RU2307251C1

RU2307251C1 - Method for hydraulic borehole mineral mining

Info

Publication number: RU2307251C1
Application number: RU2006103581/03A
Authority: RU
Inventors: Токтамыс Нусипхулович Мендебаев (KZ); Токтамыс Нусипхулович Мендебаев
Original assignee: Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Внедренческий Центр Алмас"
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-09-27

Abstract

FIELD: mining, particularly geotechnologic solid mineral mining.

SUBSTANCE: method involves exposing ore body with central and peripheral boreholes and excavating material in two stages. Central and peripheral boreholes are sunk across ore body strike and are provided with side holes diverging from boreholes at different levels along ore body width and strike. The holes are arranged in staggered order between levels and boreholes and extend in opposite directions. The first material excavation stage is performed simultaneously with borehole and side hole sinking along with face vibration exciting. The second material excavation stage is carried out by material pulp lifting through boreholes, wherein borehole purposes are serially changed, for example, the central borehole is used as production borehole and peripheral ones are injection boreholes and vice-versa.

EFFECT: increased efficiency of mineral extraction from ore body formed by monolithic solid rock, increased ore body permeability due to possibility of ore body penetration with boreholes in three dimensions and possibility to create hydraulically communicated hole and crack system between boreholes.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к геотехнологическим способам разработки месторождений твердых полезных ископаемых.The invention relates to the mining industry, in particular to geotechnological methods for developing solid mineral deposits.

Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых из залежей, включающий вскрытие последней рядами вертикальных скважин и проведенными из них горизонтальными скважинами (SU 1793056, кл. Е21С 45/00, 1993).There is a method of downhole hydraulic mining of minerals from deposits, including the opening of the last rows of vertical wells and horizontal wells drawn from them (SU 1793056, class E21C 45/00, 1993).

Однако данный способ предназначен для добычи слабосвязанных песчано-глинистых руд, песков, сланцев, в силу чего неприменим при разработке месторождений полезных ископаемых, сложенных монолитными, плотными горными породами.However, this method is intended for the extraction of loosely coupled sand-clay ores, sands, shales, which is why it is not applicable when developing mineral deposits composed of monolithic, dense rocks.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие рудного тела центральной и периферийными скважинами, извлечение материалов в две стадии (RU 2033523, кл. Е21С 45/00, 1995).The prototype of the invention is a method of downhole hydraulic mining, including opening the ore body of the central and peripheral wells, extracting materials in two stages (RU 2033523, class E21C 45/00, 1995).

Недостатком этого способа является сложность схемы добычи полезных ископаемых, низкая гидравлическая проницаемость целиков рудного тела, что в совокупности снижает эффективность извлечения полезных ископаемых.The disadvantage of this method is the complexity of the mining scheme, low hydraulic permeability of the pillars of the ore body, which together reduces the efficiency of extraction of minerals.

Задача изобретения - повышение эффективности извлечения полезных ископаемых из рудного тела, сложенных монолитными, плотными горными породами.The objective of the invention is to increase the efficiency of extraction of minerals from the ore body, composed of monolithic, dense rocks.

Технический результат - увеличение проницаемости рудного тела за счет объемного проникновения в него скважинами и создание межскважинной сети гидравлически сообщающихся каналов и трещин, а также упрощенная схема извлечения материала в виде полезных ископаемых в две стадии.The technical result is an increase in the permeability of the ore body due to volume penetration into it by wells and the creation of a cross-hole network of hydraulically communicating channels and cracks, as well as a simplified scheme for extracting material in the form of minerals in two stages.

Это достигается тем, что в известном способе гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие рудного тела центральной и периферийными скважинами, извлечение материала в две стадии, согласно изобретению, центральную и периферийные скважины закладывают вкрест простирания рудного тела и проводят с боковыми каналами, расходящимися от скважин на разных уровнях по ширине и простиранию рудного тела, расположенными с чередованием в шахматном порядке между уровнями и между скважинами во встречном направлении, при этом первую стадию извлечения материала совмещают с проводкой скважин и боковых каналов с возбуждением забойной вибрации, а вторую стадию осуществляет откачкой в виде пульпы через скважины, причем поочередно меняют их назначение, центральная - добычная, периферийные - нагнетательные, и наоборот.This is achieved by the fact that in the known method of hydraulic mining, including opening the ore body by central and peripheral wells, extracting the material in two stages, according to the invention, the central and peripheral wells are laid across the strike of the ore body and carried out with side channels diverging from the wells at different levels in width and strike of the ore body, arranged alternately in a checkerboard pattern between levels and between wells in the opposite direction, while the first stage is extracted cheniya material is combined with wiring channels and lateral wells with downhole vibration excitation, and a second step carries out pumping of slurry through the well, the change their function alternately, central - mining, peripheral - injection, and vice versa.

Заложением центральной и периферийных скважин вкрест простирания рудного тела обеспечивается сохранность заданной трассы скважин и повышение качества извлекаемого материала, появляется возможность создания упрощенной схемы отработки рудного тела, проводкой скважин с боковыми каналами с возбуждением забойной вибрации достигается объемное проникновение в рудное тело, образованием межскважинной, межуровневой разветвленной сети гидравлически сообщающихся трещин, каналов, создается гидродинамическая система проникновения и разрушения горных пород, тем самым увеличивается проницаемость рудного тела и повышается эффективность извлечения материала в виде полезных ископаемых.The laying of the central and peripheral wells across the stretching of the ore body ensures the preservation of the specified well path and improving the quality of the extracted material, it becomes possible to create a simplified scheme for mining the ore body, by drilling wells with side channels with stimulation of downhole vibration, volumetric penetration into the ore body is achieved, the formation of a cross-hole, inter-level branched network of hydraulically interconnected cracks, channels, a hydrodynamic system of penetration and destruction is created formation of rocks, thereby increasing the permeability of the ore body and increasing the efficiency of extraction of material in the form of minerals.

Извлечением материала в две стадии, на первой совмещением с проходкой скважин и боковых каналов, а на второй стадии откачкой в виде пульпы через скважины, увеличивается объем извлекаемого материала, предусматривается сравнение содержания извлекаемого материала между стадиями, что позволяет оценить эффективность способа скважинной гидродобычи.Extraction of the material in two stages, at the first combination with the passage of wells and side channels, and at the second stage by pumping in the form of pulp through the wells, increases the volume of extracted material, provides a comparison of the content of extracted material between the stages, which allows to evaluate the effectiveness of the method of downhole hydraulic production.

Поочередным изменением назначения скважин, центральная - добычная, периферийные - нагнетательные, и наоборот, осуществляется знакопеременность характера воздействия рабочего агента в рудное тело, от распирания-сжатия до растяжения-всасывания, и наоборот, чем также повышается проницаемость рудного тела и улучшается отделение материала от массива горных пород.By alternating the purpose of the wells, the central one is production wells, the peripheral ones are injection wells, and vice versa, the character of the action of the working agent in the ore body is alternating from bursting-compression to tension-suction, and vice versa, which also increases the permeability of the ore body and improves the separation of the material from the massif rocks.

Вышеприведенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь, совокупно обеспечивают решение задачи и явным образом не вытекают из существующего уровня технологии гидродобычи полезных ископаемых.The above features of the invention have a causal relationship, together provide a solution to the problem and do not explicitly follow from the existing level of technology for hydraulic mining of minerals.

На фиг.1 приведена схема реализации способа, вертикальный разрез; на фиг.2 - схема расположения по вертикали в объемном изображении.Figure 1 shows a diagram of the implementation of the method, a vertical section; figure 2 is a vertical arrangement in a three-dimensional image.

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых осуществляют следующим образом.The method of downhole hydraulic mining is as follows.

С поверхности земли вкрест простирания рудного тела 1 закладывают и проводят центральную скважину 2 и периферийные скважины 3 и 4 до кровли рудного тела 1. Пройденный интервал скважины закрепляют трубами. Затем определяют место заложения первого уровня 5, от которого с возбуждением забойной вибрации бурят боковые каналы 6, расходящиеся по ширине и простиранию рудного тела 1, извлекают материал в виде керна и шлама. Далее скважину с извлечением материала углубляют до уровня 7, бурят боковые каналы 8, расположенные с чередованием в шахматном порядке по отношению к боковым каналам уровня 5. В дальнейшем операции по углублению скважин и бурения боковых каналов повторяются и заканчиваются выходом скважины из рудного тела 1.From the surface of the earth across the strike of the ore body 1, a central well 2 and peripheral wells 3 and 4 are laid and drawn to the roof of the ore body 1. The well span passed is fixed by pipes. Then, the location of the first level 5 is determined, from which lateral channels 6, diverging in width and strike of the ore body 1, are drilled with the initiation of downhole vibration, material is extracted in the form of core and sludge. Next, the well with the extraction of material is deepened to level 7, side channels 8 are drilled, alternating in a checkerboard pattern relative to the side channels of level 5. In the future, operations to deepen the wells and drill the side channels are repeated and end with the well leaving the ore body 1.

Процесс проводки скважин 2 и 4 с боковыми каналами на разных уровнях извлечения материала аналогичен скважине 3, при этом боковые каналы 9 и 10, к примеру, соответственно скважин 2 и 4 проводятся в шахматном порядке во встречном направлении между скважинами.The process of drilling wells 2 and 4 with side channels at different levels of material recovery is similar to well 3, with side channels 9 and 10, for example, wells 2 and 4, respectively, being staggered in the opposite direction between the wells.

После завершения процесса проводки скважин 2, 3 и 4, с боковыми каналами 6, 8 и 9, 10, и далее в скважины закачивают рабочий реагент и оставляют под давлением на расчетное время растворения, по истечении которого периферийные скважины 3 и 4 подключают к нагнетательной линии (не показано), а центральную 2 к всасывающей линии (не показано), извлекая материал в виде пульпы. Затем меняют назначение скважин, центральную скважину 2 подключают к нагнетательной линии, периферийные 3 и 4 - к всасывающей линии, откачивая пульпу через них.After completion of the drilling process for wells 2, 3 and 4, with side channels 6, 8 and 9, 10, and then the working reagent is pumped into the wells and left under pressure for the estimated dissolution time, after which the peripheral wells 3 and 4 are connected to the injection line (not shown), and the central 2 to the suction line (not shown), removing the material in the form of pulp. Then the purpose of the wells is changed, the central well 2 is connected to the injection line, peripheral 3 and 4 to the suction line, pumping the pulp through them.

При этом сравнивают содержание полезного ископаемого в извлекаемом материале первой стадии в виде керна, шлама и второй стадии в виде пульпы, делают выводы относительно эффективности способа гидродобычи, определяют время завершения второй стадии.At the same time, the mineral content in the extracted material of the first stage in the form of core, sludge and the second stage in the form of pulp is compared, conclusions are made regarding the effectiveness of the hydraulic production method, the completion time of the second stage is determined.

После отработки рудного тела 1, через скважины 2, 3 и 4 осуществляют гидрозакладку.After mining of the ore body 1, hydroforming is carried out through wells 2, 3 and 4.

Применение предложенного способа обеспечивает повышение эффективности извлечения полезного ископаемого за счет увеличения проницаемости рудного тела и упрощенной схемы его отработки.The application of the proposed method provides an increase in the efficiency of mineral extraction by increasing the permeability of the ore body and a simplified mining scheme.

Claims

A method of downhole hydraulic mining of minerals, including opening the ore body by central and peripheral wells, extracting the material in two stages, characterized in that the central and peripheral wells are laid across the strike of the ore body and are carried out with side channels diverging from the wells at different levels in width and strike ore bodies arranged in a checkerboard pattern between levels and between wells in the opposite direction, while the first stage of material extraction is combined with the wiring of wells and side channels with the stimulation of downhole vibration, and the second stage is carried out by pumping in the form of pulp through the wells, and their purpose is alternately changed, the central - production, peripheral - injection, and vice versa.