support of worked bed. EFFECT: higher process and ecological efficiency of method application. 3 dwg

Description

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. The invention relates to the mining industry and can be used in energy and other sectors of economic activity for the sinking of underground workings and the construction of underground tanks for various purposes.

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. A known method of downhole hydraulic production with maintaining the roof of the reservoir being developed (description to copyright certificate 1830414, USSR, Bull. N 28 from 07/30/93), which is used in the development of placer deposits in loosely bound and unrelated rocks. The roof of the developed layer is maintained by a mechanical device, and the rocks of the chamber are washed out and transported using a multi-nozzle telescopic frame hydromonitor; the worked out space is backfilled with classified and thickened flushing tails, which return to the developed block with a certain lag from the advancing mining front.

Недостаток способа в практической невозможности вести разработку в породах скального типа. The disadvantage of this method is the practical impossibility of developing in rock formations.

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. A known method of forming underground cavities (description to AS N 1567776 publ. 05/30/1990, Bull. N 20), including drilling of the Central and around auxiliary wells, placing explosive charges in them, the formation of the primary compensation chamber in the bottom hole of the central well, breaking rocks to the specified chamber with the formation of a pile of rocks in it and secondary compensation chambers in the interval of bottom holes of peripheral wells by blasting charges in the latter, removing broken rocks to the surface through the central well, In order to reduce the costs of cavity formation and increase the reliability of its operation by ensuring the stability of the ceiling and the conditions for effective rock breaking, explosive charges in the central well are additionally placed above the bulk of the rocks and blasting them, breaking the ceiling rocks into secondary compensation chambers, while the specified charge within the charging interval is increased from the lower boundary of the interval to the upper.

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. The disadvantage of this method is that the proposed method achieves the goal of obtaining a stable ceiling due to the formation of the arch of natural equilibrium by explosive collapse of an unstable prism of rocks, i.e. the method is not suitable for the development of rock formations of stratified deposits, if necessary, excavation is carried out only within the geometry of the stratum of the mineral, avoiding dilution or large losses of the mineral. In the conditions of occurrence of unstable rocks in the formation roof, the proposed method is generally unsuitable. The method requires the drilling of additional auxiliary wells in the cover rocks and the ore body.

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. Closest to the proposed method by technical essence is a method and device for downhole hydraulic production in high-density rock formations (description to patent N165822 of 02.22.95, Poland), including delivery of ore minerals to the surface by creating a cavity in the formation from a production well through which from the bottom of the recess they are brought to the surface by a submersible airlift, and in the first stage, the destruction is carried out by explosive materials located in a production well crossing the reservoir aemogo, the interval of the intersection and the next step of drilled wells, inclined to the production well, in which the range of the formation of explosive materials are charged and explode for effective breaking with a subsequent recess and elevation blasted rock mass on the surface. The stability of the roof is provided independently by anchoring the supporting slings in the cavity created for this purpose.

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. The disadvantage of this method is the need to drill additional deviated wells from the main production well, the difficulty of fixing the direction of drilling of deviated wells of the first and subsequent phases with high accuracy to obtain uniformly crushed rock mass and to charge and blast part of the wells, as well as to maintain the roof of the developed formation, of a large volume drilling of waste rock that is not needed for the main process of explosive destruction within the boundaries of the ore body.

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. The purpose of the proposed method is to increase the technological and environmental efficiency of the method of downhole hydraulic production in rock due to the location of blast holes within the ore body and drilling of blast holes in a direction parallel to the plane of the roof and the bottom of the formation at any inclination of the formation.

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. This goal is achieved by the fact that in the method of downhole hydraulic production in rock formations, including the drilling of vertical production wells and equipping them with washing, pulp-lifting equipment and a device for maintaining the rocks of the formation roof, delivery of the destroyed ore minerals to the earth's surface by creating a cavity in the formation by erosion of the rocks destroyed by the explosion from the well through which they are lifted from the bottom of the mine by a submersible airlift, and the production process proceeds in stages, production wells are drilled intersecting the udder and the area in the interval of the formation are charged with explosive, explode to obtain a primary compensation chamber, which is formed as a result of subsequent washing out of rock destroyed by the explosion and lifting them to the earth's surface with a pulley-lifting unit, the volume of the initially formed compensation chamber corresponds to the volume of loosened rock mass from the subsequent development stage and it serves to place blast hole drilling equipment in the ore body that are drilled parallel but the planes of the roof and the bottom of the formation are staggered along the bottom of the compensation chamber; moreover, preliminary slit wells are drilled and exploded along the roof contour and the bottom of the ore body stratum, the roof of the developed stratum is maintained by a mechanical device for supporting roof rocks installed in the production well at the level of the stratum roof, and erosion is destroyed by rock explosion and transported along the bottom of the chamber by telescopic frame multi-nozzle hydraulic monitor.

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). The graphical application shows the scheme for obtaining the primary compensation chamber (Fig. 1), the scheme of the drilling block being drilled by the ore body (Fig. 2), the scheme of mining the chamber of the mining block by the ore body (Fig. 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. The method includes vertical production wells 1, erosion equipment (telescopic frame multi-nozzle hydraulic monitors) 2, becoming pulp-lifting pipes 3 with pulp-lifting unit (submersible airlift) 4, the bottom of the compensation chamber 5, the ore body 6, the primary compensation chamber 7, a device for maintaining the formation roof rocks 8, the top of the formation 9, the bottom of the formation 10, the packer 11, the earth's surface 12, the rock mass 13 loosened by the explosion, the drilling unit 14, the blast holes 15, the contour wells of preliminary slit formation 16, s Any compensation chamber 17, the ratchet grill of the suction 18, hydraulic nozzles 19, the bottom of the extraction chamber 20, the block 21 being prepared for excavation.

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. The procedure for performing a downhole hydraulic mining of minerals in rock includes drilling vertical production wells 1, equipping them with washing equipment — a telescopic frame multi-nozzle hydraulic monitor 2, with pulp-lifting equipment — a pulp-lifting tube set 3, with a pulp-lifting unit — a submersible airlift 4, with which 5, made in the ore body 6, and then from the bottom of the extraction chamber 20 of the mining block 21, the rock mass destroyed by the explosion is transported along the bottom of the measures 7, 17 with a telescopic frame multi-nozzle hydraulic monitor 2, through the ratchet grill of the suction 18 and pulp lifting unit 4 is issued to the earth's surface 12. The mining process proceeds in stages. Initially, production wells are drilled crossing the ore body and charged with explosives in the area in the interval of the formation, explode to produce the primary compensation chamber 7, which is formed as a result of subsequent washing out of the rocks destroyed by the explosion by hydraulic monitoring equipment and lifting them to the earth's surface with a pulp-lifting unit 4. Then from the bottom of the compensation chamber blasting holes 14 are drilled by the drilling unit 14 and the contouring holes of preliminary slot formation 16 parallel to the plane of the roof and 9 and the bottom of the formation 10, and the blast holes 15 are staggered along the bottom of the compensation chamber 17, the wells are charged and explode, the rock mass 13 destroyed by the explosion is projected onto the earth's surface. The stability of the formation roof rocks is ensured by the installation of a mechanical device to support the formation roof rocks 8, which is removed to the earth surface at the end of the laying works 12. The in-situ pressure is regulated by the installation of the packer 11. Hydromonitor nozzles 19 provide for erosion of the rock and their transportation along the bottom of the extraction chambers.

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. The estimated economic effect of the application of the proposed method of downhole hydraulic mining in rocks is 180-300 rubles in prices on 1.1.1998 per ton of ore mined. The environmental effect of the application of the method was not calculated.

Claims

A method of downhole hydraulic production in rock formations, including drilling vertical production wells and equipping them with washing, pulp-lifting equipment and a device for maintaining formation roof rocks, delivering destroyed ore minerals to the earth’s surface by creating a cavity in the formation by washing out the destroyed rocks from the well through which from the bottom of the mine they are lifted by a submersible airlift, and the production process proceeds in stages, production wells are drilled crossing the ore body and in the area in the interval of the reservoir pressurized explosive, explode to obtain the primary compensation chamber, resulting from the subsequent washing out of the rock destroyed by the explosion and lifting them to the earth's surface with a pulp lifting unit, characterized in that the volume of the initially formed compensation chamber corresponds to the volume of the loosened rock mass from the subsequent stage of development and it serves to place blast hole drilling equipment in the ore body, which are drilled parallel to the roof plane and under formation strata and are staggered along the bottom of the compensation chamber, and preliminary slit wells are drilled and exploded along the roof contour and the bottom of the ore body stratum, the roof of the developed stratum is maintained by a mechanical device for maintaining roof rocks installed in the production well at the level of the stratum roof, and erosion of the rock destroyed by the explosion and its transportation along the bottom of the chamber is carried out by a telescopic frame multi-nozzle hydraulic monitor.