RU2763162C1 - Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763162C1 RU2763162C1 RU2021109855A RU2021109855A RU2763162C1 RU 2763162 C1 RU2763162 C1 RU 2763162C1 RU 2021109855 A RU2021109855 A RU 2021109855A RU 2021109855 A RU2021109855 A RU 2021109855A RU 2763162 C1 RU2763162 C1 RU 2763162C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mining
- erosion
- layer
- hydro
- sector
- Prior art date
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 23
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 claims description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 3
- 241000876443 Varanus salvator Species 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C45/00—Methods of hydraulic mining; Hydraulic monitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области скважинной гидродобычи. Способ гидродобычи полезных ископаемых включает вскрытие продуктивной формации вертикальной центральной выработкой, размещение в этой выработке гидродобычного оборудования, формирование над продуктивной формацией искусственной кровли путем размыва и выдачи породы и заполнения полости твердеющей смесью. Размыв продуктивной формации осуществляют с формированием добычной камеры, далее осуществляют подъем пульпы на поверхность и закладку добычной камеры твердеющей смесью. Вскрытие производят бурением ствола. Искусственную кровлю формируют послойно сверху вниз, причем каждый нижележащий слой создают диаметром, большим вышележащего. После затвердевания твердеющей смеси осуществляют размыв продуктивной формации слоями сверху вниз, при этом в слоях размыв ведут посекторно с закладкой отработанного сектора. Обеспечивается совмещение гидродобычи полезного ископаемого со вскрытием его стволом, что позволяет применять мощное гидромониторное оборудование для размыва и высокопроизводительное выдачное оборудование, увеличивая радиус добычной камеры. Повышается эффективность отработки при минимальном воздействии на окружающую среду. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых, на которых применение традиционных способов существенно осложнено горно-геологическими условиями, или нежелательно по экологическим соображениям.
Известен способ подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной формации вертикальной центральной выработкой, размещение в центральной выработке гидродобычного оборудования, формирование над продуктивной формацией искусственной кровли путем размыва и выдачи породы, заполнение полученной полости твердеющей смесью, размещение в центральной выработке гидродобычного оборудования, размыв продуктивной формации с формированием с формированием добычной камеры, подъем пульпы на поверхность и закладку добычной камеры твердеющей смесью (Патент РФ № 2107165, кл. Е21С 45/00, 1997 г.).
Данному способу присущ ряд недостатков.
Во-первых, добычная камера сильно ограниченна по диаметру, так как вскрытие производится центральной скважиной, в которой невозможно разместить мощное высокопроизводительное гидромониторное оборудование.
Также возникают проблемы с подъемом пульпы, особенно при больших глубинах разработки, поскольку в скважине невозможно разместить высокопроизводительное насосное оборудование. Все это снижает эффективность отработки.
Известно устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающее наземный узел, буровой агрегат, по меньшей мере одну напорную магистраль с гидромонитором, пульповыдочную колонну и приемный узел с пульпоприемными окнами, сообщенными с полостью пульповыдачной колонны (см. патент Российской Федерации № 2029869, кл. Е21С 45/00, 1990 г.).
Данное устройство позволяет производить как проходку вертикальной выработки, так и гидромониторный размыв полезного ископаемого. Однако оно не применимо при вскрытии месторождения стволом и не позволяет создавать добычную камеру сколько-нибудь значительных размеров.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых.
Технический результат, достигаемый в результате использования изобретения, повышение производительности добычи полезных ископаемых за счет увеличение радиуса добычной камеры и возможности использования мощного высокопроизводительного гидромониторного и насосного оборудования.
Технический результат достигается тем, что в способе гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие продуктивной формации вертикальной центральной выработкой, формирование над продуктивной формацией искусственной кровли путем размыва и выдачи породы и заполнение образованной полости твердеющей смесью (твердеющей закладкой), размыв продуктивной формации с формированием добычной камеры, подъем пульпы на поверхность и закладку добычной камеры твердеющей смесью, вскрытие производят бурением ствола, искусственную кровлю формируют послойно сверху вниз, причем каждый нижележащий слой создают диаметром большим вышележащего после затвердевания в нем закладки, размыв продуктивной формации ведут слоями сверху вниз, при этом в слоях размыв ведут посекторно, с закладкой отработанного сектора.
Диаметр каждого нижележащего слоя искусственной кровли больше диаметра вышележащего на удвоенную величину устойчивого обнажения кровли.
Начиная со второго каждый слой искусственной кровли формируют посекторно. Каждый последующий сектор в слое искусственной кровли размывают рядом с заложенным, начиная от противоположной стороны, а заканчивают размыв и производят его закладку после частичного схватывания.
Сектора в нижнем слое искусственной кровли создают в шахматном порядке по отношению к секторам в вышележащем слое.
Размыв в секторах при отработке каждого слоя продуктивной формации производят через один.
Размыв в секторах при отработке каждого нижележащего слоя продуктивной формации производят в шахматном порядке по отношению к секторам в вышележащем слое.
Перед размывом очередного сектора размывают технологическую камеру, которую после размыва сектора и перед подачей в его выработанное пространство твердеющей смеси, заполняют сыпучим материалом, а после отработки всех секторов слоя, сыпучий материал из всех технологических камер вымывают и производят их закладку твердеющим материалом.
Размыв очередного слоя продуктивной формации начинают с размыва в верхней части слоя кольцеобразной камеры прилегающей к стволу, производят ее закладку твердеющим материалом, после затвердевания которого, начинают размыв секторов.
Технологическую камеру создают с радиальным размером меньшим радиального размера кольцеобразной камеры.
Размыв продуктивной формации ведут секторами наклонными от периферии к стволу, а слой формируют в виде перевернутого конуса.
Кроме того, при наличии участка пустой породы его пропускают, а на границе его и нижележащего участка содержащего полезный компонент формируют новую искусственную кролю и под ней производят размыв продуктивной формации.
Устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающее наземный узел, буровой агрегат, по меньшей мере, одну напорную магистраль с гидромонитором, пульповыдочную колонну и приемный узел с пульпоприемными окнами сообщенными с полостью пульповыдочной колонны. Оно снабжено платформой, телескопическими фиксаторами с рабочими концами и, по меньшей мере, одним направляющим узлом, закрепленными на платформе, телескопическими штоками, каждый из которых одним концом закреплен на платформе, а другим в наземном узле, и корпусом, в котором размещены напорная магистраль и пульповыдачная колонна. Пульповыдачная колонна выполнена из отдельных секций, связанных между собой разъемными соединениями, в каждой секции по образующей выполнено, по меньшей мере, одно окно, в котором размещен гидромонитор. Платформа охватывает пульповыдачную колонну, в секциях по образующей выполнены пазы под рабочие концы телескопических фиксаторов. Напорная магистраль выполнена гибкой с возможностью выдвижения с гидромонитором через окна секций и пропущена через направляющий узел. В ближайшей к буровому агрегату секции размещен приемный узел, при этом в качестве бурового агрегата используют буровую установку для проходки вертикальных стволов.
Кроме того, устройство снабжено закладочным трубопроводом, размещенным в корпусе.
Также оно снабжено направляющими, закрепленными по обе стороны окон секций, и, размещенной в направляющих, шайбой, через которую пропущена напорная магистраль с гидромонитором.
При этом шайба закреплена на платформе.
В окнах секций установлены герметизаторы.
Приемный узел снабжен пакером с верхней поверхностью, имеющей обратную конусность, и породосборником, которые размещены под пульпоприемными окнами.
Корпус снабжен элементами качения и уплотнителями, размещенными между секциями.
Гидромонитор и магистраль снабжены элементами качения.
В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена общая схема отработки в разрезе;
на фиг. 2 - последовательность создания слоя искусственной кровли;
на фиг. 3 - разрез отработки с технологической камерой;
на фиг. 4 – то же в плане;
на фиг. 5 - схема отработки с кольцевой камерой в разрезе;
на фиг. 6 – то же в плане;
на фиг. 7 - схема отработки с перевернутыми конусообразными слоями;
на фиг. 8 - дополнительное крепление кровли на поверхности;
на фиг. 9 - схема отработки при наличии пустого участка внутри продуктивной формации (на примере кимберлитовой трубки);
на фиг. 10 - тоже разрез в плане по АА;
на фиг. 11 - устройство для подземной гидродобычи, находящееся в стволе;
на фиг. 12 - продольный разрез секций;
на фиг. 13 - поперечный разрез секций;
на фиг. 14 - направляющий узел;
на фиг. 15 -вид по Б;
на фиг. 16 - узел 1.
Осуществление способа поясняется на примере отработки алмазоносной кимберлитовой трубки.
С поверхности проходят (бурят) шахтный ствол 1. На контакте 2 налегающих пород 3 и продуктивной формации 4 формируют искусственную кровлю 5.
Формирование кровли осуществляют сверху вниз. Сначала гидромонитором 6, вокруг ствола 1 в налегающих породах 3 размывают кольцевую камеру диаметром d равным устойчивому обнажению покрывающих пород. Заполняют эту камеру твердеющей смесью, после затвердевания смеси образуется первый слой искусственной кровли 5. Под защитой этого слоя, ниже него начинают размывать сектор второго слоя. Размер сектора в радиальном направлении превышает размер вышележащего слоя кровли на величину устойчивого обнажения кровли. Угловые размеры сектора принимают такими, чтобы дуга 8, ограничивающая его снаружи также не превышала величины устойчивого обнажения кровли. После размыва сектора его закладывают твердеющей смесью и начинают размывать следующий сектор. Возможны несколько вариантов последовательности размыва и закладки секторов в одном слое создаваемой искусственной кровли. Например, можно сектора через один в две очереди, тогда после размыва всех секторов первой очереди, сектора второй очереди будут находиться между стенками затвердевшей закладки. Можно также отрабатывать сектора симметрично в диаметрально противоположных направлениях. Если позволяют условия, взаимопротивоположные сектора можно размывать одновременно. Такая последовательность целесообразна при очень слабосвязанных породах, сильнообводненных породах, склонных к плывунным явлениям, для равномерности распределения нагрузки от вышележащего слоя искусственной кровли на породу.
Наиболее целесообразной представляется следующая последовательность отработки секторов. После заполнения твердеющей смесью сектора 7 производят размыв прилегающего к нему сектора 9, начиная от противоположной, к сектору 7, стороны. Темпы размыва и размеры сектора принимают такими, чтобы окончить размыв и приступить к заполнению твердеющей смесью, когда твердеющая смесь предыдущего сектора 7 частично, но не полностью затвердела. Это позволяет добиться «монолитного» сцепления закладки рядом лежащих секторов 7 и 8. Если позволяют условия эти операции можно производить одновременно с двух сторон от сектора 7.
После размыва и закладки всех секторов очередного слоя получается двухслойная искусственная кровля, верхний слой которой лежит на нижележащем слое, диаметр которого больше вышележащего на удвоенную величину устойчивого обнажения кровли. После этого, по схеме второго слоя, начинают создавать третий слой искусственной кровли и т.д., пока не выйдут на проектный диаметр искусственной кровли перекрывающей всю площадь разрабатываемого участка продуктивной формации и выступающий за его пределы для опоры кровли на боковые стенки участка при его отработке.
Для большей несущей способности искусственной кровли сектора в каждом нижележащем слое располагают в шахматном порядке по отношению к секторам в вышележащем слоек.
После создания искусственной кровли 5, приступают к отработке месторождения.
Размыв продуктивной формации 4 производят слоями 10 сверху вниз, причем в каждом слое размыв ведут отдельными секторами 11, с закладкой отработанного сектора 12 твердеющей смесью.
Варианты последовательности размыва секторов в слое 10, при размыве продуктивной формации могут быть те же, что и при создании искусственной кровли 5. Однако наиболее целесообразным следует признать размыв секторов через один с шахматным расположением по отношению к секторам вышележащего слоя поскольку, во-первых он гарантирует надежное поддержание кровли и заполненного выработанного пространства, а во-вторых позволяет несколько снизить энергозатраты, так как секторы второй очереди уже отрезаны от массива по трем плоскостям - сверху и с боков.
Угловые размеры каждого размываемого сектора, при фиксированной длине дуги 8 уменьшается пропорционально увеличению радиуса добычной камеры 13. При значительном радиусе длины дуги в околоствольной зоне поперечные размеры сектора станут настолько незначительными, что не позволят разместить оборудование и точно выдержать направление размыва.
Чтобы ликвидировать этот недостаток, в необходимых случаях, перед размывом очередного сектора 11 размывают технологическую камеру 14 с размером необходимым для размещения и ориентирования оборудования. Из этой камеры начинают размыв сектора 11. После того как сектор полностью размыт и почва его зачищена, технологическую камеру 14 заполняют сыпучим материалом, например песком, создавая, таким образом, перемычку 15. После ее создания в полость отработанного сектора, по трубопроводу 16, подают твердеющую смесь. Для подачи последней могут быть использованы также закачные скважины 17, которые бурят в полость с поверхности.
После отработки и затвердевания закладки во всех секторах слоя сыпучий материал из всех технологических камер 14 вымывают и производят их закладку твердеющим материалом.
Поскольку каждый слой отрабатывается и закладывается посекторно, сцепление между закладочным материалом отдельных секторов может быть не надежным. В этом случае, при отработке нижележащего сектора закладочный материал вышележащего сектора может обвалиться в выработанное пространство. Чтобы это предотвратить, каждому слою предают форму усеченного конуса (см. фиг. 5) с большим нижним основанием. В результате закладочный материал со стороны границы отрабатываемого участка опирается на ненарушенный массив горных пород 18. Для того, чтобы не происходило обрушение закладки вышележащего сектора в приствольной зоне, отработку очередного слоя начинают с размыва в верхней его части, прилегающей к стволу 1, кольцеобразной камеры 19. Затем производят ее закладку твердеющим материалом, после затвердевания которого образуется кольцевая искусственная кровля 20, на которую опирается закладочный массив вышележащего слоя и под защитой которого начинают размыв секторов отрабатываемого слоя. При этом кольцевая искусственная кровля 20 опирается сначала на массив продуктивной формации, и по мере отработки, на закладочный массив отдельных секторов 21.
Если по условиям отработки необходимо создавать технологические камеры 14, то их создают под кольцевой искусственной кровлей 20, причем, радиальный размер технологической камеры 14 должен быть меньше радиального размера кольцевой искусственной кровли 20. Соотношение их размеров определяют исходя из условия размещения оборудования в технологической камере 14 и устойчивости кольцевой искусственной кровли 20.
Для облегчения доставки размытой горн из очистного забоя к стволу, размыв ведут наклонными секторами 21 с падением (отрицательным углом наклона) от периферии к стволу 1. Таким образом, слой формируют воронкообразной формы (в виде перевернутого конуса). Угол наклона сектора наиболее целесообразно принять равным углу естественного откоса разрушенной продуктивной формации.
Если при отработке месторождения встречается участок пустой породы 21, или представленный продуктивной формацией, отработка которого экономически нецелесообразна, то его не отрабатывают, а на границе его и нижележащего участка 22, содержащего полезный компонент, формируют новую (дополнительную) искусственную кровлю 23 и под ней производят размыв продуктивной формации.
Данный способ позволяет значительно увеличить площадь отработки с одной вскрывающей выработки, при этом надо иметь в виду, что минимальные размеры площади отработки определяются экономическими соображениями, т.к. бурение ствола требует значительных затрат.
В ряде случаев возможна отработка всего месторождения с использованием одного ствола - в частности при разработке кимберлитовых трубок (см. фиг. 9). В этом случае нижний слой искусственной кровли 5 может создаваться конгруэнтным верхней поверхности кимберлитовой трубки и большим ее на величину обеспечивающую устойчивость искусственной кровли при отработке месторождения и надежную изоляцию налегающих пород 3, от попадания в добычную камеру 13.
Для большей надежности искусственной кровли 5 ее дополнительно крепят на поверхности. Для этого в контуре искусственной кровли 5 бурят скважины 24. В этих скважинах монтируют металлическую арматуру 25 - трубы, канаты и т.п., верхние концы которых закрепляют на поверхности. Затем в эти скважины подают твердеющий материал, после затвердевания, которого создается надежное крепление.
Устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых, позволяющее осуществить предложенный способ, включает наземный узел 26, буровой агрегат 27, по меньшей мере, одну напорную магистраль 28, с гидромонитором 29, пульповыдачную колонну 30, и приемный узел 31 с пульпоприемными окнами 32. Платформу 33, телескопические фиксаторы 34 с рабочими концами 35, направляющий узел 36, телескопические штоки 37 и корпус 38, выполненный из отдельных секций. На платформе 33 закреплены телескопические фиксаторы 34 и направляющий узел 36. Каждый телескопический шток 37 одним концом закреплен на платформе 33, а другим в наземном узле 26. В корпусе 38 размещены напорная магистраль 28 и пульповыдачная колонна 30, которую охватывает платформа 33. В каждой секции корпуса 38, по образующей, выполнено, по меньшей мере, одно окно 39, в котором размещен гидромонитор 29. В секциях корпуса 38, также по образующим, выполнены пазы 40, в которые входят рабочие концы 35 телескопических фиксаторов 34. Напорная магистраль 28 выполнена гибкой, и пропущена через направляющий узел 36, с возможностью выдвижения, с гидромонитором 29, через окно 39.
Возможно снабжение устройства несколькими напорными магистралями 28 и гидромониторами 29. В этом случае для каждой магистрали 28, в секциях корпуса 38, выполнены отдельные окна 39. Приемный узел 31 размещен в ближайшей к буровому агрегату 27 секции корпуса 38. В качестве бурового агрегата используют стандартную буровую установку для проходки вертикальных стволов широко известных в мировой практике (см. например «Горная энциклопедия», М., «Советская энциклопедия» 1989, т. 1, с. 308-309 и т. 4, с. 321- 322).
В корпусе 38 также может быть размещен закладочный трубопровод 41.
По обе стороны от окон 39 секций корпуса 38 закреплены направляющие 42, в которых размещена шайба 43, через которую пропущена напорная магистраль 28 с гидромонитором 29, и, в случае наличия закладочного трубопровода 41, закладочная шайба 44, через которую пропущен закладочный трубопровод 41. Последний пропущен также через закладочный направляющий узел 45.
Для более точного центрирования гидромонитора 29, шайбы 43 и 44 закреплены на платформе 33.
Для предотвращения попадания в полость корпуса воды и кусков породы окна снабжены герметизаторами 46, выполнение которых различным - в виде эластичных лепестков, металлических жалюзи и т.п.
Приемный узел 31 снабжен пакером 47, с верхней поверхностью имеющей обратную конусность, и породосборником 48. Пакер 47 и породосборник 48 размещены под пульпоприемными окнами 32.
Для свободного перемещения секций корпуса 38 относительно друг друга, он снабжен элементами качения 49, размещенными между его секциями. Элементы качения могут быть выполнены в виде роликов, шариков, их комбинаций и т.п. для изоляции элементов качения 49 и полости корпуса, между секциями корпуса 38 размещены уплотнители 50, предотвращающие попадание воды и кусков горной породы из ствола 1.
Поскольку размыв может составлять сотни метров, для удобства перемещения, гидромонитор 29 и напорная магистраль 28 снабжены элементами качения 51, закрепленными в хомутах 52, и равномерно распределены по длине напорной магистрали 28, или салазками. Аналогично оснащен закладочный трубопровод 41 (на чертеже не показано). Для свободы маневрирования элементы качения 51 крепятся на оси 53, которая шарнирно закреплена на штоке 54 хомута.
Направляющий узел 36 (а также и закладочный направляющий узел 45) может быть выполнен в виде роликов 55 и 56, установленных в вилках 57 и 58, закрепленных на платформе 33.
Секции корпуса 38 связаны между собой разъемными соединениями 59, например, в виде вставных пальцев или подвижных шлиц, управляемых дистанционно, например, с поверхности земли.
Устройство работает следующим образом.
На поверхности земли сооружают наземный узел 26, монтируют буровой агрегат 27 и, приводя его во вращение посредством буровой колонны 60, начинают бурение ствола 1. После заглубления 27, его останавливают и к его верхней части присоединяют секцию корпуса 38 с приемным узлом 31. Продолжают бурение. После заглубления секции корпуса 38 с приемным узлом 31, к ее верхней части присоединяют следующую секцию корпуса 38 и т.д. После достижения расчетной глубины (это может быть полная проектная глубина месторождения, или отдельного участка) бурение прекращают. Затем перекрывают пакером 47 зазор между стенкой ствола 1 и корпусом устройства, и начинают размыв окружающих пород. Размыв производят как для создания полости (например, для сооружения искусственной кровли 5) так и при очистной выемке.
Размыв осуществляют следующим образом.
Платформу 33 телескопическими штоками 37 перемещают в секцию корпуса 38, вокруг которой будут производить размыв. Через направляющий узел 36 и шайбу 43, гидромонитор 29 с напорной магистралью 28, подают в окно 39. При этом если герметизатор 46 выполнен в виде эластичных лепестков, гидромонитор 29 раздвигает их. Подают давление в телескопические фиксаторы 34 и их рабочие концы 35 упираются в дно пазов 40. Разъединяют разъемные соединения 59, связывающие секцию, в которой находится платформа 33 с соседними секциями. Затем подают в напорную магистраль 28 жидкость, которая, выходя из насадки гидромонитора 29, производит размыв массива. В наземном узле 26 приводят во вращение вокруг оси устройства телескопические штоки 37, которые передают вращение платформе 33. Последняя, через рабочие концы 35 телескопических фиксаторов 34, передает вращение секции корпуса 38, в которой она находится. Секция начинает вращаться относительно рядом расположенных секций, катясь по элементам качения 49. В результате гидромонитор 29 совершает круговое движение вокруг оси устройства (и соответственно ствола 1) размывая или кольцевую или секторную камеру. По мере необходимости напорная магистраль 28 с гидромонитором 29 выдвигается разработанную камеру, сохраняя оптимальное расстояние между насадкой гидромонитора 29 и разрушаемым массивом. При выдвижении гидромонитор 29 и напорная магистраль перемещаются по почве выработанного пространства на элементах качения (роликах, колесах и т.п.) 51 или салазках. После полной отработки камеры на данном горизонте, рабочие концы 35 телескопических фиксаторов 34 выводятся из упора в дно пазов 40. Гидромонитор 29 и напорная магистраль 28 возвращаются в корпус устройства. Платформа 33 с гидромонитором 29 перемещается или вверх или вниз в зависимости от принятого направления отработки. При этом шайба 43 перемещается в направляющих 42 и операции повторяются. Возможно перемещение платформы 33 по высоте секции корпуса 38 с одновременной работой гидромонитора 29 и вращением этой секции.
Получаемая при размыве пульпа стекает по стенкам ствола 1 к пакеру 47 и по его верхней поверхности, через окна 32 в породосборник 48. Из породосборника 48 пульпа по пульповыдачной колонне 30 гидротранспортом выдается на поверхность. Выдача может осуществляться как насосом, так и гидроэлеватором, эрлифтами и их комбинацией.
Наиболее крупные куски породы, которые не могут быть выданы гидротранспортом на поверхность, остаются в породосборнике 48 и поднимаются на поверхность при подъеме всего устройства.
Возможно также для подъема крупных кусков оборудование устройства механическим подъемником, например, скипом, цепным многоковшовым элеватором и т.д.
После отработки камеры производится заполнение ее твердеющей смесью (закладкой).
Через закладочный трубопровод 41 может подаваться как твердеющая смесь, так и любой иной сыпучий или жидкий материал. При закладке отработанной камеры, платформа 33 располагается по высоте несколько глубже ее кровли. Закладочный трубопровод 41 через закладочный направляющий узел 45, закладочную шайбу 44, окно 39 и герметизатор 46, подает в полость и производится подача материала. Поскольку закладочный трубопровод располагается под кровлей камеры, при подаче жидкого твердеющего материала, последний растекается по всей площади камеры и заполняет ее на всю высоту. При подаче сыпучего материала, закладочный трубопровод 41 желательно продвинуть как можно ближе к наиболее удаленной точке и отсыпать в отступающем порядке.
Настоящее изобретение позволит за счет применения высокопроизводительного оборудования значительно повысить эффективность отработки месторождений. Кроме того, поскольку вскрытие значительного по площади участка производится одной вертикальной выработкой, а также осуществляется селективная выемка полезного ископаемого, значительно уменьшается вредное воздействие на окружающую среду. Также, за счет применения мощного добычного оборудования, снижаются потери полезного ископаемого, и прежде всего такого ценного, как алмазы.
Claims (20)
1. Способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной формации вертикальной центральной выработкой, размещение в этой выработке гидродобычного оборудования, формирование над продуктивной формацией искусственной кровли путем размыва и выдачи породы и заполнения полости твердеющей смесью, размыв продуктивной формации с формированием добычной камеры, подъем пульпы на поверхность и закладку добычной камеры твердеющей смесью, вскрытие производят бурением ствола, искусственную кровлю формируют послойно сверху вниз, причем каждый нижележащий слой создают диаметром, большим вышележащего, после затвердевания в нем твердеющей смеси размыв продуктивной формации ведут слоями сверху вниз, при этом в слоях размыв ведут посекторно с закладкой отработанного сектора.
2. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1, отличающийся тем, что диаметр каждого нижележащего слоя искусственной кровли больше диаметра вышележащего на удвоенную величину устойчивого обнажения кровли.
3. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1 или 2, отличающийся тем, что, начиная со второго, каждый слой искусственной кровли формируют посекторно.
4. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 3, отличающийся тем, что каждый последующий сектор в слое искусственной кровли размывают рядом с заложенным, начиная от противоположной стороны, а заканчивают размыв и производят его закладку после частичного схватывания твердеющей смеси.
5. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 3 или 4, отличающийся тем, что сектора в нижележащем слое искусственной кровли создают в шахматном порядке по отношению к секторам в вышележащем слое.
6. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1, отличающийся тем, что размыв секторов при отработке каждого слоя продуктивной формации производят через один.
7. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 6, отличающийся тем, что сектора в нижележащем слое продуктивной формации отрабатывают в шахматном порядке по отношению к секторам в вышележащем слое.
8. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1, или 6, или 7, отличающийся тем, что перед размывом очередного сектора размывают технологическую камеру, которую после размыва сектора и перед подачей в его выработанное пространство твердеющей смеси заполняют сыпучим материалом, а после отработки всех секторов слоя сыпучий материал из всех технологических камер вымывают и производят их закладку твердеющей смесью.
9. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1, или 6, или 7, или 8, отличающийся тем, что размыв очередного слоя продуктивной формации начинают с размыва в верхней части слоя кольцеобразной камеры, прилегающей к стволу, производят ее закладку твердеющей смесью, после затвердевания которой начинают размыв секторов.
10. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 8 или 9, отличающийся тем, что радиальный размыв технологической камеры меньше радиального размера кольцеобразной камеры.
11. Способ гидродобычи полезных ископаемых по п. 1, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10, отличающийся тем, что размыв продуктивной формации ведут секторами, наклонными от периферии к стволу, а слой формируют в виде перевернутого конуса.
12. Способ гидродобычи полезных ископаемых по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что при наличии участка пустой породы в продуктивной формации его пропускают, а на границе его и нижележащего участка, содержащего полезный компонент, формируют новую искусственную кровлю и под ней производят размыв продуктивной формации.
13. Устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых для осуществления способа по п. 1, включающее наземный узел, буровой агрегат, по меньшей мере одну напорную магистраль с гидромонитором, пульповыдачную колонну и приемный узел с приемными окнами, сообщенными с полостью пульповыдачной колонны, устройство снабжено платформой, телескопическими фиксаторами с рабочими концами и по меньшей мере одним направляющим узлом, закрепленным на платформе, телескопическими штоками, каждый из которых одним концом закреплен на платформе, а другим – в наземном узле, и корпусом, в котором размещены напорная магистраль и пульповыдачная колонна, выполненным в виде отдельных секций, связанных между собой разъемными соединениями, в каждой секции по образующей выполнено по меньшей мере одно окно, в котором размещен гидромонитор, при этом платформа охватывает пульповыдачную колонну, в секциях по образующей выполнены пазы под рабочие концы телескопических фиксаторов, напорная магистраль выполнена гибкой с возможностью выдвижения с гидромонитором через окна секций и пропущена через направляющий узел, а в ближайшей к буровому агрегату секции размещен приемный узел, причем в качестве бурового агрегата используют буровую установку для проходки вертикальных стволов.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно снабжено закладочным трубопроводом, размещенным в корпусе.
15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно снабжено направляющими, закрепленными по обе стороны от окон секций, и шайбой, через которую пропущены напорная магистраль с гидромонитором, при этом шайба размещена в направляющих.
16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что шайба закреплена на платформе.
17. Устройство по любому из пп. 13 и 15, отличающееся тем, что в окнах секций установлены герметизаторы.
18. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что приемный узел снабжен пакером с верхней поверхностью, имеющей обратную конусность, и породосборниками, которые размещены под пульпоприемными окнами.
19. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что корпус снабжен элементами качения и уплотнителями, размещенными между секциями.
20. Устройство по любому из пп. 13 и 15, отличающееся тем, что гидромонитор и напорная магистраль снабжены элементами качения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109855A RU2763162C1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109855A RU2763162C1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763162C1 true RU2763162C1 (ru) | 2021-12-27 |
Family
ID=80039176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109855A RU2763162C1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763162C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804018C1 (ru) * | 2023-04-18 | 2023-09-26 | Сергей Николаевич Кошколда | Способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3799614A (en) * | 1972-08-24 | 1974-03-26 | Marcona Corp | Method and apparatus for excavating settled body of solids |
US4348058A (en) * | 1980-04-01 | 1982-09-07 | Slurry Mining Engineering Inc. | Method and apparatus for slurry borehole mining |
SU973844A1 (ru) * | 1981-05-07 | 1982-11-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых |
SU1173037A1 (ru) * | 1983-04-28 | 1985-08-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Использования Газа В Народном Хозяйстве,Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Устройство дл создани горизонтальных выработок в растворимых породах через вертикальную скважину |
SU1328526A1 (ru) * | 1986-03-26 | 1987-08-07 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ образовани подземных емкостей через скважины |
SU1346798A1 (ru) * | 1986-04-02 | 1987-10-23 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ гидравлического извлечени материалов из подземных формаций |
RU2029869C1 (ru) * | 1990-04-20 | 1995-02-27 | Черней Эдуард Иванович | Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины |
RU2097560C1 (ru) * | 1995-08-01 | 1997-11-27 | Дмитриев Виктор Анатольевич | Способ скважинной гидродобычи |
RU2107165C1 (ru) * | 1997-03-13 | 1998-03-20 | Акционерное общество закрытого типа фирма "Кондор" | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых |
RU2125160C1 (ru) * | 1998-04-27 | 1999-01-20 | Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" | Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых |
RU2327041C2 (ru) * | 2006-08-01 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Подземгазпром" (ООО "Подземгазпром") | Скважинный эрлифтный снаряд для гидродобычи полезных ископаемых |
-
2021
- 2021-04-09 RU RU2021109855A patent/RU2763162C1/ru active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3799614A (en) * | 1972-08-24 | 1974-03-26 | Marcona Corp | Method and apparatus for excavating settled body of solids |
US4348058A (en) * | 1980-04-01 | 1982-09-07 | Slurry Mining Engineering Inc. | Method and apparatus for slurry borehole mining |
SU973844A1 (ru) * | 1981-05-07 | 1982-11-15 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых |
SU1173037A1 (ru) * | 1983-04-28 | 1985-08-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Использования Газа В Народном Хозяйстве,Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Устройство дл создани горизонтальных выработок в растворимых породах через вертикальную скважину |
SU1328526A1 (ru) * | 1986-03-26 | 1987-08-07 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ образовани подземных емкостей через скважины |
SU1346798A1 (ru) * | 1986-04-02 | 1987-10-23 | Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ гидравлического извлечени материалов из подземных формаций |
RU2029869C1 (ru) * | 1990-04-20 | 1995-02-27 | Черней Эдуард Иванович | Устройство для извлечения материала из подземных формаций через скважины |
RU2097560C1 (ru) * | 1995-08-01 | 1997-11-27 | Дмитриев Виктор Анатольевич | Способ скважинной гидродобычи |
RU2107165C1 (ru) * | 1997-03-13 | 1998-03-20 | Акционерное общество закрытого типа фирма "Кондор" | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых |
RU2125160C1 (ru) * | 1998-04-27 | 1999-01-20 | Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" | Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых |
RU2327041C2 (ru) * | 2006-08-01 | 2008-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Подземгазпром" (ООО "Подземгазпром") | Скважинный эрлифтный снаряд для гидродобычи полезных ископаемых |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804018C1 (ru) * | 2023-04-18 | 2023-09-26 | Сергей Николаевич Кошколда | Способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4915452A (en) | Hydraulic borehole mining system and method | |
CN112855223B (zh) | 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 | |
US6688702B1 (en) | Borehole mining method | |
US4319784A (en) | Apparatus for water jet and impact drilling and mining | |
CN113464136B (zh) | 地面定向钻井与井下巷道联用的流态化采煤系统及方法 | |
CN202500606U (zh) | 通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置 | |
CN102536317B (zh) | 通过地面钻孔向地层空洞内填充骨料的装置及工艺 | |
CN112663625A (zh) | 一种高寒区浅埋偏压软弱围岩隧道洞口施工及防护方法 | |
CN111472346A (zh) | 灌注桩桩身周围土体加固施工方法 | |
CN113338932B (zh) | 一种无巷道地面钻井流态化采煤方法 | |
RU2763162C1 (ru) | Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления | |
US5380127A (en) | Non-entry method of underground excavation in weak or water bearing grounds | |
CN112610212B (zh) | 一种采区单向掘进无煤柱开采方法 | |
CN114278372B (zh) | 一种巨厚富含水层井下定向钻孔区域导流布置方法 | |
CA1129446A (en) | Method and apparatus for drilling and mining | |
CN212225213U (zh) | 一种斜井施工设备 | |
KR101237749B1 (ko) | 쉴드공법에 사용되는 추진장치의 헤드 | |
RU2114307C1 (ru) | Способ открытой разработки обводненных месторождений полезных ископаемых площадного залегания | |
CN109763493A (zh) | 一种高原河谷填石区域大直径深孔桩人工开挖方法 | |
RU2078209C1 (ru) | Способ разработки месторождений полезных ископаемых и суперструктура для его осуществления | |
CN105134288B (zh) | 一种采动覆岩隔离注浆充填钻孔透孔装置及方法 | |
RU2807619C2 (ru) | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления | |
RU2778118C1 (ru) | Способ подземной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления | |
RU2769645C1 (ru) | Способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, в том числе россыпей, и устройство для его осуществления | |
RU2256796C1 (ru) | Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления |