RU2778118C1 - Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation - Google Patents

Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2778118C1
RU2778118C1 RU2022101475A RU2022101475A RU2778118C1 RU 2778118 C1 RU2778118 C1 RU 2778118C1 RU 2022101475 A RU2022101475 A RU 2022101475A RU 2022101475 A RU2022101475 A RU 2022101475A RU 2778118 C1 RU2778118 C1 RU 2778118C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mining
hydraulic
chamber
productive formation
erosion
Prior art date
Application number
RU2022101475A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Кошколда
Original Assignee
Сергей Николаевич Кошколда
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Николаевич Кошколда filed Critical Сергей Николаевич Кошколда
Application granted granted Critical
Publication of RU2778118C1 publication Critical patent/RU2778118C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: inventions group relates to mining and can be used in the development of mineral deposits by the method for borehole hydraulic mining. The method for hydraulic mining of minerals includes opening a productive formation with production and auxiliary wells, placing a device for underground hydraulic mining in production wells, washing out the roof rocks above the productive formation until a cavity is formed in the form of a natural equilibrium arch, reinforcing and filling this cavity with a hardening mixture to create an artificial roof, forming in the productive formation of an inclined artificial bottom in the form of an inverted cone with a taper angle exceeding the angle of repose of the broken rock mass, erosion of the productive formation from the bottom up, periodic cleaning of the artificial bottom and lifting of the broken rock mass to the surface, subsequent backfilling of the mining chamber in the hydraulic fracturing mode through auxiliary wells . At the same time, before the start of erosion, compressed air is supplied to the production chamber and the air is displaced from the bottomhole. Scouring is carried out by a device for underground hydraulic mining with a rotary hydraulic monitor, and due to air pressure, before and during breaking, the water level in the chamber is maintained above the broken rock mass store, but below the outlet of the nozzle of the hydraulic monitor. The performance of the lifting device is controlled by changing the air pressure in the mining chamber. Erosion is carried out in layers, the thickness of which is chosen from the condition of their destruction when falling on the surface of the mass filling the bottom.
EFFECT: creation of a chamber of a given configuration, bringing the performance of the lifting device into conformity with the state of the bottomhole and the productivity of washout, and increasing the reliability of the operation of the device for underground hydraulic mining.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Применение данного технического решения особенно целесообразно для отработки месторождений, представлено рудными телами пластовой, линзообразной, гнездовой и т.п. форм, перекрытых неустойчивыми породами. К таким месторождениям относятся, например, торфяные залежи, залежи сапропели, ПГС (песчано-гравийной смеси), каменный уголь, горючие сланцы. Кроме того такая форма залегания характерна для ролловых месторождений урана.The invention relates to mining and can be used in the development of mineral deposits by the method of borehole hydraulic mining. The use of this technical solution is especially advisable for the development of deposits, represented by ore bodies of stratal, lenticular, nesting, etc. forms covered by unstable rocks. Such deposits include, for example, peat deposits, sapropel deposits, sand and gravel deposits, coal, oil shale. In addition, this form of occurrence is typical for uranium roll deposits.

Известен способ подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной формации добычными и вспомогательными скважинами, размещение в добычных скважинах устройств для скважинной гидродобычи, размыв пород кровли над продуктивной формацией с образованием полости в виде свода естественного равновесия, армирование и заполнение этой полости твердеющей смесью для создания искусственной кровли, формирование в продуктивной формации наклонного искусственного днища в виде перевернутого конуса с углом конусности, превышающим угол естественного откоса отбитой горной массы, размыв продуктивной формации снизу вверх, периодическую зачистку искусственного днища и подъем отбитой горной массы, последующую закладку добычной камеры твердеющей смесью в режиме гидроразрыва через вспомогательные скважины (см. патент РФ №2107165, кл. МКИ 6 Е21С 45/00, 1997 г.).A known method of underground hydraulic mining of minerals, including the opening of a productive formation with production and auxiliary wells, placement of devices for downhole hydraulic production in production wells, erosion of the roof rocks over the productive formation with the formation of a cavity in the form of a set of natural equilibrium, reinforcement and filling this cavity with a hardening mixture to create an artificial roof formation, formation of an inclined artificial bottom in the form of an inverted cone with a taper angle exceeding the angle of repose of the broken rock mass, erosion of the productive formation from the bottom up, periodic cleaning of the artificial bottom and lifting of the broken rock mass, subsequent backfilling of the mining chamber with a hardening mixture in the hydraulic fracturing mode through auxiliary wells (see RF patent No. 2107165, class MKI 6 E21C 45/00, 1997).

Данный способ позволяет отрабатывать продуктивные формации, перекрытые неустойчивыми покрывающими породами. Но осуществление этого способа осложнено необходимостью создания наклонного днища, что трудно технически исполнить обычными скважинными гидромониторами, а также необходимостью периодического изменения зенитного угла струи жидкости от горизонтального, при размыве массива камеры, до наклонного, при зачистке днища. Кроме того, данный способ не позволяет оперативно регулировать состояние забойного пространства и приводить в соответствие с ним и производительностью размыва, производительность подъемного устройства, что отрицательно сказывается на эффективности отработки месторождения.This method allows you to work out productive formations covered by unstable overburden. But the implementation of this method is complicated by the need to create an inclined bottom, which is technically difficult to perform with conventional downhole monitors, as well as the need to periodically change the zenith angle of the liquid jet from horizontal, when the chamber array is washed out, to an inclined one, when cleaning the bottom. In addition, this method does not allow you to quickly adjust the state of the bottomhole space and bring it into line with the productivity of the washout, the performance of the lifting device, which negatively affects the efficiency of the field development.

Известно устройство для подземной гидродобычи полезных, включающее высоконапорный подающий став, поворотный гидромонитор со стволом, насадкой и коленом, фиксатор, шарнир с полостью, гидравлически связывающий гидромонитор и высоконапорный подающий став, и пульповыдачную колонну (авторское свидетельство СССР №1095014, кл. МКИ 6 Е21С 45/00, 1983 г.).A device for underground hydroextraction of useful materials is known, including a high-pressure feed string, a rotary monitor with a barrel, a nozzle and a knee, a latch, a hinge with a cavity, hydraulically connecting the monitor and a high-pressure feed string, and a slurry-dispensing column (USSR author's certificate No. 1095014, class MKI 6 E21C 45/00, 1983).

Данное устройство не позволяет осуществлять подачу воздуха в призабойное пространство, кроме того, при развороте гидромонитора в вертикальной плоскости происходят частые поломки за счет того, что ствол упирается в необрушенную кровлю начальной камеры и заклинивается, переламывается и т.п.This device does not allow air to be supplied to the bottomhole space, in addition, when the hydraulic monitor is turned in a vertical plane, frequent breakdowns occur due to the fact that the barrel rests against the uncollapsed roof of the initial chamber and jams, breaks, etc.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности отработки месторождений полезных ископаемых.The problem to be solved by the present invention is to increase the efficiency of mining of mineral deposits.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования изобретения, является обеспечение создания камеры заданной конфигурации, приведение в соответствие производительности подъемного устройства с состоянием забоя и производительностью размыва, и повышение надежности работы устройства для подземной гидродобычи.The technical result achieved as a result of using the invention is to ensure the creation of a chamber of a given configuration, matching the performance of the lifting device with the state of the face and the productivity of the washout, and increasing the reliability of the device for underground hydraulic mining.

Технический результат достигается тем, что в способе гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие продуктивной формации добычными и вспомогательными скважинами, размещение в добычных скважинах устройства для подземной гидродобычи, размыв пород кровли над продуктивной формацией до образования полости в виде свода естественного равновесия, армирование и заполнение этой полости твердеющей смесью для создания искусственной кровли, формирование в продуктивной формации наклонного искусственного днища в виде перевернутого конуса с углом конусности, превышающим угол естественного откоса отбитой горной массы, размыв продуктивной формации снизу вверх, периодическую зачистку искусственного днища и подъем отбитой горной массы на поверхность, последующую закладку добычной камеры в режиме гидроразрыва через вспомогательные скважины, отличающийся тем, что перед началом размыва продуктивной формации, в добычную камеру подают сжатый воздух и оттесняют воду от забоя, размыв ведут устройством для подземной гидродобычи с поворотным гидромонитором, а за счет давления воздуха, перед началом и в процессе отбойки, уровень воды в камере поддерживают выше магазина отбитой горной массы, но ниже выходного отверстия насадки гидромонитора, при этом производительность подъемного устройства регулируют изменением давления воздуха в добычной камере, размыв ведут слоями, мощность которых выбирают из условия их разрушения при падении на поверхность заполняющей днище массы.The technical result is achieved by the fact that in the method of hydraulic mining of minerals, including the opening of the productive formation with production and auxiliary wells, the placement of a device for underground hydraulic mining in the production wells, the erosion of the roof rocks above the productive formation until a cavity is formed in the form of a natural equilibrium arch, reinforcement and filling of this cavity hardening mixture to create an artificial roof, formation of an inclined artificial bottom in the productive formation in the form of an inverted cone with a taper angle exceeding the angle of repose of the broken rock mass, erosion of the productive formation from the bottom up, periodic cleaning of the artificial bottom and lifting the broken rock mass to the surface, subsequent backfilling of the production chamber in the hydraulic fracturing mode through auxiliary wells, characterized in that before the start of the erosion of the productive formation, compressed air is supplied to the production chamber and water is displaced from the bottomhole, the erosion is carried out by a device for underground hydraulic mining with a rotary hydraulic monitor, and due to air pressure, before and during breaking, the water level in the chamber is maintained above the broken rock mass store, but below the outlet of the nozzle of the hydraulic monitor, while the performance of the lifting device is regulated by changing the air pressure in the mining chamber, Erosion is carried out in layers, the thickness of which is chosen from the condition of their destruction when falling on the surface of the mass filling the bottom.

Мощность слоев определяют из соотношенияThe thickness of the layers is determined from the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

где h - мощность размываемого слоя, м;where h is the thickness of the eroded layer, m;

Н - расстояние от размываемого слоя до поверхности заполняющей днище массы, м;H is the distance from the eroded layer to the surface of the mass filling the bottom, m;

K - коэффициент, характеризующий прочность горной массы;K - coefficient characterizing the strength of the rock mass;

k - коэффициент, характеризующий поверхность заполняющего днище материала.k is a coefficient characterizing the surface of the material filling the bottom.

Способ осуществляется устройством для подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающим, высоконапорный подающий став для жидкости, поворотный гидромонитор со стволом, насадкой и коленом, фиксатор, шарнир с полостью, гидравлически связывающий гидромонитор и высоконапорный подающий став, подъемный узел с пульповыдачной колонной, отличающееся тем, что устройство снабжено трубопроводом сжатого воздуха, насадка и ствол выполнены съемными, ствол выполнен из гибкого эластичного материала, а высоконапорный подающий став для жидкости и трубопровод сжатого воздуха расположены внутри пульповыдачной колонны и контактируют с ней и между собой своими стенками.The method is carried out by a device for underground hydraulic mining of minerals, including a high-pressure supply line for liquid, a rotary hydraulic monitor with a shaft, a nozzle and a knee, a latch, a hinge with a cavity, hydraulically connecting the hydraulic monitor and a high-pressure supply line, a lifting unit with a slurry-dispensing column, characterized in that the device is equipped with a compressed air pipeline, the nozzle and the barrel are made removable, the barrel is made of a flexible elastic material, and the high-pressure supply line for the liquid and the compressed air pipeline are located inside the pulp-dispensing column and contact with it and between themselves with their walls.

Кроме того, устройство снабжено подпружиненным щупом и ограничителем поворота гидромонитора, которые закреплены на поверхности пульповыдачной колонны, при этом ограничитель поворота шарнирно закреплен над гидромонитором, а щуп выполнен регулируемой длины и подвижно закреплен в направляющем корпусе.In addition, the device is equipped with a spring-loaded probe and a hydraulic monitor rotation limiter, which are fixed on the surface of the pulp-dispensing column, while the rotation limiter is pivotally fixed above the hydraulic monitor, and the probe is made of adjustable length and is movably fixed in the guide housing.

В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.The specified totality includes all the essential features, each of which is necessary, and all together are sufficient to achieve the specified technical result.

Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 изображена общая схема отработки камеры;in fig. 1 shows the general scheme of testing the camera;

на фиг. 2 - устройством для подземной гидродобычи полезных ископаемых;in fig. 2 - device for underground hydraulic mining;

на фиг. 3 - сечение по А-А;in fig. 3 - section along A-A;

на фиг. 4 - вид 1.in fig. 4 - view 1.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

С поверхности месторождения бурят добычную скважину 1 и вспомогательные скважины 2 и 3. Добычную скважину 1 и вспомогательные скважины 2 бурят до границы покрывающих пород 4 и продуктивной формации 5. В добычную скважину 1 помещают устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых 6 и осуществляют размыв покрывающих пород 4 на границе с продуктивной формацией 5. В процессе размыва покрывающих пород 4 над продуктивной формацией 5 формируют полость 7, ограниченную поверхностью свода естественного равновесия.A production well 1 and auxiliary wells 2 and 3 are drilled from the surface of the deposit. A production well 1 and auxiliary wells 2 are drilled to the boundary of the overburden 4 and the productive formation 5. A device for underground hydraulic mining of minerals 6 is placed in the production well 1 and the overburden 4 is washed out. on the border with the productive formation 5. In the process of erosion of the overburden 4 above the productive formation 5, a cavity 7 is formed, bounded by the surface of the arch of natural equilibrium.

После формирования в покрывающих породах 4 полости 7, во вспомогательных скважинах 2 и полости 7 через скважины 2, монтируют металлическую арматуру 9, верхние концы которой закрепляют на поверхности. Затем в полость 7, через вспомогательные скважины 2, подают твердеющий раствор до полного заполнения им объема полости 7. Подачу твердеющего раствора осуществляют до тех пор, пока его уровень не превысит верхнюю границу поверхности свода естественного равновесия. После затвердевания твердеющего раствора, образуется устойчивая искусственная кровля.After the formation of cavities 7 in overburden 4, in auxiliary wells 2 and cavities 7 through wells 2, metal reinforcement 9 is mounted, the upper ends of which are fixed to the surface. Then, a hardening solution is supplied to the cavity 7 through auxiliary wells 2 until the volume of the cavity 7 is completely filled with it. The hardening solution is supplied until its level exceeds the upper boundary of the surface of the arch of natural equilibrium. After hardening of the hardening solution, a stable artificial roof is formed.

Сформированная таким образом устойчивая искусственная кровля надежно изолирует покрывающие породы 4, находящиеся над сводом, от попадания их на днище 10 добычной камеры 11.The stable artificial roof formed in this way reliably isolates the covering rocks 4 located above the roof from falling on the bottom 10 of the mining chamber 11.

После образования искусственной кровли, добычную скважину 1 проходят до почвы продуктивного пласта.After the formation of an artificial roof, the production well 1 is passed to the soil of the productive formation.

Устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых 6 с подающим ставом 12, пульповыдачной колонной 13, трубопроводом сжатого воздуха 14 и поворотным гидромонитором со стволом 15, насадкой 16 и коленом 17, опускают на забой скважины 1 и начинают размыв продуктивной формации 5. При размыве в нижней части добычной камеры 11 формируют наклонное днище 10 в форме перевернутого конуса с углом конусности, превышающим угол естественного откоса отбитой горной массы. Образование наклонного днища 10 гарантирует безусловное попадание отбитого полезного ископаемого в его нижнюю часть, т.е. к забою скважины.A device for underground hydraulic mining of minerals 6 with a supply line 12, a slurry column 13, a compressed air pipeline 14 and a rotary hydraulic monitor with a shaft 15, a nozzle 16 and an elbow 17, is lowered to the bottom of the well 1 and the erosion of the productive formation 5 begins. the mining chamber 11 form an inclined bottom 10 in the form of an inverted cone with a taper angle exceeding the angle of repose of broken rock mass. The formation of the inclined bottom 10 guarantees the unconditional hit of the broken mineral in its lower part, i.e. to the bottom of the well.

Перед началом размыва в добычную камеру подают сжатый воздух и оттесняют воду от забоя, обеспечивая работу гидромонитора в «сухом» (относительно осушенном) забое. Размыв продуктивной формации 5 осуществляют в границах добычной камеры 11. Отбойку ведут снизу-вверх с периодическим спуском устройства для подземной гидродобычи полезных ископаемых 6 на забой скважины 1, где скапливается вся отбитая горная масса, которая через подъемный узел и пульповыдачную колонну 13, за счет избыточного давления в добычной камере 11 выдается на поверхность. Так как угол наклонного днища 10 превышает угол естественного откоса отбитой горной массы, вся размытая горная масса скапливается у забойной части добычной скважины 1 и, по мере очередного спуска устройства для подземной гидродобычи полезных ископаемых 6, самотеком, под действием силы тяжести, поступает в подъемный узел. Тем самым исключаются потери на почве добычной камеры 11.Before the washout begins, compressed air is supplied to the production chamber and water is displaced from the bottomhole, ensuring the operation of the hydromonitor in a “dry” (relatively drained) bottomhole. Erosion of the productive formation 5 is carried out within the boundaries of the mining chamber 11. Breaking is carried out from the bottom up with periodic descent of the device for underground hydraulic mining of minerals 6 to the bottom of the well 1, where all the broken rock mass accumulates, which, through the lifting unit and the slurry column 13, due to the excess pressure in the mining chamber 11 is issued to the surface. Since the angle of the inclined bottom 10 exceeds the angle of repose of the broken rock mass, the entire eroded rock mass accumulates at the bottom of the production well 1 and, as the next descent of the device for underground hydraulic mining of minerals 6, by gravity, under the action of gravity, enters the lifting unit . This eliminates losses on the soil of the mining chamber 11.

Перед началом и в процессе размыва в полость камеры подают сжатый воздух и создают такое избыточное давление, при котором уровень жидкости находится выше магазина отбитой горной массы, но ниже выходного отверстия насадки гидромонитора. Так достигается работа в сухом забое и, одновременно, частичная дезинтеграция горной массы за счет размокания. Изменяя давления воздуха (но соблюдая указанные ограничения) можно регулировать производительность подъемного узла и пульповыдачной колонны. С увеличением давления производительность возрастает и исключается возможность перекрытия забоя разрушенной горной массой.Before and during the washout, compressed air is supplied to the chamber cavity and such excess pressure is created at which the liquid level is above the broken rock mass store, but below the outlet of the nozzle of the hydromonitor. In this way, work is achieved in a dry face and, at the same time, partial disintegration of the rock mass due to soaking. By changing the air pressure (but observing the indicated restrictions), it is possible to regulate the performance of the lifting unit and the pulp dispensing column. With increasing pressure, productivity increases and the possibility of blocking the face with destroyed rock mass is excluded.

Размыв ведут слоями, мощность которых выбирают из условия их разрушения при падении на поверхность заполняющей днище массы, и определяют из соотношенияErosion is carried out in layers, the thickness of which is chosen from the condition of their destruction when falling on the surface of the mass filling the bottom, and is determined from the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - мощность размываемого слоя, м;where h is the thickness of the eroded layer, m;

Н - расстояние от размываемого слоя до поверхности заполняющей днище массы, м;H is the distance from the eroded layer to the surface of the mass filling the bottom, m;

К - коэффициент, характеризующий прочность горной массы;K - coefficient characterizing the strength of the rock mass;

k - коэффициент, характеризующий поверхность заполняющего днище материала.k is a coefficient characterizing the surface of the material filling the bottom.

Коэффициенты определяют эмпирически.The coefficients are determined empirically.

Для закладки добычной камеры 11 во вспомогательные скважины 3 подают твердеющую смесь в режиме гидроразрыва. Каналы гидроразрыва, распространяясь от вспомогательных скважин 3, будут направлены в сторону выработанного пространства добычной камеры 11, т.к. после образования выработанного пространства добычной камеры 11 произойдет перераспределение напряжений, вызванных горным давлением, с уменьшением их значений по направлению к добычной камере 11. Через образованные каналы гидроразрыва твердеющая смесь поступает в добычную камеру 11 и заполняет ее. За время выполнения операции по закладке добычной камеры 11, из скважины 1 осуществляют демонтаж устройства для подземной гидродобычи полезных ископаемых 6.For laying the production chamber 11, the hardening mixture is fed into the auxiliary wells 3 in the hydraulic fracturing mode. The hydraulic fracturing channels, extending from the auxiliary wells 3, will be directed towards the goaf of the production chamber 11, because after the formation of the mined-out space of the mining chamber 11, the redistribution of stresses caused by rock pressure will occur, with a decrease in their values towards the mining chamber 11. Through the formed hydraulic fracturing channels, the hardening mixture enters the mining chamber 11 and fills it. During the operation of laying the mining chamber 11, a device for underground hydraulic mining of minerals 6 is dismantled from the well 1.

Способ осуществляется устройством для подземной гидродобычи полезных ископаемых.The method is carried out by a device for underground hydraulic mining.

Устройство включает высоконапорный подающий став 12, пульповыдачную колонну 13, трубопровод сжатого воздуха 14, поворотный гидромонитор со стволом 15, насадкой 16 и коленом 17. Кроме того - шарнир 18, подпружиненный пружиной 19, раздвижной щуп 20, подвижно закрепленный в корпусе 21 и ограничитель поворота 22, закрепленный на оси 23. Щуп выполнен регулируемой длины (например, двух или трех секционным, с возможностью фиксирования секций относительно друг друга). На наружной поверхности ограничителя поворота выполнены ступени для изменения угла поворота гидромонитора.The device includes a high-pressure supply line 12, a pulp-dispensing column 13, a compressed air pipeline 14, a rotary hydraulic monitor with a barrel 15, a nozzle 16 and a knee 17. In addition, a hinge 18 spring-loaded by a spring 19, a sliding probe 20 movably fixed in the housing 21 and a rotation limiter 22, fixed on the axis 23. The probe is made of adjustable length (for example, two or three sections, with the possibility of fixing the sections relative to each other). Steps are made on the outer surface of the turn limiter to change the angle of rotation of the hydraulic monitor.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Устройство опускают в скважину 1, изолируют пакером призабойную часть скважины (на чертеже не показан), через трубопровод сжатого воздуха 14 нагнетают в зону размыва сжатый воздух, оттесняя воду и осушая забой. Затем подают в гидромонитор через подающий став 12 жидкость и приводят во вращение пульповыдачную колонну 13, трубопровод сжатого воздуха 14 и подающий став 12. Поток жидкости через шарнир 18 попадает в колено 17, затем в ствол 15 и насадку 16 и, преобразуясь в гидромониторную струю, осуществляет размыв горной породы. Поскольку продольная ось ствола 15 гидромонитора смещена относительно оси вращения шарнира 18 и образует плечо, то реактивная сила струи, вытекающая из насадки 16, образует крутящий момент, стремящийся развернуть ствол 15 гидромонитора в вертикальной плоскости. Поскольку ствол 15 гидромонитора выполнен из гибкого эластичного материала, при задевании его за стенки вырабатываемой камеры или падения на него кусков обрушающейся породы, он изгибается, что предотвращает его поломку. Выполнение ствола 15 и насадки 16 съемными, позволяет оперативно реагировать на изменение условий размыва, применять насадки с различными конфигурациями сопла, увеличивать или уменьшать, в зависимости от величины выработанного пространства, длину ствола и т.п.The device is lowered into the well 1, the bottomhole part of the well is isolated with a packer (not shown in the drawing), compressed air is injected through the compressed air pipeline 14 into the washout zone, displacing water and draining the bottomhole. Then liquid is fed into the monitor through the supply line 12 and the pulp-dispensing column 13, the compressed air pipeline 14 and the supply line 12 are rotated. carries out the erosion of the rock. Since the longitudinal axis of the barrel 15 of the monitor is displaced relative to the axis of rotation of the hinge 18 and forms a shoulder, the reactive force of the jet flowing from the nozzle 16 forms a torque that tends to turn the barrel 15 of the monitor in a vertical plane. Since the barrel 15 of the monitor is made of a flexible elastic material, when it hits the walls of the chamber being worked out or pieces of collapsing rock fall on it, it bends, which prevents it from breaking. The implementation of the shaft 15 and nozzle 16 is removable, allows you to quickly respond to changing washout conditions, use nozzles with different nozzle configurations, increase or decrease, depending on the size of the goaf, the length of the shaft, etc.

Размещение подающего става 12 и трубопровода сжатого воздуха 14 в контакте между собой и стенкой пульповыдачной колонны 13 обеспечивает максимальное проходное сечение последней, что позволяет поднимать, при прочих равных условиях, куски наибольшего диаметра.Placement of the supply stave 12 and the compressed air pipeline 14 in contact with each other and the wall of the slurry column 13 provides the maximum flow area of the latter, which allows you to lift, ceteris paribus, pieces of the largest diameter.

Для создания наклонного днища, его зачистки и изменения направления струи гидромонитора, устройство оборудовано щупом 20, расположенном в направляющем корпусе 21, и ограничителем поворота 22. Ограничитель поворота 22 закреплен на оси 23. С одной стороны ограничитель поворота 22 контактирует со щупом 20, а с другой с гидромонитором. Поверхность (наружная), по которой он контактирует со щупом 20, выполнена ступенчатой для возможности изменения фиксирования угла наклона, причем, ребра ступеней выполнены скругленными.To create an inclined bottom, clean it and change the direction of the jet of the jet, the device is equipped with a probe 20 located in the guide housing 21, and a rotation limiter 22. The rotation limiter 22 is fixed on the axle 23. On the one hand, the rotation limiter 22 is in contact with the probe 20, and with the other with a water monitor. The surface (outer), along which it contacts with the probe 20, is made stepped to allow changing the fixation of the angle of inclination, moreover, the edges of the steps are made rounded.

При опускании пульповыдачной колонны 13, щуп 20 упирается в дно скважины и перемещается в направляющем корпусе 21, пока пульповыдачная колонна 13 не опустится также на дно скважины (или будет остановлена на заданном расстоянии от него). При перемещении щуп 20 выходит из зацепления с ограничителем поворота 22. За счет реактивной силы, возникающей при истекании струи жидкости из насадки 16, гидромонитор поворачивается вокруг оси шарнира 18 и давит на ограничитель поворота 22, который также поворачивается вокруг оси 23 до упора в щуп 20. За счет того, что щуп 20 выполнен раздвижным, можно изменять угол, на который поворачивается гидромонитор.When lowering the slurry column 13, the probe 20 abuts against the bottom of the well and moves in the guide housing 21 until the slurry column 13 also sinks to the bottom of the well (or is stopped at a predetermined distance from it). When moving, the probe 20 disengages from the rotation limiter 22. Due to the reactive force that occurs when a jet of liquid flows out of the nozzle 16, the monitor rotates around the hinge axis 18 and presses on the rotation limiter 22, which also rotates around the axis 23 until it stops in the probe 20 Due to the fact that the probe 20 is made sliding, it is possible to change the angle by which the monitor is rotated.

При подъеме пульповыдачной колонны 13, под действием пружины 19, за счет того, что ребра ступеней выполнены скругленными, щуп 20 возвращается в исходное положение, поворачивает ограничитель поворота 22, а тот в свою очередь гидромонитор, ствол 15 которого принимает горизонтальное положение. Таким образом, осуществляется автоматическое изменение наклона гидромонитора от горизонтального, при размыве, до угла естественного откоса, при образовании днища и его зачистке, и обратно.When lifting the pulp-extracting column 13, under the action of the spring 19, due to the fact that the ribs of the steps are rounded, the probe 20 returns to its original position, turns the rotation limiter 22, and that, in turn, the hydraulic monitor, the barrel 15 of which takes a horizontal position. Thus, an automatic change in the inclination of the hydromonitor is carried out from horizontal, during erosion, to the angle of repose, during the formation of the bottom and its cleaning, and vice versa.

Применение данных способа и устройства при отработке, прежде всего, высокоценных руд, таких как алмазосодержащих кимберлитов и коренных месторождений золота, обеспечивает надежное извлечение полезного компонента из добычной камеры. В случае недостаточной устойчивости боковых пород камеры, предложенное техническое решение, позволяет оперативно прекратить размыв с одновременной закладкой отработанной части камеры, восстановлением устойчивого состояния стенок камеры и продолжением отработки верхней части камеры без выполнения спускоподъемных операций добычного снаряда и сохранения его работоспособности на весь период отработки камеры. Также применение данных способа и устройства отвечает требованиям охраны окружающей среды, особенно в условиях ведения работ в неустойчивых вмещающих породах.The use of these methods and devices in the development of, above all, high-value ores, such as diamond-bearing kimberlites and primary gold deposits, ensures reliable extraction of the useful component from the mining chamber. In the case of insufficient stability of the side rocks of the chamber, the proposed technical solution allows you to quickly stop the erosion with simultaneous backfilling of the chamber's worked out part, restoring the stable state of the chamber walls and continuing to mine the upper part of the chamber without performing tripping operations of the mining projectile and maintaining its performance for the entire period of chamber mining. Also, the use of these methods and devices meets the requirements of environmental protection, especially when working in unstable host rocks.

Claims (3)

1. Способ гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивной формации добычными и вспомогательными скважинами, размещение в добычных скважинах устройства для подземной гидродобычи, размыв пород кровли над продуктивной формацией до образования полости в виде свода естественного равновесия, армирование и заполнение этой полости твердеющей смесью для создания искусственной кровли, формирование в продуктивной формации наклонного искусственного днища в виде перевернутого конуса с углом конусности, превышающим угол естественного откоса отбитой горной массы, размыв продуктивной формации снизу вверх, периодическую зачистку искусственного днища и подъем отбитой горной массы на поверхность, последующую закладку добычной камеры в режиме гидроразрыва через вспомогательные скважины, отличающийся тем, что перед началом размыва в добычную камеру подают сжатый воздух и оттесняют воздух от забоя, размыв ведут устройством для подземной гидродобычи с поворотным гидромонитором, а за счет давления воздуха, перед началом и в процессе отбойки, уровень воды в камере поддерживают выше магазина отбитой горной массы, но ниже выходного отверстия насадки гидромонитора, при этом производительность подъемного устройства регулируют изменением давления воздуха в добычной камере, размыв ведут слоями, мощность которых выбирают из условия их разрушения при падении на поверхность заполняющей днище массы.1. A method for hydraulic mining of minerals, including opening a productive formation with production and auxiliary wells, placing a device for underground hydraulic mining in production wells, washing out the roof rocks above the productive formation until a cavity is formed in the form of a natural equilibrium arch, reinforcing and filling this cavity with a hardening mixture to create an artificial roofs, formation of an inclined artificial bottom in the productive formation in the form of an inverted cone with a taper angle exceeding the angle of repose of the broken rock mass, erosion of the productive formation from the bottom up, periodic cleaning of the artificial bottom and lifting the broken rock mass to the surface, subsequent laying of the mining chamber in the hydraulic fracturing mode through auxiliary wells, characterized in that before the start of the washout, compressed air is supplied to the production chamber and the air is displaced from the bottomhole, the washout is carried out by a device for underground hydraulic mining with a rotary hydraulic monitor, and due to yes air pressure, before and during breaking, the water level in the chamber is maintained above the store of broken rock mass, but below the outlet of the nozzle of the hydraulic monitor, while the performance of the lifting device is regulated by changing the air pressure in the mining chamber, erosion is carried out in layers, the thickness of which is selected from the condition their destruction when falling on the surface of the mass filling the bottom. 2. Устройство для подземной гидродобычи полезных ископаемых, включающее высоконапорный подающий став для жидкости, поворотный гидромонитор со стволом, насадкой и коленом, фиксатор, шарнир с полостью, гидравлически связывающий гидромонитор и высоконапорный подающий став, подъемный узел с пульповыдачной колонной, устройство снабжено трубопроводом сжатого воздуха, насадка и ствол выполнены съемными, ствол выполнен из гибкого эластичного материала, а высоконапорный подающий став для жидкости и трубопровод сжатого воздуха расположены внутри пульповыдачной колонны и контактируют с ней и между собой своими стенками.2. A device for underground hydraulic mining of minerals, including a high-pressure supply line for liquid, a rotary hydraulic monitor with a shaft, a nozzle and a knee, a latch, a hinge with a cavity, hydraulically connecting the hydraulic monitor and a high-pressure supply line, a lifting unit with a slurry discharge column, the device is equipped with a compressed air pipeline , the nozzle and the barrel are made removable, the barrel is made of a flexible elastic material, and the high-pressure supply line for the liquid and the compressed air pipeline are located inside the pulp-dispensing column and contact with it and between themselves with their walls. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено подпружиненным щупом и ограничителем поворота гидромонитора, которые закреплены на поверхности пульповыдачной колонны, при этом ограничитель поворота шарнирно закреплен над гидромонитором, а щуп выполнен регулируемой длины и подвижно закреплен в направляющем корпусе.3. The device according to claim 2, characterized in that it is equipped with a spring-loaded probe and a hydraulic monitor rotation limiter, which are fixed on the surface of the pulp-dispensing column, while the rotation limiter is pivotally fixed above the hydraulic monitor, and the probe is made of adjustable length and is movably fixed in the guide housing.
RU2022101475A 2022-01-24 Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation RU2778118C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778118C1 true RU2778118C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401345A (en) * 1980-04-30 1983-08-30 Flow Industries, Inc. Hydraulic borehole mining system
SU1095014A1 (en) * 1983-02-04 1984-05-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.С.Орджоникидзе Device for borehole hydraulic mining of useful minerals
SU1149017A1 (en) * 1983-07-15 1985-04-07 Яворовское Производственное Объединение "Сера" Method of hydraulic mining of minerals through wells
RU2033523C1 (en) * 1992-08-18 1995-04-20 Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн" Method for hydraulic borehole mining
RU2107165C1 (en) * 1997-03-13 1998-03-20 Акционерное общество закрытого типа фирма "Кондор" Method of bore-hole hydraulic recovery of minerals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401345A (en) * 1980-04-30 1983-08-30 Flow Industries, Inc. Hydraulic borehole mining system
SU1095014A1 (en) * 1983-02-04 1984-05-30 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.С.Орджоникидзе Device for borehole hydraulic mining of useful minerals
SU1149017A1 (en) * 1983-07-15 1985-04-07 Яворовское Производственное Объединение "Сера" Method of hydraulic mining of minerals through wells
RU2033523C1 (en) * 1992-08-18 1995-04-20 Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн" Method for hydraulic borehole mining
RU2107165C1 (en) * 1997-03-13 1998-03-20 Акционерное общество закрытого типа фирма "Кондор" Method of bore-hole hydraulic recovery of minerals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023029617A1 (en) Isolated overburden grouting filling method for coal gangue underground emission reduction
RU2065973C1 (en) Method for degassing accompanying seams
RU2778118C1 (en) Method for underground hydraulic mining of minerals and a device for its implementation
US5531507A (en) Method of removing a minable product from an underground seam and bottom hole tool
US5139312A (en) Method and apparatus removing a mineable product from an underground seam
CN111894672B (en) Method for advanced treatment of roof separation water damage of stope by adopting ground drainage drilling
RU2725353C1 (en) Method for development of flat dipping narrow veins
Overchenko et al. Influence of mining-geological conditions and technogenic factors on blastholes stability during open mining of apatite-nepheline ores
RU2125160C1 (en) Method for bore-hole hydraulic mining of solid minerals
RU2517728C1 (en) Hydraulic borehole mining of hard minerals
RU2435925C1 (en) Procedure for construction of horizontal drain hole in unstable moveable rock and drilling assembly for its implementation
RU2763162C1 (en) Method for underground hydro mining of minerals and the device for its implementation
RU2425222C2 (en) Method of hydraulic borehole mining of mineral resources at inclined position of beds
RU2640611C2 (en) Hydraulic bore mining of minerals
RU2078212C1 (en) Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment
RU2109949C1 (en) Process of borehole hydraulicking of minerals and aggregate for its implementation
RU2107165C1 (en) Method of bore-hole hydraulic recovery of minerals
SU1384755A1 (en) Method of mining gently-sloping and sloping ore bodies
RU2499140C2 (en) Method of well hydromining at excavation with preliminary drying of minerals
SU1643735A1 (en) Method for hydraulically working productive strata
SU1502837A1 (en) Method of sinking a mine shaft
RU2258652C1 (en) Method for underground tunnel reservoir building in rock salt bed having limited thickness
RU2097560C1 (en) Process of well hydraulic mining
SU1352061A1 (en) Method of recovering materials from underground formations
RU2235882C1 (en) Method for well hydraulic extraction of hard mineral resource from slanted bed (variants)