RU2053365C1

RU2053365C1 - Method for hydraulic mining of minerals

Info

Publication number: RU2053365C1
Authority: RU
Inventors: Э.И. Черней; А.С. Хан; В.П. Дробаденко; О.Э. Черней
Original assignee: Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн"
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: method for hydraulic mining of minerals includes opening of ore body by cased wells: central cased well running through center of stoping room, and peripheral wells located over room contour, and system of underground mine workings; division of ore body into parts; formation of receiving room in each part base; supply of working agent through one wells; disintegration of mineral and transportation of pulp through the other wells. In recovery of minerals from diamond pipes, stoping rooms are limited by the contour of diamond pipes. Diamond pipe is divided into parts to form levels. In the upper level, protecting pillar is left and reinforced. In upper part of each level, technological room is made, and in receiving room, artificial bottom plate is made. Mineral is disintegrated by stages in stooping rooms with formation of sector-like face inclined towards periphery wells. Mineral is disintegrated by pulp flow under closed conditions by airlifting of pulp from receiving room through central well, and its discharge in technological room onto face of stoping room. Protecting pillar is reinforced by sinking radial inclined cased wells. Cased well heads are rigidly connected with casing of central well. Lower ends of strings are clamped in enclosing rocks at level of roof of upper level. Artificial bottom plate of receiving room is constructed with the aid of metal structures radially inclined towards the central well. Metal structures are yielding relative to enclosing rocks. Lower ends of metal structures are rigidly connected with casing string of central well. Central well is sunk with a diameter exceeding that of peripheral wells. Disintegration of mineral in adjacent stoping room is effected after filling the worked-out room. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке алмазоносных трубок. The invention relates to mining and can be used in the development of diamond-bearing tubes.

Известен способ гидравлического извлечения материалов из мощных подземных формаций, включающий вскрытие формации центральной и периферийными скважинами, дезинтеграцию полезного ископаемого у периферийных скважин и выдачу пульпы через центральную скважину [1]
Недостатком способа являются значительные потери полезного ископаемого при высоких энергозатратах на гидроотбойку.A known method of hydraulic extraction of materials from powerful underground formations, including opening the formation of the Central and peripheral wells, disintegration of minerals from peripheral wells and the issuance of pulp through the Central well [1]
The disadvantage of this method is the significant loss of minerals at high energy consumption for hydraulic breakdown.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие рудного тела скважинами с обсадкой центральной, проходящей по центру выемочной камеры, и периферийными, проходящими по ее контуру, а также системой подземных горных выработок, разделение рудного тела на части, формирование в основании каждой части приемной камеры, подачу рабочего агента по одним скважинам, разрушение полезного ископаемого и транспортирование пульпы по другим скважинам [2]
Недостатком способа являются большие потери полезного ископаемого в целиках, а также значительные материальные и энергетические затраты на отделение полезного ископаемого от массива и его дезинтеграцию.Closest to the proposed one is a method of developing mineral deposits, including opening the ore body with boreholes with a casing of the central passing through the center of the extraction chamber and peripheral passing along its contour, as well as a system of underground mine workings, dividing the ore body into parts, forming at the base each part of the receiving chamber, the supply of the working agent in one well, the destruction of minerals and the transportation of pulp in other wells [2]
The disadvantage of this method is the large loss of minerals in the pillars, as well as significant material and energy costs for the separation of the mineral from the array and its disintegration.

Цель изобретения создание способа гидравлического извлечения полезных ископаемых с высокой эффективностью за счет снижения потерь полезного ископаемого и улучшения условий дезинтеграции. The purpose of the invention is the creation of a method of hydraulic extraction of minerals with high efficiency by reducing losses of minerals and improving the conditions of disintegration.

Цель достигается тем, что способ гидравлического извлечения полезных ископаемых включает вскрытие рудного тела скважинами с обсадкой центральной, проходящей по центру выемочной камеры, и периферийными, проходящими по ее контуру, а также системой подземных горных выработок, разделение рудного тела на части, формирование в основании каждой части приемной камеры, подачу рабочего агента по одним скважинам, разрушение полезного ископаемого и транспортирование пульпы по другим скважинам. При извлечении полезных ископаемых из алмазоносных трубок выемочные камеры ограничивают контуром указанных трубок. Разделением трубки на части формируют этажи. В верхнем этаже оставляют и упрочняют предохранительный целик. Сооружают в верхней части каждого этажа технологическую камеру, а в приемной камере искусственное днище. Разрушение полезного ископаемого осуществляют поэтапно в выемочных камерах формированием секторообразного забоя, наклонного в сторону периферийных скважин. Разрушение полезного ископаемого производят потоком пульпы в замкнутом режиме путем эрлифтирования пульпы из приемной камеры по центральной скважине и выпуском ее в технологической камере на забой выемочной камеры. The goal is achieved in that the method of hydraulic extraction of minerals includes opening the ore body with boreholes with a casing of the central passing through the center of the extraction chamber, and peripheral passing along its contour, as well as a system of underground mine workings, dividing the ore body into parts, forming at the base of each parts of the receiving chamber, the supply of a working agent in one well, the destruction of minerals and the transportation of pulp in other wells. When extracting minerals from diamond-bearing tubes, the extraction chambers are limited by the contour of these tubes. Dividing the tubes into parts form the floors. The safety pillar is left and strengthened in the upper floor. A technological chamber is being constructed at the top of each floor, and an artificial bottom in the receiving chamber. The destruction of minerals is carried out in stages in the extraction chambers by the formation of a sector-like face, inclined towards peripheral wells. The destruction of minerals is carried out by a pulp stream in a closed mode by airlift of the pulp from the receiving chamber through the central well and releasing it in the technological chamber to the bottom of the extraction chamber.

Упрочняют предохранительный целик проходкой и обсадкой радиально направленных наклонных скважин, при этом устья обсадных колонн жестко соединяют с обсадной колонной центральной скважины. Нижние торцы колонн защемляют во вмещающих породах на уровне кровли верхнего этажа. The safety pillar is reinforced with penetration and casing of radially directed deviated wells, while the mouths of the casing strings are rigidly connected to the casing of the central well. The lower ends of the columns are pinched in the host rocks at the level of the roof of the upper floor.

Искусственное днище приемных камер сооружают установкой радиально с наклоном к центральной скважине металлических конструкций. Конструкции выполняют податливыми относительно вмещающих пород, и нижние концы жестко соединяют с обсадной колонной центральной скважины. The artificial bottom of the receiving chambers is constructed by installing a radially inclined metal structure to the central well. The structures are compliant with respect to the host rocks, and the lower ends are rigidly connected to the casing of the central well.

Центральную скважину проходят диаметром больше диаметра периферийных скважин. Разрушение полезного ископаемого в смежной выемочной камере осуществляют после закладки отработанной камеры. The central well pass with a diameter larger than the diameter of the peripheral wells. The destruction of minerals in an adjacent mining chamber is carried out after laying the spent chamber.

На фиг. 1 изображена схема вскрытия трубки; на фиг. 2 схема расположения скважин в плане; на фиг. 3 схема процесса отработки верхнего этажа; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 схема процесса отработки нижележащих этажей; на фиг. 6 разрез Б-Б на фиг. 5. In FIG. 1 shows a diagram of the opening of the tube; in FIG. 2 layout of wells in the plan; in FIG. 3 diagram of the process of mining the upper floor; in FIG. 4, section AA in FIG. 3; in FIG. 5 diagram of the process of mining the underlying floors; in FIG. 6, section BB in FIG. 5.

Способ поясняется на примере разработки алмазоносной трубки, представленной ксенотуфобрекчиями с высоким содержанием глин и кимберлитового материала. Коэффициент крепости ксенотуфобрекчий по шкале М.М.Протодъяконова составляет 1-3. The method is illustrated by the example of developing a diamondiferous tube represented by xenotuff breccias with a high content of clays and kimberlite material. The xenotuff breccia fortress coefficient on the M.M. Protodyakonov scale is 1-3.

Трубку вскрывают центральной скважиной 2 большого диаметра, которую проходят через налегающие породы 3, ксенотуфобрекчии 1 и располагают в центре трубки. Забой скважины 2 размещают на нижнем горизонте выпуска. Скважину обсаживают колонной 4 труб, снабжают задвижкой 5, а затрубное пространство в пределах мощности налегающих пород 3 цементируют. Кроме того трубку вскрывают системой подземных горных выработок: шахтными стволами, квершлагами, штреками и ортами 6, 7. Орт 6 проходят в кровле верхнего этажа, а орт 7 в его основании. Из орта 6 формируют технологическую камеру 8, размещая ее под предохранительным целиком (ПЦ) 9, формируя его в верхнем этаже. Так как ксенотуфобрекчии 1, слагающие ПЦ, слабоустойчивы, последний упрочняют. Для этого с поверхности бурят радиально расположенные наклонные скважины 10, забои которых располагают во вмещающих породах 11. Скважины 10 обсаживают, затрубные пространства цементируют, жестко защемляя обсадные колонны во вмещающих породах в плоскости кровли верхнего этажа. Кроме того устья обсадных колонн жестко соединяют с обсадной колонной 4 скважины 2 большого диаметра. Таким образом обсадные колонны, установленные в скважинах 10, упрочняют ПЦ и являются несущими конструкциями совместно с колонной 4. На участке колонны 4 в пределах высоты технологической камеры 8 устанавливают патрубки 12 с задвижками 13, а также отражатель 14. С поверхности по контакту ксенотуфобрекчий 1 с вмещающими породами 11 бурят скважины 15, которые в пределах мощности налегающих пород 3 обсаживают с цементацией затрубного пространства. Одновременно из орта 7 в основании этажа формируют приемную камеру 16, в кровле которой располагают забои скважин 15. В днище приемной камеры 16 радиально и под углом к обсадной колонне 4 устанавливают металлические конструкции (трубы) 17, один концы которых жестко соединяют с колонной. Вторые концы конструкций 17 устанавливают податливо относительно вмещающих пород 11. Податливость конструкций 17 необходима для центрации обсадной колонны 4 при ее освобождении во время очистных работ в этаже, что повлечет за собой ее продольную деформацию за счет потери устойчивости при значительной высоте этажа. Таким образом, незначительное перемещение колонны 4 вниз приведет к отвесному положению ее продольной оси, а также к заклиниванию конструкций 17 по периметру трубки за счет ее конусности. На конструкциях 17 закрепляют металлические листы 18, создавая искусственное днище с уклоном в сторону колонны 4 для самотечного гидротранспорта пульпы без потерь алмазов. Колонну 4 снабжают задвижкой 19 на уровне подошвы орта 7, трубопроводом 20 для подачи сжатого воздуха с диспергатором 21, который устанавливают ниже приемных окон 22. Затем производят подготовку к очистной выемке, которая включает разделение этажа на выемочные камеры (А-G) 23 секторообразного сечения в плане. Забой 24 обрабатываемой выемочной камеры 23 выполняют с наклоном в сторону периферийных скважин 15. Через скважины 15 подают воду, заполняя последней камеру 16, колонну 4 при закрытой задвижке 19 до подошвы технологической камеры 8. После этого при закрытой задвижке 5 и открытых задвижках 13 по трубопроводу 20 на диспергатор 21 подают сжатый воздух. Сжатый воздух эрлифтирует на начальном этапе воду, а затем пульпу по колонне 4, которая с помощью отражателя 14 подается на забой 24 обрабатываемой камеры 23, самотеком поступает в скважины 15, а затем в приемную камеру 16 и через окна 22 в колонну 4. Таким образом создают замкнутый режим циркуляции пульпы в пределах высоты выемочной камеры 23. Поток пульпы, содержащий твердые компоненты, абразивно разрушает ксенотуфобрекчии. За счет увеличения объема выработанного пространства 25 выемочной камеры 23 и с целью поддержания требуемого затопления эрлифта через скважины 15 производят периодическую подпитку системы циркуляции водой. В выработанном пространстве 25 создают магазин 26 из крупнообломочного материала, в котором происходит дезинтеграция ксенотуфобрекчий. Отработанный сжатый воздух из эрлифта выводят через патрубки 12. После полного отделения ксенотуфобрекчий от массива в пределах контуров выемочной камеры 23 и высвобождения алмазов из кимберлитового материала в магазине 26 задвижку 5 открывают, перекрывая при этом задвижки 13 и патрубок отражателя 14, тем самым пульпу эрлифтируют на обогатительную фабрику. Затем производят закладку выработанного пространства, после чего приступают к отработке смежной камеры с аналогичным повторением последовательности технологических процессов. The tube is opened with a central borehole 2 of large diameter, which passes through the overlying rocks 3, xenotuff breccia 1 and is located in the center of the tube. The bottom hole 2 is placed on the lower horizon of production. A well is surrounded by a column of 4 pipes, equipped with a valve 5, and the annulus within the thickness of the overlying rocks 3 is cemented. In addition, the tube is opened with a system of underground mine workings: mine shafts, crosshairs, drifts and orts 6, 7. Orth 6 is located in the roof of the upper floor, and Orth 7 at its base. A process chamber 8 is formed from the unit vector 6, placing it under the entire guard (PC) 9, forming it in the upper floor. Since xenotufobreccia 1, the components of the PC, are unstable, the latter is strengthened. To do this, radially located deviated wells 10 are drilled from the surface, the faces of which are located in the host rocks 11. The wells 10 are cased, the annular spaces are cemented, rigidly pinching the casing strings in the host rocks in the roof plane of the upper floor. In addition, the mouth of the casing stiffly connected to the casing 4 of the well 2 of large diameter. Thus, the casing strings installed in the boreholes 10 strengthen the PC and are load-bearing structures together with the casing 4. On the section of the casing 4, within the height of the process chamber 8, nozzles 12 with valves 13, as well as a reflector 14 are installed. Xenotuff breccia 1 s from the surface the host rocks 11 drill wells 15, which are cased within the thickness of the overlying rocks 3 with cementing the annulus. At the same time, a receiving chamber 16 is formed at the base of the floor from the unit wall 7, in which the bottom faces of the wells are located 15. In the bottom of the receiving chamber 16, metal structures (pipes) 17 are installed radially and at an angle to the casing 4, one end of which is rigidly connected to the casing. The second ends of the structures 17 are set supple with respect to the enclosing rocks 11. The flexibility of the structures 17 is necessary for centering the casing 4 when it is released during cleaning work in the floor, which will entail its longitudinal deformation due to loss of stability at a significant floor height. Thus, a slight movement of the column 4 down will lead to a vertical position of its longitudinal axis, as well as to jam structures 17 around the perimeter of the tube due to its taper. On the structures 17, metal sheets 18 are fixed, creating an artificial bottom with a slope towards the column 4 for gravity hydraulic transport of pulp without loss of diamonds. Column 4 is provided with a valve 19 at the level of the sole of the unit wall 7, a pipe 20 for supplying compressed air with a dispersant 21, which is installed below the receiving windows 22. Then, preparations are made for a treatment recess, which includes dividing the floor into recessed chambers (A-G) 23 of sector cross-section in respect of. The slaughter 24 of the processed extraction chamber 23 is performed with an inclination towards the peripheral wells 15. Water is supplied through the wells 15, filling the chamber 16, the column 4 with the closed valve 19 to the bottom of the process chamber 8. After that, with the closed valve 5 and open valves 13 through the pipeline 20 to the dispersant 21 serves compressed air. At the initial stage, compressed air airlifts water, and then the pulp through the column 4, which is supplied by means of a reflector 14 to the bottom 24 of the processed chamber 23, flows by gravity into the wells 15, and then into the receiving chamber 16 and through the windows 22 into the column 4. Thus create a closed regime of pulp circulation within the height of the extraction chamber 23. The pulp stream containing solid components abrasively destroys xenotuff breccia. By increasing the volume of the worked-out space 25 of the extraction chamber 23 and in order to maintain the required flooding of the airlift through the wells 15, the water circulation system is periodically fed. In the developed space 25 create a store 26 of coarse material, in which the disintegration of xenotuff breccia occurs. The exhaust compressed air from the airlift is discharged through the nozzles 12. After the xenotuff breccias are completely separated from the array within the contours of the extraction chamber 23 and the diamonds are released from the kimberlite material in the magazine 26, the valve 5 is opened, while the valves 13 and the reflector pipe 14 are closed, thereby pulverizing the airlift to processing plant. Then make the tab of the worked-out space, and then proceed to the development of an adjacent chamber with a similar repetition of the sequence of technological processes.

После полной закладки выработанного пространства в пределах верхнего этажа производят выемку ксенотуфобрекчий 1, находящихся в охранном целике 27 с созданием технологической камеры 28, при этом кровлей камеры является искусственное днище отработанного вышележащего этажа. В пределах высоты камеры 28 в обсадную колонну 4 врезают отражатель 29, демонтируя при этом отражатель 14. Одновременно осуществляют комплекс подготовительных и нарезных работ, связанных с конструктивным оформлением нижележащего этажа. Для этого из орта 30 осуществляют проходку приемной камеры 31 с установкой в ней искусственного днища по описанной технологической схеме. В колонне 4 устанавливают задвижку 32, а трубопровод 20 наращивают с установкой диспергатора 21 ниже приемных окон 33. Кроме того по контакту ксенотуфобрекчий 1 с вмещающими породами 11 из технологической камеры 28 проходят периферийные скважины 34, располагая их забои в кровле приемной камеры 31. Отработку этажа ведут выемочными камерами с соблюдением описанных процессов. Циркуляцию пульпы в замкнутом режиме осуществляют при закрытых задвижках 5 и 32 и открытых задвижках 13 со сливом пульпы с отражателя 29 на забой отрабатываемой выемочной камеры. Заполнение водой системы циркуляции с последующей подпиткой ее осуществляют через колонну 4 при прекращении подачи сжатого воздуха на диспергатор 21. Удержание и центрация обсадной колонны 4 при отработке нижележащего этажа производится металлическими конструкциями 17 искусственного днища вышележащего этажа. After complete laying of the worked-out space within the upper floor, a xenotu breccia 1 is excavated, located in security pillar 27 with the creation of a technological chamber 28, while the roof of the chamber is an artificial bottom of the spent overlying floor. Within the height of the chamber 28, a reflector 29 is cut into the casing 4, while dismantling the reflector 14. At the same time, a set of preparatory and rifling operations is carried out related to the design of the underlying floor. To do this, from the unit 30, the receiving chamber 31 is sank with the installation of an artificial bottom in it according to the described technological scheme. In the column 4, a valve 32 is installed, and the pipeline 20 is increased with the dispersant 21 installed below the receiving windows 33. In addition, peripheral wells 34 pass through the contact of xenotuff breccia 1 with the host rocks 11 from the technological chamber 28, having their faces in the roof of the receiving chamber 31. Floor processing lead excavation chambers in compliance with the described processes. Circulation of the pulp in a closed mode is carried out with closed valves 5 and 32 and open valves 13 with the discharge of pulp from the reflector 29 to the bottom of the working extraction chamber. Filling the circulation system with water and then replenishing it is carried out through the column 4 when the supply of compressed air to the dispersant 21 is stopped. The casing 4 is held and centered when the underlying floor is worked out by metal structures 17 of the artificial bottom of the overlying floor.

В том случае, если глубина разработки не позволяет создать требуемое затопление эрлифта для выдачи пульпы с нижележащих этажей на дневную поверхность, удаление пульпы из выемочных камер осуществляют насосным оборудованием, которое устанавливается в ортах с подсоединением всасывающих патрубков к обсадной колонне 4. In the event that the development depth does not allow creating the required airlift flooding for dispensing pulp from the underlying floors to the day surface, the pulp is removed from the extraction chambers by pumping equipment, which is installed in the orts with the suction nozzles connected to the casing 4.

Использование изобретения позволит вовлечь в эксплуатацию трубки с высокой эффективностью без нанесения ущерба окружающей среде. The use of the invention will make it possible to bring into operation tubes with high efficiency without harming the environment.

Claims

1. METHOD FOR HYDRAULIC EXTRACTION OF USEFUL FOSSILS, including opening the ore body with boreholes - central, passing through the center of the extraction chamber, and peripheral, passing along its contour, as well as a system of fed mine workings, installing casing strings in the wells, dividing the ore body into parts, forming at the base of each part of the receiving chamber, the supply of the working agent in one well, the destruction of minerals and the transportation of pulp in other wells, characterized in that when extracting useful excavation chambers from the diamond-bearing tubes are limited by the contour of the indicated tubes, and floors are formed by dividing the tubes into parts, the safety pillar is left and strengthened, a technological chamber is built in the upper part of each floor, and an artificial bottom is constructed in the receiving chamber, and the mineral is destroyed in stages in the extraction chambers with the formation of a sector-like face, inclined towards the peripheral wells, and the destruction of the mineral produced by the flow of pulp in closed mode by airlift of the pulp from the receiving chamber through the central well and releasing it in the technological chamber to the bottom of the extraction chamber.

2. The method according to p. 1, characterized in that it reinforces the safety pillar by sinking radially directed deviated wells with the installation of casing strings, while the mouths of the casing strings are rigidly connected to the casing string of the central well, and the lower ends of the strings are pinched in the host rocks at the level of the roof top floors.

3. The method according to p. 1, characterized in that the artificial bottoms of the receiving chambers are constructed by installation of metal structures radially inclined to the central borehole, while the structures are compliant with respect to the enclosing rocks and the lower ends are rigidly connected to the casing of the central borehole.

4. The method according to p. 1, characterized in that the central well pass with a diameter greater than the diameter of the peripheral wells, while the destruction of the mineral in an adjacent extraction chamber is carried out after laying the spent chamber.