SU1240900A1

SU1240900A1 - Method and apparatus for winning minerals

Info

Publication number: SU1240900A1
Application number: SU843759767A
Authority: SU
Inventors: Андрей Никитич Зорин; Владислав Иосифович Зберовский; Анатолий Павлович Клец; Иван Акзамович Гайнутдинов; Геннадий Иванович Турчанин
Original assignee: Институт Геотехнической Механики Ан Усср
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1984-06-26
Publication date: 1986-06-30

Abstract

1. Способ добычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного горизонта скважинами, гидроразрыв продуктивного горизонта до сбойки смежных скважин, реверсивную подачу потока агента в скважины , разрушение полезного ископаемого и откачку пульпы с полезным ископаемым, отличающийс тем, что, с целью повышени эффе,ктивности добычи за счет предварим .з / / Ск8. Зона 15 /С / L./f| / Зона 13 j / Зона 17 I I Чскв .г I { I / / .- - Зона 7 f О Зона 76 Ск8.5 (pui.l тельного ослаблени массива полезного ископаемого , гидроразрыв продуктивного горизонта осуществл ют попеременным нагнетанием в смежные скважины агента до сбойки и образовани между ними сквозного потока, которым производ т разрушение полезного ископаемого, а после снижени содержани полезного ископаемого в пульпе ниже установленного технологического уровн откачку пульпы прекращают, осуществл ют сбойку с другой смежной скважиной и повтор ют операцию по добыче полезного ископаемого. 2. Устройство дл добычи полезных ис- копаемь1х, включающее трубопроводы дл нагнетани агента и откачки пульпы с запорной арматурой и насосы, отличающеес тем, что оно снабжено патрубками, соедин ющими скважины с нагнетательным и от- качным трубопроводами, при этом патрубки содержат запорные элементы, установленные с возможностью при перекрытии одним элементом отсасывающей части патрубка на нагнетающей скважине одновременного перекрыти другим элементом нагнетающей части патрубка на откачной скважине. Ск8. /С с (Л кэ о х Ск8,В1. A method of mining minerals, including opening the production horizon by wells, hydraulic fracturing of the production horizon before connecting adjacent wells, reversing the flow of the agent into the wells, destroying the mineral, and pumping out the mineral pulp, characterized in that, in order to increase efficiency, mining efficiency due to the forefront. Zone 15 / C / L./f | / Zone 13 j / Zone 17 II Prim. I {I / / .- - Zone 7 f O Zone 76 Sk8.5 (continuous reduction of the mineral massif, hydraulic fracturing of the productive horizon is carried out by alternating injection into adjacent wells of the agent) sboki and the formation of a through-flow between them, which produce destruction of the mineral, and after reducing the mineral content in the pulp below the established technological level, pumping out of the pulp is stopped, performing the coupling with another adjacent well and repeating the operation for the extraction of 2. A device for the extraction of minerals, including pipelines for injecting agent and pumping out pulp with stop valves and pumps, characterized in that it is equipped with nozzles connecting wells with injection and ejection pipelines, and the nozzles contain the locking elements installed with the possibility of overlapping one element of the suction part of the nozzle on the injection well while simultaneously blocking the other element of the injection part of the nozzle on the exhaust well. Sk8. / C c (L kae o x Sc8, B

Description

Изобретение относитс к горнодобывающей промышленности и может быть использовано , например, в угольной, соледобывающей и других отрасл х промышленности дл скважинкой добычи полезных ископаемых .The invention relates to the mining industry and can be used, for example, in the coal, salt mining and other industries of the borehole industry.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности добычи путем предварительного ослаблени массива полезного ископаемого .The aim of the invention is to increase production efficiency by pre-loosening the mineral massif.

На фиг. 1 показана возможна схема размещени скважин, очередность выемки зон; на фиг. 2 - схема устройства дл осуществлени способа.FIG. Figure 1 shows the possible layout of wells, the sequence of excavation zones; in fig. 2 is a schematic of an apparatus for carrying out the method.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

Угольный пласт залегает на глубине 800 м от дневной поверхности мощностью 0,5 м и вл етс защитным дл нижележащего выбросоопасного пласта рабочей мощности, который намечаетс отрабатывать обычным шахтным способом без противовыбросных меропри тий.The coal seam lies at a depth of 800 m from a 0.5 m day surface and is protective for the underlying outburst working formation, which is intended to be worked out in the usual mine way without anti-blowout measures.

Угли пласта марки К, слоистой структуры , средней крепости, не обводненные, угол падени 7-10 град, пластовое давление 3,0 МПа, проницаемость средн , опасен по внезапным выбросам угл и газа.The coals of the K-layer, layered structure, medium strength, not flooded, the angle of incidence is 7-10 degrees, the reservoir pressure is 3.0 MPa, the permeability is average, dangerous due to sudden emissions of coal and gas.

С дневной поверхности станками ЗИФ- 650, ЗИФ-1200, СБА-500 или аналогичными буритс сетка скважин диаметром 200 мм с интервалами 25-50 м. После вскрыти пласта 1, обсадки скважин 2-6, кажда из них соедин етс патрубком 7, одновременно с нагнетательным 8 и отсасывающим 9 трубопроводами в патрубке 7 располагаетс элемент 10, сблокированный не менее, чем с одним таким же элементом смежной скважины . При непрерывной подаче высоконапорного сквозного, всасывающе-нагнета- тельного, возвратно-поступательного вибрирующего потока жидкости под давлением 30 МПа в нагнетательный трубопровод 8 одновременно срабатывают элементы 10 - один на нагнетание агента (скважина 2), второй на выдачу пульпы (скважина 5), а при реверсе наоборот. При этом изменение направлени потока (реверс) производ т только после стабилизации давлени нагнетани в скважине 2 и стабилизации дебита отсоса в скважине 5 (фиг. 2). Одновременно в скважину 2 нагнетают, а в скважину 5 отсасывают жидкость. При этом в скважине 2 давление возрастает от минимального до максимального и через врем , определ емое параметрами гидравлической системы насосна установка - угольный пласт, стабилизируетс , а в скважине 5 после достижени максимальных величин дебит и давление начинают снижатьс до минимальных значений и стабилизируютс .From the day surface, the ZIF-650, ZIF-1200, SBA-500 or similar drills have a grid of 200 mm in diameter at intervals of 25-50 m. After opening reservoir 1, well casing 2-6, each of them is connected by nozzle 7, at the same time with injection 8 and suction 9 pipelines in the pipe 7 is located element 10, interlocked with at least one of the same element of the adjacent well. With a continuous supply of high-pressure through-suction-injection, reciprocating vibrating fluid flow under a pressure of 30 MPa into the discharge pipe 8, elements 10 simultaneously act — one on the agent injection (well 2), the second on the pulp delivery (well 5), and when reversed the opposite. In this case, a change in the flow direction (reverse) is performed only after the injection pressure in the well 2 has stabilized and the suction flow in the well 5 stabilizes (Fig. 2). At the same time in the well 2 is injected, and in the well 5 suck the liquid. At the same time, in well 2, the pressure increases from minimum to maximum and after a time determined by the parameters of the hydraulic system, the pump unit — the coal seam — stabilizes, and in well 5, after reaching the maximum values, the flow rate and pressure begin to decrease to minimum values and stabilize.

Таким образом, врем реверса определ етс условием, когда давление нагнетани в скважине 2 и дебит отсоса в скважине 5 стабилизируютс . После этого режим нагнеThus, the reversal time is determined by the condition when the injection pressure in well 2 and the suction flow rate in well 5 stabilize. After this mode

тани в скважине 2 мен етс на режим отсоса , а в скважине 5 режим отсоса - на режим нагнетани и т. д. по той же схеме. Далее массив (зона 11) получает предварительную разгрузку, прочность массива ослабл етс , что способствует его эффективному разрушению и последующей выдаче при обработке зоны 11. В период предварительного расслаблени зоны 11 в нагнетательном 8 и отсасывающем 9 трубопроводах поддерживаетс посто нно установленный режим нагнетани и отсоса.The well in well 2 is changed to the suction mode, and in well 5 the suction mode is changed to the pressure mode, etc., according to the same scheme. Next, the array (zone 11) is preloaded, the strength of the array is weakened, which contributes to its effective destruction and subsequent delivery during treatment of zone 11. During the period of preliminary relaxation of zone 11 in the discharge 8 and the suction 9 pipelines, a constant pressure and suction mode is maintained.

После образовани сбойки между скважинами 2-5 операции по переменному нагнетанию и отсосу продолжаютс по той жеAfter the formation of the coupling between the wells 2-5, the variable injection and suction operations are continued along the same

схеме. При этом в образовавшейс сбойке создаетс только между скважинами 2-5 сквозной, реверсивный, всасывающе-нагне- тательный поток. Этот поток создает режуще-размывающий эффект, так как посто нно стремитс прин ть пр молинейную формуpattern. At the same time, in the resulting coupling, a through, reversible, suction-injection flow is created only between wells 2-5. This flow creates a cutting-eroding effect, since it constantly strives to take a linear form.

между скважинами 5 и 2.between wells 5 and 2.

Разрушающие свойства создаваемого потока значительно возрастают при добавке в нагнетаемую гидросмесь поверхностно- активных веществ и создани вибрации. В этом случае создаетс высоконапорный вибрирующий агрессивный поток, который подобно режиму пилени за счет высокого напора в нагнетающей скважине и противоположного отсоса в выдающей скважине, вибрации возникающих гидроимпульсныхThe destructive properties of the created flow increase significantly with the addition of surface-active substances to the injected hydraulic mixture and the creation of vibration. In this case, a high-pressure vibratory aggressive flow is created, which, like the sawing mode, due to the high pressure in the injection well and the opposite suction in the discharging well, the vibrations of the resulting impulses

ударов и кавитации (при реверсах) разру- щает массив ископаемого. При этом частота вибрации устанавливаетс не по показател м собственной частоты вибрации угольного массива, а на основании данных оптимизации: плотности пульпы в выдаваемомimpacts and cavitation (when reversed) destroys the fossil massif. At the same time, the vibration frequency is not determined by the parameters of the natural vibration frequency of the coal mass, but on the basis of optimization data: pulp density in the output

потоке гидросистемы.hydraulic flow.

Источники вибрации в этом случае могут устанавливатьс непосредственно в реверсивном движущемс потоке за запорными распределител ми рабочих скважин.In this case, the vibration sources can be installed directly in the reversible moving stream behind the stop valves of the working wells.

В нагнетательный трубопровод 8 посто нно подаетс под давлением 30 МПа вибрирующий с технологически оптимальной дл этих условий частотой 200 Гц поток жидкости, причем плотность пульпы и частоту вибрации потока определ ют перед периодом каждого реверса. При снижении плотности пульпы в трубопроводе 9 ниже технологического уровн содержани в ней угл скважину 2 отключают и включают скважину 3. Расслабл массив в зоне 12, аналогично производ т сбойку между скважинами 5 и 3. Отрабатывают зону 13 через сбойку по зоне 12. Поскольку очередна смежна скважина 3 располагаетс не на направлении пр мой, образованной сквозным потоком между предыдущими смежными скважинами 5 и 2, а сбойка производитс по кратчайшему рассто нию, наиболее ослабленному в зоне 12, достигаетс максимальна производительность при отработке зонь 1 13, так как создаваемый поток между скважинами 5-3 будет проходить по зоне 11 и зоне 12, извлека полезное ископаемое в зоне 13 и как бы среза массив в зоне 14. При этом создаваемый возвратно-поступательный (реверсивный ) , всасывающе-нагнетательный, сквозной, вибрирующий поток стремитс и в конце процесса достигает пр молинейности между рабочими скважинами 5-3. После этого аналогично отключаетс скважина 5 и включаетс скважина 4 и после сбойки по зоне 14 отрабатываетс зона 15 между рабочими скважинами 3-4. Далее взамен скважины 3 включаетс скважина 6 и после сбойки по зоне 16 отрабатываетс зона 17 и т. д. При этом наибольший эффект достигаетс , когда включаема очередна смежна скважина отстоит от плоскости, образованной двум предыдущими смежными скважинами, на рассто нии гидроразрыва массива (дл данных условий 50 м). Гидроразрыв массива во всех случа х происходит по кратчайшему рассто нию от этой плоскости до новой скважины независимоThe injection pipeline 8 is continuously supplied with a 30 MPa vibrating pressure with a technologically optimal frequency of 200 Hz for these conditions, the fluid flow, and the density of the pulp and the vibration frequency of the flow are determined before the period of each reverse. By reducing the pulp density in the pipeline 9 below the technological level of the content in it, the coal well 2 is turned off and the well 3 is turned off. The array is relaxed in zone 12, similarly, there is a coupling between wells 5 and 3. Work zone 13 through the coupling along zone 12. well 3 is not located in the direction of the straight line formed by the through flow between the previous adjacent wells 5 and 2, and the coupling is performed at the shortest distance, the most weakened in zone 12, the maximum performance is achieved When mining, the zone 1 13, since the flow created between the wells 5-3 will pass through zone 11 and zone 12, extracting the mineral in zone 13 and, as it were, cutting the array in zone 14. At the same time, the reciprocating (reverse) created the suction-injection, through-flow, vibrating flow tends and at the end of the process reaches the straightness between the working wells 5-3. After this, well 5 is turned off in the same way and well 4 is turned on, and after coupling over zone 14, zone 15 is operated between working wells 3-4. Next, instead of well 3, well 6 is turned on, and after coupling over zone 16, zone 17 is worked out, and so on. The greatest effect is achieved when the next adjacent adjacent well is separated from the plane formed by two previous adjacent wells, for the distance of the fracture array (for data conditions of 50 m). The fracturing of the array in all cases occurs over the shortest distance from this plane to the new well independently

от ее расположени по отношению к предыдущим скважинам.from its location relative to the previous wells.

По мере отработки угольного массива в пласте 1 сохран етс высокое (30 МПа)As the coal mass in the reservoir 1 is refined, it remains high (30 MPa)

давление, что позвол ет управл ть поддержанием кровли и производить после отработки всего блока, например скважин 2-6, обрушение, закладку или плавное опускание кровли по всему блоку, регулируют этот процесс срабатыванием давлени в скважинах.pressure, which allows controlling the maintenance of the roof and producing after the entire block has been worked out, for example wells 2-6, collapsing, laying or smoothly lowering the roof throughout the block, regulates this process by actuating the pressure in the wells.

При этом возможен переход и на другой пор док отработки зон, в том числе перекрестный и групповой без остановки процесса выемки угл .At the same time, it is possible to switch to another order of mining zones, including the cross and group, without stopping the coal mining process.

Устройство выполнено таким образом, что обсадные трубы, расположенные в скважинах , вход т в массив 1 полезного ископаемого , при этом кажда из этих труб в отдельности соедин етс одновременно с магистральным нагнетательным 8 и отса- сывающим 9 трубопроводами посредством запорных элементов 10 и патрубков 7.The device is designed in such a way that the casing located in the wells enters the array 1 of the mineral, while each of these pipes is separately connected simultaneously with the main injection 8 and suction 9 pipelines by means of locking elements 10 and nozzles 7.

Claims

1. The method of mining, including opening the productive horizon with wells, fracturing the productive horizon until the adjacent wells fail, reversing the flow of agent into the wells, destroying the mineral and pumping pulp with minerals, characterized in that, in order to increase production efficiency due to pre-

PkV 3 -----. Well four

SCx Zone 15 X.

/ \ \ G

Zone 13 \ ___

Zone 16

-Fig. 1 \ I j30Ha 12 | I I

Zone 11 of scb.g-body weakening of the mineral mass, hydraulic fracturing of the productive horizon is carried out by alternately pumping the agent into adjacent wells until a malfunction occurs and a through flow is formed between them, which destroys the mineral, and after reducing the mineral content in the pulp below the established technological level, pumping the pulps are stopped, malfunctioned with another adjacent well and the operation of mining is repeated.

2. A device for mining, including pipelines for pumping agent and pumping pulp with shutoff valves and pumps, characterized in that it is equipped with nozzles connecting the wells with injection and pumping pipelines, while the nozzles contain shutoff elements that are installed with the possibility of overlapping one element of the suction part of the pipe on the injection well simultaneous overlap with another element of the discharge part of the pipe on the pumping well.