RU2517728C1 - Hydraulic borehole mining of hard minerals - Google Patents

Hydraulic borehole mining of hard minerals Download PDF

Info

Publication number
RU2517728C1
RU2517728C1 RU2012142494/03A RU2012142494A RU2517728C1 RU 2517728 C1 RU2517728 C1 RU 2517728C1 RU 2012142494/03 A RU2012142494/03 A RU 2012142494/03A RU 2012142494 A RU2012142494 A RU 2012142494A RU 2517728 C1 RU2517728 C1 RU 2517728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
mining
wells
chamber
space
Prior art date
Application number
RU2012142494/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012142494A (en
Inventor
Сергей Николаевич Кошколда
Олег Валерьевич Носов
Original Assignee
Сергей Николаевич Кошколда
Олег Валерьевич Носов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Николаевич Кошколда, Олег Валерьевич Носов filed Critical Сергей Николаевич Кошколда
Priority to RU2012142494/03A priority Critical patent/RU2517728C1/en
Publication of RU2012142494A publication Critical patent/RU2012142494A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517728C1 publication Critical patent/RU2517728C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to mining and can be used for hydraulic borehole mining of minerals. Proposed method comprises opening of the deposit via central and peripheral wells, placing the equipment therein and opening of adjacent chambers in layers, from bottom to top, starting from peripheral chambers. Prior to opening of the next layer through the entire bed thickness, undercut chamber is formed nearby soil of formed chamber and, parallel with said layer, of artificial ceiling of hardening material with inclination to centre. Shrinkage of fallen rock and filling of opened space with hardening material, opening and backfilling of central chamber at development of every chamber. After making of said artificial ceiling, several hydraulic cuts are made over the height of temporary wells. After formation of undercut space, rocks are hydraulically fractured from lower hydraulic cuts to force fluid into fracture unless rock failure into undercut space. Caved rock is partially flooded by hydraulic fracture fluid and giants to wash out the rock. As rock disintegrates, pulp is fed to the surface. As magazine level drops below design mark, hydraulic fracturing is repeated from hydraulic cut closest to stripped area, shrinkage, wash-out and discharge of pulp. Then, said jobs are repeated unless stripped area reaches aforesaid artificial ceiling. Now, shrunk rock is completely washed put, pulp is discharged and stripped area is filled.
EFFECT: selective extraction, decreased losses of minerals and costs, lower environmental effects.
8 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Применение данного технического решения целесообразно для отработки месторождений, представленных рудными телами пластовой, линзообразной и т.п. формы, в том числе месторождениями, в которых продуктивный пласт выделен по содержанию полезного компонента. К таким месторождениям относятся, например, алмазоносные кимберлитовые трубки Архангельской области.The invention relates to mining and can be used in mining mineral deposits by the method of downhole hydraulic production. The application of this technical solution is appropriate for mining deposits represented by ore bodies of a stratum, lenticular, etc. forms, including deposits, in which the reservoir is identified by the content of the useful component. Such deposits include, for example, diamondiferous kimberlite pipes of the Arkhangelsk region.

Известен способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающий вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства гидроразмывом у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирование обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку оставшихся периферийных камер и, в последнюю очередь, отработку и закладку центральной камеры (см. патент РФ №21251601, кл. Е21С 45/00, 1988 г.).A known method of downhole hydraulic mining of solid minerals, including opening the deposits with central and peripheral technological wells, installing equipment in them and practicing non-adjacent chambers in layers from the bottom up, starting with the peripheral ones, with the formation of a contour gap before the next layer for the entire thickness of the layer, is cut spaces with hydraulic erosion near the soil of the chamber being formed and an artificial ceiling parallel to it made of hardening material, with a slope from the periphery to the center, shops digging the collapsed rock mass and laying the mined-out space with hardening material, mining and laying the remaining peripheral chambers, and, last but not least, mining and laying the central chamber (see RF patent No. 21251601, class E21C 45/00, 1988).

Данный способ позволяет производить селективную выемку полезного ископаемого, представленного отдельными гнездами, линзами, пропластками и т.д. В частности кимберлитовых трубок, в которых распределение алмазов крайне неравномерно.This method allows the selective extraction of minerals, represented by individual nests, lenses, layers, etc. In particular, kimberlite pipes in which the distribution of diamonds is extremely uneven.

Однако данному способу присущ ряд недостатков. В случае, когда твердость вмещающих пород достаточно высока, гидроразмыв массива будет требовать значительных энергозатрат и расхода жидкости, и может вообще оказаться неэффективным. В этом случае не исключены значительные потери кристаллосырья. Это связано с тем, что часть кристаллов может оставаться в неразрушенных «негабаритах».However, this method has a number of disadvantages. In the case when the hardness of the enclosing rocks is high enough, the hydraulic erosion of the massif will require significant energy and fluid consumption, and may generally be ineffective. In this case, significant losses of crystalline raw materials are not ruled out. This is due to the fact that part of the crystals may remain in undestroyed "oversized".

Известно устройство для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающее подвижные относительно друг друга, внешнюю и внутреннюю нагнетательные колонны труб, центральную пульповыдачную колонну труб, установленную в полости внутренней нагнетательной колонны труб, и вспомогательную трубу с гидромонитором (см. а.с. №1700249, кл. Е21С 45/00, 1989).A device for downhole hydraulic mining of solid minerals, including movable relative to each other, the external and internal injection pipe string, a central pulp pipe string installed in the cavity of the internal pipe injection string, and an auxiliary pipe with a hydraulic monitor (see AS No. 1700249, C. E21C 45/00, 1989).

Данное устройство наиболее близко по назначению к заявленному, но оно не может осуществлять гидроразрыв массива горных пород, т.е. не может осуществлять предложенный способ.This device is the closest to the intended purpose, but it cannot carry out hydraulic fracturing of a rock mass, i.e. cannot implement the proposed method.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых.The problem to which the present invention is directed is to increase the efficiency of mining mineral deposits.

Технический результат изобретения - обеспечение селективности добычи, уменьшение потерь полезного ископаемого, снижение затрат на добычу и транспортировку, и уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.The technical result of the invention is to ensure the selectivity of production, reducing losses of minerals, reducing the cost of extraction and transportation, and reducing the harmful effects on the environment.

Технический результат достигается тем, что в способе скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающем вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирования обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку центральной камеры, при отработке каждой камеры, после создания искусственной потолочины, по высоте технологических скважин создают несколько гидроврубов, после образования подсечного пространства из нижнего гидровруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину жидкость до обрушения горной массы в подсечное пространство, обрушенную горную массу частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва и из гидромониторов, которыми производят размыв горной массы, по мере дезинтеграции последней производят выдачу пульпы на поверхность, при понижении уровня магазина ниже проектной отметки, повторяют операции по гидроразрыву из гидровруба ближайшего к выработанному пространству, магазинированию, размыву и выдаче пульпы, далее операции повторяются до достижения выработанным пространством искусственной потолочины, после чего производят полный размыв замагазинированной горной массы, выдачу пульпы и закладку выработанного пространства.The technical result is achieved by the fact that in the method of downhole hydraulic production of solid minerals, which includes opening the deposits with central and peripheral technological wells, installing equipment in them and practicing non-adjacent chambers in layers from the bottom up, starting from the peripheral ones, with the formation of the next layer of a contour gap for the entire thickness of the layer, the undercutting space near the soil of the chamber formed and the artificial ceiling parallel to it from the hardening material, with an inclination from the periphery to the center, storing collapsed rock mass and laying the mined-out space with hardening material, working out and laying the central chamber, after working out each chamber, after creating an artificial ceiling, several hydraulic pipes are created by the height of the technological wells, after the formation of the cutting space, the rocks are fractured from the lower hydraulic pipe and pumped in the resulting fracture, the liquid until the rock mass collapses into the undercutting space, the collapsed rock mass is partially flooded due to the liquid hydraulic fracturing and from hydraulic monitors used to wash the rock mass, as the latter is disintegrated, pulp is dispensed to the surface when the store level is lower than the design level, hydraulic fracturing from the hydraulic pipe closest to the mined space, storing, erosion and pulp delivery is repeated, then the operations are repeated until the space reached reaches the artificial ceiling, after which a complete erosion of the stained rock mass is carried out, the pulp is dispensed and the worked out space.

В процессе бурения выделяют участки, содержащие полезный компонент и отрабатывают только камеры, лежащие в этих участках.In the process of drilling, areas containing a useful component are isolated and only cameras lying in these areas are practiced.

В некоторых случаях, после гидроразрыва, в массив подлежащий обрушению подают жидкость под давлением, необходимым для насыщения ею горной массы, после чего производят обрушение, повышая давление жидкости.In some cases, after hydraulic fracturing, liquid is supplied to the massif to collapse under the pressure necessary to saturate the rock mass with it, and then collapse, increasing the pressure of the fluid.

Кроме того, размыв ведут из двух гидромониторов, один из которых расположен у почвы камеры, а другой над уровнем заводняющей замагазинированную горную массу жидкости.In addition, erosion is carried out from two hydromonitors, one of which is located near the soil of the chamber, and the other above the level of the fluidized rock mass flooding.

Целесообразно сбойку и подсечное пространство образовывать гидроразрывом и дальнейшим гидромониторным размывом из расположенных рядом добычных скважин.It is advisable to form a breakdown and an undercutting space with hydraulic fracturing and further hydraulic monitoring erosion from production wells located nearby.

Для повышения устойчивости стенок отрабатываемого участка жидкость в магазине поддерживают не выше уровня дна контурных скважин.To increase the stability of the walls of the worked out area, the liquid in the store is maintained no higher than the bottom level of the contour wells.

Для улучшения дезинтеграции горной массы в жидкость добавляют поверхностно-активные вещества.Surfactants are added to the liquid to improve rock disintegration.

При значительной площади отрабатываемого участка между периферийными и центральной технологическими скважинами бурят промежуточные технологические скважины, отработку камер из этих скважин ведут аналогично отработке камер из периферийных скважин.With a significant area of the worked out area between the peripheral and central technological wells, intermediate technological wells are drilled, the chambers from these wells are drilled in the same way as the chambers from peripheral wells.

Для достижения технического результата устройство для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающее подвижные относительно друг друга внешнюю и внутреннюю нагнетательные колонны труб, центральную пульповыдачную колонну труб, установленную в полости внутренней нагнетательной колонны труб, и вспомогательную трубу с гидромонитором, снабжено дополнительным гидромонитором, установленным на внутренней нагнетательной колонне труб, и насадкой гидроразрыва, размещенной на внешней нагнетательной колонне труб, при этом вспомогательная труба установлена с возможностью фиксированного перемещения относительно внутренней нагнетательной колонны труб, а насадка гидроразрыва в исходном положении перекрывает дополнительный гидромонитор и выполнен в виде корпуса с полостью и окнами, вокруг которых установлены гидравлические камеры, наружные стенки которых выполнены эластичными, полость корпуса сообщена с полостью гидравлических камер каналами, и в гидравлических камерах установлены подпружиненные поршни, штоки которых связаны со створками заслонок.To achieve a technical result, a device for downhole hydraulic mining of solid minerals, including external and internal discharge pipe columns movable relative to each other, a central pulp discharge pipe string installed in the cavity of the internal pipe injection string, and an auxiliary pipe with a hydraulic monitor, is equipped with an additional hydraulic monitor mounted on the internal the discharge pipe string, and a fracturing nozzle located on the external discharge pipe string, while the washing pipe is installed with the possibility of fixed movement relative to the internal discharge pipe string, and the hydraulic fracture nozzle in the initial position closes the additional hydraulic monitor and is made in the form of a housing with a cavity and windows around which hydraulic chambers are installed, the outer walls of which are made elastic, the housing cavity is in communication with the hydraulic cavity chambers by channels, and in hydraulic chambers, spring-loaded pistons are installed, the rods of which are connected with the shutter flaps.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, необходимые и достаточные для достижения технического результата.The indicated population includes all essential features necessary and sufficient to achieve a technical result.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен общий вид отрабатываемого участка в разрезе;figure 1 shows a General view of the worked out section in section;

на фиг.2 - отработка камеры из периферийной скважины;figure 2 - mining chamber from a peripheral well;

на фиг.3 - устройство для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых;figure 3 - a device for downhole hydraulic mining of solid minerals;

на фиг.4 - насадка гидроразрыва в начальном положении.figure 4 - fracturing nozzle in the initial position.

Отработка месторождения осуществляется следующим образом. Производят вскрытие участка 1 центральной 2, периферийными 3 и, при большой ширине отрабатываемого участка, промежуточными 4 технологическими скважинами. По контуру участка бурят контурные сближенные скважины 5.Field development is as follows. An autopsy of section 1 of the central 2, peripheral 3 and, with a large width of the worked out section, intermediate 4 technological wells is performed. On the contour of the plot, contoured contiguous wells are drilled 5.

Как правило, эти скважины бурят уменьшенного, по сравнению с технологическими, диаметра.As a rule, these wells are drilled with a reduced diameter compared to the technological ones.

Производят подготовку нижнего слоя к отработке. Для этого на высоту слоя создают контурную щель 6 любым известным способом, приемную камеру 7 в центральной 2 скважине, наклонную искусственную потолочину из твердеющего материала 8 и, параллельно ей, подсечное пространство 9.Prepare the bottom layer for mining. For this, a contour slit 6 is created to the layer height by any known method, a receiving chamber 7 in the central 2 well, an inclined artificial ceiling made of hardening material 8, and, parallel to it, an undercutting space 9.

Приемную камеру создают гидромонитором 10 устройства для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 11, которое спускают на колонне труб 12 центральную скважину 2. Затем на колонне труб 13 в периферийную скважину 3 также опускают устройство для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 14.The receiving chamber is created by a hydraulic monitor 10 of a device for downhole hydraulic mining of solid minerals 11, which is lowered on a pipe string 12 to a central well 2. Then, on a pipe string 13, a downhole hydraulic production of solid minerals 14 is also lowered into a peripheral well 3.

За счет совместной работы устройств для скважинной гидродобычи 11 и 14 производят образование сбоек щели для создания искусственной потолочины 8 и подсечного пространства 9.Due to the joint work of the devices for downhole hydraulic production 11 and 14, the formation of fissures of the slit to create an artificial ceiling 8 and undercutting space 9.

Отработку начинают с периферийных камер.Testing begins with peripheral cameras.

После создания искусственной потолочины 8 в камере 15 по высоте технологической скважины 3 создают несколько гидроврубов 16. После образования подсечного пространства 9 из нижнего вруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину гидроразрыва жидкость до обрушения горной массы массива 23 в подсечное пространство 9. Обрушенную горную массу магазинируют и частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва.After creating an artificial ceiling 8 in the chamber 15, several hydraulic pipes 16 are created along the height of the technological well 3 16. After the formation of the undercut space 9, hydraulic fracturing is performed from the lower cut and the fluid is injected into the resulting fracture fracture until the rock mass of mass 23 collapses into the undercut space 9. Collapsed rock mass they store and partially floode due to hydraulic fracturing fluid.

После этого включают гидромониторы и производят размыв, а также частичное заводнение замагазинированной горной массы (далее магазина 17).After that they turn on water monitors and wash out, as well as partial flooding of the stagnant rock mass (hereinafter referred to as store 17).

Под действием дополнительного гидромонитора 18, устройства для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 14, происходит предварительный размыв магазина 17 над уровнем жидкости 19 и подпитка заводнения магазина. Под действием воды, заполняющей часть магазина 17, происходит размокание кусков породы, а гидромонитор 20 устройства для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 14, работающий в условиях затопленного забоя, окончательно переводит их в пульпообразное состояние и при направлении его в сторону сбойки с центральной скважиной 2 способствует выпуску пульпы. По мере дезинтеграции горной массы производят выдачу пульпы на поверхность. При понижении уровня магазина 17 ниже проектной отметки повторяют операции по гидроразрыву из вруба 16, ближайшего к выработанному пространству 22, магазинированию, размыву и выдаче пульпы. Эти операции повторяются до достижения выработанным пространством 22 искусственной потолочины 8.Under the action of an additional hydraulic monitor 18, a device for downhole hydraulic mining of solid minerals 14, a preliminary erosion of the magazine 17 above the liquid level 19 and recharge of the waterflood of the magazine occurs. Under the action of water filling the part of the store 17, pieces of rock become soaked, and the hydraulic monitor 20 of the device for downhole hydraulic mining of solid minerals 14, operating in the conditions of flooded bottom, finally transfers them to a pulp-like state and, when directed to the side of failure with the central well 2, pulp release. As the disintegration of the rock mass produce pulp to the surface. When lowering the level of the store 17 below the design level, the hydraulic fracturing operations from the log house 16, closest to the worked-out space 22, are stored, scoured, washed out and pulp delivered. These operations are repeated until the worked-out space 22 reaches the artificial ceiling 8.

После этого производят полный размыв магазина 17 и выдачу пульпы на поверхность. Затем закладывают выработанное пространство 22 камеры 15 и переходят к отработке следующей несмежной периферийной камеры. Затем, если бурились промежуточные технологические скважины 4, аналогично производят отработку камер из них. В последнюю очередь производят отработку центральной камеры из центральной скважины 2 устройством для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 11.After that make a complete washout of the store 17 and the issuance of pulp to the surface. Then lay the mined-out space 22 of the chamber 15 and proceed to the development of the next non-adjacent peripheral chamber. Then, if intermediate technological wells 4 were drilled, chambers from them are similarly worked out. Lastly, the central chamber is worked out from the central well 2 by a device for downhole hydraulic mining of solid minerals 11.

По мере отработки каждая камера закладывается твердеющей закладкой. Возможна одновременная отработка нескольких несмежных камер из однотипных технологических скважин. Например, одновременно могут отрабатываться камеры из периферийных скважин 3 и 24.As you practice, each camera is laid with a hardening tab. It is possible to simultaneously test several non-adjacent chambers from the same type of technological wells. For example, chambers from peripheral wells 3 and 24 can be tested simultaneously.

Для улучшения дезинтеграции горной массы в массив, подлежащий обрушению, после образования трещины гидроразрыва, через нее подают жидкость под давлением, необходимым для насыщения горной массы, но недостаточным для обрушения. Эта операция может производится одновременно с магазинированием, размывом и частичной выдачей пульпы, получаемой после обрушения предыдущего массива.To improve the disintegration of the rock mass into the massif to be collapsed, after the formation of a hydraulic fracture, fluid is supplied through it under the pressure necessary to saturate the rock mass, but not sufficient for collapse. This operation can be performed simultaneously with storing, washing out and partial pulp delivery, obtained after the collapse of the previous array.

После отработки слоя переходят к отработке вышележащего.After working out the layer, they go on to working out the overlying one.

Если полезное ископаемое представлено гнездами, линзами, пропластками и т.п., то в процессе бурения выделяют участки, содержащие полезный компонент, например содержащий алмазы, и отрабатывают слои и/или камеры, лежащие только в этих участках.If the mineral is represented by nests, lenses, interlayers, etc., then during the drilling process, areas containing a useful component, for example containing diamonds, are isolated and layers and / or chambers lying only in these areas are worked out.

Для облегчения образования подсечного пространства 9 и для создания искусственной потолочины 8 последовательно между центральной 2 и промежуточными, промежуточными и периферийными 3, 24 и т.д. проходят сбойки. Сбойки можно создавать как за счет только гидроразмыва из указанных смежных скважин, так и в две стадии - первая стадия гидроразрыв, вторая - гидромониторный размыв из скважин, между которыми проходится сбойка. Вторая технология целесообразней, т.к. после гидроразрыва через полученную трещину будет выдаваться пульпа, получаемая при работе гидромонитора в промежуточной и/или периферийной добычной скважине 3.To facilitate the formation of a pit space 9 and to create an artificial ceiling 8 sequentially between the central 2 and intermediate, intermediate and peripheral 3, 24, etc. failures pass. Failures can be created both due to only hydraulic erosion from the indicated adjacent wells, and in two stages - the first stage of hydraulic fracturing, the second - hydromonitor erosion from wells, between which the failure occurs. The second technology is more appropriate, because after hydraulic fracturing, the resulting pulp will produce pulp obtained during the operation of the hydraulic monitor in the intermediate and / or peripheral production well 3.

Для обеспечения дезинтеграции обрушенной горной массы и сохранения стенок участка от обрушения, целесообразно жидкость в магазине поддерживать не выше уровня дна контурных скважин.To ensure the disintegration of the collapsed rock mass and to preserve the walls of the site from collapse, it is advisable to maintain the liquid in the store no higher than the bottom of the contour wells.

Для интенсификации процесса дезинтеграции используют поверхностно-активные вещества, которые добавляют в жидкость.To intensify the process of disintegration, surfactants are used that are added to the liquid.

Устройство для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых включает подвижные относительно друг друга внешнюю 25 и внутреннюю 26, с дополнительным гидромонитором 27, нагнетательные колонны труб, центральную пульповыдачную колонну труб 28, установленную в полости внутренней нагнетательной колонны труб 26, и вспомогательную трубу 29 с гидромонитором 30. Вспомогательная труба 29 установлена с возможностью фиксированного перемещения относительно внутренней нагнетательной колонны труб 26 и имеет общую с нею полость.A device for downhole hydraulic mining of solid minerals includes external 25 and internal 26 movable relative to each other, with an additional hydraulic monitor 27, injection pipe columns, a central pulp delivery pipe pipe 28 installed in the cavity of the internal pipe injection pipe 26, and an auxiliary pipe 29 with a hydraulic monitor 30. The auxiliary pipe 29 is installed with the possibility of a fixed movement relative to the internal discharge pipe string 26 and has a cavity in common with it.

Центральная пульповыдачная колонна труб 28 также может быть подвижной относительно внутренней нагнетательной колонны труб 26. На конце внешней нагнетательной колонны труб 25 размещена насадка гидроразрыва 31 в исходном положении перекрывающий гидромонитор 30. Насадка гидроразрыва 31 выполнена в виде корпуса с полостью 32. В корпусе выполнены окна 33, вокруг которых установлены гидравлические камеры 34 с эластичными наружными стенками 35. Полость 32 корпуса сообщена с полостью гидравлических камер 34 каналами 36, а в полостях гидравлических камер размещены подпружиненные пружинами 37 поршни 38, штоки 39 которых связаны со створками заслонок 40.The central pulp delivery pipe string 28 can also be movable relative to the internal pipe delivery string 26. At the end of the external pipe delivery string 25, a hydraulic fracture nozzle 31 is placed in its initial position, which covers the hydraulic monitor 30. The hydraulic fracture nozzle 31 is made in the form of a housing with a cavity 32. Windows 33 are made in the housing around which the hydraulic chambers 34 with elastic outer walls 35 are installed. The cavity 32 of the housing is in communication with the cavity of the hydraulic chambers 34 with channels 36, and in the cavities of the hydraulic chambers p pistons 38, spring-loaded by springs 37, whose rods 39 are connected to the shutter flaps 40, are placed.

Устройство работает следующим образом. На поверхности, перед погружением устройства в скважину, вспомогательную трубу 29 перемещают относительно внутренней нагнетательной колонны 26 и фиксируют в положении, при котором гидромонитор 30 находится на заданном расстоянии от дополнительного гидромонитора 27 и ориентирован относительно него. Расстояние между гидромониторами выбирается из условия работы гидромонитора 30 у почвы камеры, а дополнительного гидромонитора 27 - над уровнем заводняющей магазин 17 жидкости 19. Затем в скважину опускают колонны труб, при этом насадка гидроразрыва 31 перекрывает дополнительный гидромонитор 27.The device operates as follows. On the surface, before the device is immersed in the well, the auxiliary pipe 29 is moved relative to the internal injection column 26 and fixed in a position in which the hydraulic monitor 30 is at a predetermined distance from the additional hydraulic monitor 27 and oriented relative to it. The distance between the hydromonitors is selected from the operating condition of the hydromonitor 30 near the soil of the chamber, and the additional hydromonitor 27 is above the level of the fluid store 17 of the liquid 19. Then pipe pipes are lowered into the well, while the fracturing nozzle 31 overlaps the additional hydromonitor 27.

При подаче жидкости во внутреннюю колонну нагнетательных труб 26, она поступает в гидромонитор 30 и производит размыв окружающих пород. Поскольку дополнительный гидромонитор 27 перекрыт насадкой гидроразрыва 31, вода не истекает из него и дополнительный гидромонитор 27 не работает.When the fluid is supplied to the inner column of the discharge pipes 26, it enters the hydraulic monitor 30 and erodes the surrounding rocks. Since the additional hydraulic monitor 27 is blocked by the hydraulic fracturing nozzle 31, water does not flow out of it and the additional hydraulic monitor 27 does not work.

В таком режиме устройство работает при создании сбоек подсечного пространства, полости для создания искусственной потолочины 8 и врубов 16, т.е. начальных полостей. Создание указанных полостей может осуществляться в несколько этапов, для чего устройство перемещают по высоте скважины. Перемещение может осуществляться как снизу вверх, так и сверху вниз, что более целесообразно, т.к. после создания подсечного пространства гидромонитор 30 остается у почвы камеры для использования при ее отработке.In this mode, the device works when creating failures of the undercut space, the cavity for creating an artificial ceiling 8 and cuts 16, i.e. initial cavities. The creation of these cavities can be carried out in several stages, for which the device is moved along the height of the well. Moving can be carried out both from bottom to top, and from top to bottom, which is more appropriate, because after creating a slit space, the hydraulic monitor 30 remains at the soil of the chamber for use in its development.

После создания подсечного пространства насадку гидроразрыва 31, размещенную на внешней нагнетательной колонне труб 25, устанавливают против первого снизу вруба. Затем по внешней нагнетательной колонне труб 25 подают в насадку гидроразрыва 31 жидкость. Жидкость поступает в полость корпуса 32, из нее по каналам 36 жидкость поступает в гидравлические камеры 34, растягивает их эластичные наружные стенки 35 и прижимает их к стенкам скважины, изолируя ее часть между указанными камерами.After creating a slit space, the hydraulic fracture nozzle 31 located on the external pipe injection string 25 is installed against the first from the bottom of the cut. Then, liquid is supplied to the hydraulic fracturing nozzle 31 through an external injection pipe string 25. The fluid enters the cavity of the housing 32, from it through the channels 36, the fluid enters the hydraulic chambers 34, stretches their elastic outer walls 35 and presses them against the walls of the well, isolating its part between the chambers.

Пружины 37 рассчитаны так, что поршни 38 начинают двигаться после изоляции части скважины и повышении давления в гидравлических камерах 34. При движении поршни 38 увлекают за собой штоки 39, которые в свою очередь перемещают створки 41 и 42 заслонок 40 и открывают окна 33. Жидкость из полости корпуса 32 поступает в окна 33, далее в изолированную часть скважины и вруб. Жидкость может подаваться как в режиме гидроразрыва (при этом из вруба 23 происходит развитие трещины 43), так и в режиме водонасыщения массива.The springs 37 are designed so that the pistons 38 begin to move after isolating part of the well and increasing the pressure in the hydraulic chambers 34. When moving, the pistons 38 carry the stems 39 along, which in turn move the shutters 41 and 42 of the shutters 40 and open the windows 33. The fluid from the cavity of the housing 32 enters the window 33, then into the isolated part of the well and cut. The fluid can be supplied both in the hydraulic fracturing mode (in this case, a crack 43 develops from the cut 23) and in the water saturation mode of the massif.

При открытии окон 33 давление в гидравлических камерах 34 может несколько упасть, но при этом пружины 27 возвратят на некоторое расстояние штоки 39 и частично перекроют окна 36, подача жидкости в изолированную часть скважины уменьшится, а давление в гидравлических камерах 34 возрастет. Таким образом, осуществляется саморегулирование соотношений давления в гидравлических камерах 34 и изолированной части скважины, и при любых условиях часть скважины будет надежно изолирована за счет прижатия эластичных наружных стенок 35 гидравлических камер 34 к стенкам скважины.When opening the windows 33, the pressure in the hydraulic chambers 34 may drop somewhat, but the springs 27 will return the rods 39 to some distance and partially block the windows 36, the fluid supply to the isolated part of the well will decrease, and the pressure in the hydraulic chambers 34 will increase. Thus, the pressure ratios in the hydraulic chambers 34 and the isolated part of the well are self-regulated, and under any conditions, part of the well will be reliably insulated by pressing the elastic outer walls 35 of the hydraulic chambers 34 against the walls of the well.

После обрушения массива 23 перемещают внутреннюю колонну нагнетательных труб 26 до освобождения сопла дополнительного гидромонитора 27 из насадки гидроразрыва 31. Жидкость начинает поступать в оба гидромонитора 30 и 27, производя размыв магазина 17, первый в условиях затопленного забоя, второй - осушенного.After the collapse of the array 23, the inner column of the discharge pipes 26 is moved until the nozzle of the additional hydraulic monitor 27 is released from the hydraulic fracture nozzle 31. The liquid begins to flow into both hydraulic monitors 30 and 27, washing the magazine 17, the first under the conditions of flooded bottom, the second drained.

Насадка гидроразрыва 31 может использоваться и только как пакер. Например, при создании трещины гидроразрыва нагнетанием воды через гидромонитор 30 во вруб (вруб может быть наклонным) при создании подсечного пространства, забойная часть скважины изолируется подачей жидкости в насадку гидроразрыва 31 под давлением, обеспечивающим прижатие эластичных наружных стенок 35 гидравлических камер 34 к стенкам скважины и недостаточным, для гидроразрыва из окон 33.Fracturing nozzle 31 can be used only as a packer. For example, when creating a hydraulic fracture by injecting water through a hydraulic monitor 30 into the cut (the cut may be inclined) when creating a slit space, the bottomhole part of the well is isolated by supplying fluid to the hydraulic fracture nozzle 31 under pressure, which compresses the elastic outer walls 35 of the hydraulic chambers 34 to the walls of the well and insufficient for hydraulic fracturing from windows 33.

Применение данного технического решения позволит значительно сократить затраты на разработку. Более того, в связи с тем, что способ обеспечивает селективную выемку отдельных гнезд и пропластков и оставлением в массиве без разрушения вмещающих гнезда пород, которые при известных технологиях также разрушались и доставлялись на поверхность, становится рентабельной отработка месторождений с низким содержанием, но компактным сосредоточением полезного компонента. К таким месторождениям относятся многие алмазоносные кимберлитовые трубки Архангельской области, в которых гнезда с высоким содержанием алмазов находятся в массиве «пустого» кимберлита.The application of this technical solution will significantly reduce development costs. Moreover, due to the fact that the method provides selective excavation of individual nests and interlayers and leaving the host nests of rocks in the array without destruction, which were also destroyed and delivered to the surface using known technologies, it becomes profitable to develop deposits with a low but compact concentration of useful component. Such deposits include many diamondiferous kimberlite pipes of the Arkhangelsk region, in which nests with a high diamond content are located in the mass of “empty” kimberlite.

Кроме того, значительно сократится вредное воздействие на окружающую среду, поскольку, селективнаый способ требует значительно меньшего расхода воды, на поверхность не будет подниматься значительное количество горной породы, что влечет за собой сокращение площадей отстойников и хвостохранилищ.In addition, the harmful effect on the environment will be significantly reduced, since the selective method requires significantly less water consumption, a significant amount of rock will not rise to the surface, which entails a reduction in the area of sedimentation tanks and tailings.

Claims (8)

1. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающий вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирование обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку центральной камеры, при отработке каждой камеры, после создания искусственной потолочины, по высоте технологических скважин создают несколько гидроврубов, после образования подсечного пространства из нижнего гидровруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину жидкость до обрушения горной массы в подсечное пространство, обрушенную горную массу частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва и из гидромониторов, которыми производят размыв горной массы, по мере дезинтеграции последней производят выдачу пульпы на поверхность, при понижении уровня магазина ниже проектной отметки, повторяют операции по гидроразрыву из гидровруба ближайшего к выработанному пространству, магазинированию, размыву и выдаче пульпы, далее операции повторяются до достижения выработанным пространством искусственной потолочины, после чего производят полный размыв замагазинированной горной массы, выдачу пульпы и закладку выработанного пространства.1. A method of downhole hydraulic mining of solid minerals, including opening a deposit with central and peripheral technological wells, installing equipment in them and practicing non-adjacent chambers in layers from the bottom up, starting from the peripheral ones, with the formation of a next layer of a contour gap for the entire thickness of the layer, undercutting space near the soil of the chamber formed and an artificial ceiling parallel to it made of hardening material, with an inclination from the periphery to the center, storing collapsed mining masses and laying of the worked-out space with hardening material, working out and laying of the central chamber, when each chamber is worked out, after creating an artificial ceiling, several hydraulic pipes are created by the height of the technological wells, after formation of a cutting space, hydraulic fracturing is performed from the lower hydraulic pipe and the liquid is pumped into the resulting crack until collapse rock mass into the undercutting space, the collapsed rock mass is partially flooded due to hydraulic fracturing fluid and from hydraulic monitors, which erosion of the rock mass, as the latter is disintegrated, the pulp is dispensed to the surface, when the store level drops below the design level, the hydraulic fracturing operations from the hydraulic pipe are repeated, the closure, erosion and pulp delivery are repeated, then the operations are repeated until the artificial ceiling reaches the artificial ceiling and then produce a complete erosion of the stained rock mass, the issuance of pulp and the laying of the worked out space. 2. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, в процессе бурения выделяют участки, содержащие полезный компонент и отрабатывают только камеры, лежащие в этих участках.2. The method of downhole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, in the process of drilling, sections containing a useful component are isolated and only cameras lying in these sections are worked out. 3. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых 1 и 2, после гидроразрыва, в массив подлежащий обрушению подают жидкость под давлением, необходимым для насыщения ею горной массы, после чего производят обрушение, повышая давление жидкости.3. The method of downhole hydraulic mining of solid minerals 1 and 2, after hydraulic fracturing, the liquid to be caved in is fed to the array under the pressure necessary to saturate the rock mass, after which caving occurs, increasing the pressure of the liquid. 4. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, размыв ведут из двух гидромониторов, один из которых расположен у почвы камеры, а другой над уровнем заводняющей замагазинированную горную массу жидкости.4. The method of downhole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, the erosion is carried out from two hydraulic monitors, one of which is located near the soil of the chamber, and the other above the level of the flooded mineralized rock mass. 5. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, сбойку и подсечное пространство образуют гидроразрывом и дальнейшим гидромониторным размывом из расположенных рядом добычных скважин.5. The method of borehole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, the breakdown and undercutting space is formed by hydraulic fracturing and further hydraulic monitoring erosion from adjacent production wells. 6. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, жидкость в магазине поддерживают не выше уровня дна контурных скважин.6. The method of downhole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, the liquid in the store is maintained no higher than the bottom level of the contour wells. 7. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, в жидкость добавляют поверхностно-активные вещества.7. The method of downhole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, surfactants are added to the liquid. 8. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых по п.1, между периферийными и центральной технологическими скважинами бурят промежуточные технологические скважины, отработку камер из этих скважин ведут аналогично отработке камер из периферийных скважин. 8. The method of borehole hydraulic mining of solid minerals according to claim 1, intermediate technological wells are drilled between peripheral and central technological wells, chambers from these wells are mined in the same way as chambers from peripheral wells.
RU2012142494/03A 2012-10-05 2012-10-05 Hydraulic borehole mining of hard minerals RU2517728C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142494/03A RU2517728C1 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Hydraulic borehole mining of hard minerals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142494/03A RU2517728C1 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Hydraulic borehole mining of hard minerals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012142494A RU2012142494A (en) 2014-04-10
RU2517728C1 true RU2517728C1 (en) 2014-05-27

Family

ID=50435982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012142494/03A RU2517728C1 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Hydraulic borehole mining of hard minerals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517728C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761807C1 (en) * 2021-04-09 2021-12-13 Сергей Николаевич Кошколда Downhole hydraulic mining unit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1180508A1 (en) * 1982-08-31 1985-09-23 Московский Геолого-Разведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of hydraulic mining through wells of sloping bed mineral deposits
SU1209877A1 (en) * 1984-07-04 1986-02-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геолого-Разведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Apparatus for hydraulic mining of minerals through wells
SU1444525A1 (en) * 1987-02-26 1988-12-15 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of extracting minerals from producing beds
SU1492058A1 (en) * 1987-10-22 1989-07-07 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of excavating materials from thick underground formations
RU2033523C1 (en) * 1992-08-18 1995-04-20 Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн" Method for hydraulic borehole mining
RU2078212C1 (en) * 1994-03-16 1997-04-27 Николай Игорьевич Бабичев Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment
RU2125160C1 (en) * 1998-04-27 1999-01-20 Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" Method for bore-hole hydraulic mining of solid minerals

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1180508A1 (en) * 1982-08-31 1985-09-23 Московский Геолого-Разведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of hydraulic mining through wells of sloping bed mineral deposits
SU1209877A1 (en) * 1984-07-04 1986-02-07 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геолого-Разведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Apparatus for hydraulic mining of minerals through wells
SU1444525A1 (en) * 1987-02-26 1988-12-15 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of extracting minerals from producing beds
SU1492058A1 (en) * 1987-10-22 1989-07-07 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of excavating materials from thick underground formations
RU2033523C1 (en) * 1992-08-18 1995-04-20 Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн" Method for hydraulic borehole mining
RU2078212C1 (en) * 1994-03-16 1997-04-27 Николай Игорьевич Бабичев Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment
RU2125160C1 (en) * 1998-04-27 1999-01-20 Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" Method for bore-hole hydraulic mining of solid minerals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761807C1 (en) * 2021-04-09 2021-12-13 Сергей Николаевич Кошколда Downhole hydraulic mining unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012142494A (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018201706A1 (en) Method for efficient gas drainage in coal roadway strips and regional outburst elimination through staged fracturing with long borehole floor beddings
CN112576305B (en) Method for preventing and controlling water damage of working surface separation layer
RU2320849C2 (en) Well construction and operation method
RU2065973C1 (en) Method for degassing accompanying seams
RU2626104C1 (en) Method for prliminary degassing of coal beds
RU2517728C1 (en) Hydraulic borehole mining of hard minerals
CN106437712B (en) Coal mine surrounding cities Strong tremor disaster reduction method
CN114278372B (en) Diversion arrangement method for underground directional drilling area of huge thick water-rich layer
RU2664281C1 (en) Method for developing kimberlite deposits
RU2394991C1 (en) Procedure for solid coal weakening
RU2196878C2 (en) Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells
SU1535992A1 (en) Method of oriented rupture of rock
SU1693264A1 (en) Method of drainage of satellite seams
RU2125160C1 (en) Method for bore-hole hydraulic mining of solid minerals
CN104763423A (en) Technology for mining powder ore by inverse well rock drilling
SU1145160A1 (en) Method of degassing top-worked wide seam
RU2010953C1 (en) Method of determination of cracks spreading height in basic zone of working
RU2778118C1 (en) Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation
RU2039258C1 (en) Method for preparation of extraction pillar
RU2129660C1 (en) Method of degassing coal seams
RU2499140C2 (en) Method of well hydromining at excavation with preliminary drying of minerals
RU2081324C1 (en) Method for hydraulic bore-hole mining of minerals
RU2068960C1 (en) Method for exploration, test mining and exploitation of mineral resources and a system to implement the same
Arens et al. Experience of hydraulic borehole mining from deep-seated gold placers
RU2584256C1 (en) Isolation method for borehole annulus circulation of superior non perforated aquifer in downstream perforated oil-bearing layer

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210524