RU2095571C1 - Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer - Google Patents
Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095571C1 RU2095571C1 RU96108876A RU96108876A RU2095571C1 RU 2095571 C1 RU2095571 C1 RU 2095571C1 RU 96108876 A RU96108876 A RU 96108876A RU 96108876 A RU96108876 A RU 96108876A RU 2095571 C1 RU2095571 C1 RU 2095571C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mining
- ore body
- layer
- wells
- ore
- Prior art date
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки месторождений твердых полезных ископаемых методом гидравлической добычи через скважины и может быть использовано при эксплуатации месторождений, рудное тело которых имеет столбообразную форму. The invention relates to the field of development of solid mineral deposits by hydraulic mining through wells and can be used in the operation of deposits, the ore body of which has a columnar shape.
Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта скважинами, формирование камер и оставление между ними временных целиков с их последующим разрушением, гидравлический размыв полезного ископаемого, выдачу дисперсионной смеси на поверхность, обрушение пород на заранее образованное компенсационное пространство [1]
Недостатками способа являются высокие энергозатраты на подготовительные работы, опасность ведения горных работ в шахтных условиях и высокая степень вредного воздействия на окружающую среду.A known method of developing mineral deposits, including opening the reservoir by wells, forming chambers and leaving temporary pillars between them with their subsequent destruction, hydraulic erosion of the mineral, issuing a dispersion mixture to the surface, collapsing rocks on a pre-formed compensation space [1]
The disadvantages of the method are the high energy consumption for the preparatory work, the danger of mining in mine conditions and a high degree of harmful effects on the environment.
Известен также способ управления деформированием подрабатываемого массива, включающий выполнение за охраняемым сооружением щели, заполнение ее податливым материалом и образование вокруг щели ослабленной зоны путем бурения скважин [2]
Недостатком способа является необходимость заложения щели на определенном расстоянии, равном половине глубины заложения фундаментов сооружений, и создание ослабленной зоны вокруг нее путем бурения скважин, что предопределяет образование вокруг охраняемых сооружений мульды сдвижения значительных площадей.There is also a method of controlling the deformation of an underworked massif, which includes performing a gap behind the guarded structure, filling it with malleable material and forming a weakened zone around the gap by drilling wells [2]
The disadvantage of this method is the necessity of laying a gap at a certain distance equal to half the depth of laying the foundations of structures, and creating a weakened zone around it by drilling wells, which determines the formation of a large area of displacement troughs around the protected structures.
Наиболее близким по технической сущности является способ эксплуатации формации полезных ископаемых, включающий вскрытие ее скважинами, установку оборудования в скважинах, формирование камер, образование отрезной щели по верхнему контуру рудного тела, обрушение полезного ископаемого, его дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность [3]
Недостатками этого способа являются значительные энергозатраты на проходку шахтных выработок большого диаметра, в том числе орта и приемных камер с искусственными днищами, сложности бурения и эксплуатации наклонных скважин, технические трудности проведения гидроразрыва, отсутствие мероприятий, направленных на охрану горного массива, окружающего рудное тело, а также небезопасность ведения работ в шахтных условиях.The closest in technical essence is a method of operating a mineral formation, including opening it with wells, installing equipment in wells, forming chambers, forming a cutting gap along the upper contour of the ore body, collapsing a mineral, disintegrating it and delivering the resulting pulp to the surface [3]
The disadvantages of this method are the significant energy consumption for sinking of mine workings of large diameter, including the orth and receiving chambers with artificial bottoms, the difficulties of drilling and operating deviated wells, the technical difficulties of hydraulic fracturing, the absence of measures aimed at protecting the massif surrounding the ore body, and also the insecurity of working in mine conditions.
В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность способа эксплуатации месторождений полезных ископаемых, рудное тело которых имеет столбообразную форму, за счет исключения строительства шахтных выработок, водопритока в рудное тело и сдвижения горного массива, окружающего рудное тело, упрощения технологии горноподготовительных работ, сокращения сроков введения месторождения в эксплуатацию, а также обеспечить безопасность ведения горных работ и охрану окружающей среды. The basis of the invention is the task of increasing the efficiency of the method of exploitation of mineral deposits, the ore body of which has a pillar shape, by eliminating the construction of mine workings, water inflow into the ore body and the displacement of the rock mass surrounding the ore body, simplifying the technology of mining operations, reducing the time for introducing the deposit into operation, as well as ensure the safety of mining and environmental protection.
Поставленная задача решается тем, что способ послойной отработки рудных тел гидродобычей включает образование замкнутой вертикальной отрезной щели и заполнение ее податливым материалом, вскрытие рудного тела скважинами, установку в них оборудования, формирование камер, оставление между ними временных целиков с их последующим разрушением, дезинтеграцию горных пород и их обрушение, подачу рабочего агента по скважинам, выдачу образовавшейся пульпы на поверхность и закладку мульды свдижения отходами производства. The problem is solved in that the method of layer-by-layer mining of ore bodies by hydraulic mining involves the formation of a closed vertical detachable gap and filling it with compliant material, opening the ore body with wells, installing equipment in them, forming chambers, leaving temporary pillars between them and their subsequent destruction, disintegration of rocks and their collapse, the supply of a working agent through the wells, the issuance of the resulting pulp to the surface and the laying of the mold trough with production waste.
При послойной отработке рудных тел, имеющих столбообразную форму, вертикальную отрезную щель, замкнутую по контуру рудного тела в интервале его отработки, образуют с поверхности на глубину h, определяемую формулой
где c сцепление в массиве горных пород;
β произведение объемной массы пород g на коэффициент бокового давления, равный 0,5;
H глубина отработки полезного ископаемого;
d эквивалентный диаметр рудного тела,
а обрушение горных пород осуществляют методом регулируемой поэтажной посадки подрабатываемого массива горных пород, ограниченного с флангов отрезной щелью, под действием собственного веса. Для этого скважины располагают так, чтобы последовательный их ввод в эксплуатацию, а соответственно и формирование общей компенсационной полости осуществлялись по спирали. Фронт работ проводят либо от центра к периферии либо от периферии к центру. Интервал времени ввода в эксплуатацию очередной скважины определяют исходя из устойчивости потолочины предыдущей камеры при максимальной выемке из нее полезного ископаемого.When layer-by-layer mining of ore bodies having a column-shaped shape, a vertical detachable gap closed along the contour of the ore body in the interval of its mining, is formed from the surface to a depth h defined by the formula
where c is adhesion in the rock mass;
β the product of the bulk density of rocks g and the lateral pressure coefficient equal to 0.5;
H is the depth of mining;
d is the equivalent diameter of the ore body,
and the collapse of rocks is carried out by the method of adjustable floor landing of the undermined rock mass, limited from the flanks by a cutting slot, under the action of its own weight. To do this, the wells are positioned so that their sequential commissioning, and, accordingly, the formation of a common compensation cavity is carried out in a spiral. The front of the work is carried out either from the center to the periphery or from the periphery to the center. The time interval for commissioning the next well is determined based on the stability of the ceiling of the previous chamber at the maximum extraction of mineral from it.
Сетку бурения скважин и размеры компенсационных выработок выбирают в соответствии с известными представлениями о поведении породного массива в условиях действия горного давления. The grid of drilling wells and the dimensions of the compensation workings are selected in accordance with the well-known ideas about the behavior of the rock mass under the action of rock pressure.
Вес подрабатываемого горного массива, уменьшающийся по мере послойной отработки снизу вверх, компенсируют отходами производства, которыми закладывают мульду сдвижения. Ввиду опускания устьев скважин вместе с поверхностью, скважины наращивают. The weight of the undermined massif, which decreases as layer-by-layer mining from bottom to top, is compensated by production waste, which lay the shift mold. Due to the lowering of the wellheads along with the surface, the wells are being expanded.
На основании вышеизложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым технологическим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ послойной отработки рудных тел гидродобычей через скважины с высокой эффективностью за счет снижения энергозатрат на подготовительные работы, а также обеспечить безопасность ведения работ и охрану окружающей среды. Следовательно, изобретение имеет изобретательский уровень, так как явным образом не следует из существующего уровня используемых технологий на данном этапе. Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technological result. Thanks to this combination of essential features, it was possible to create a method for layer-by-layer mining of ore bodies by hydraulic mining through wells with high efficiency by reducing energy costs for preparatory work, and also to ensure the safety of work and environmental protection. Therefore, the invention has an inventive step, since it does not explicitly follow from the existing level of the technologies used at this stage.
На фиг.1 представлена схема вскрытия и подготовки рудного тела; на фиг.2 последовательность отработки рудного тела; на фиг. 3 план расположения скважин в пределах контура рудного тела; на фиг.4 разделение рудного тела на блоки; на фиг.5 то же, вид в плане. Figure 1 presents a diagram of the opening and preparation of the ore body; figure 2 sequence of mining the ore body; in FIG. 3 plan of the location of wells within the contour of the ore body; figure 4 division of the ore body into blocks; figure 5 is the same, plan view.
Способ поясняется на примере разработки месторождения, рудное тело которого представляет собой кимберлитовую трубку 1. The method is illustrated by the example of the development of the deposit, the ore body of which is a
С поверхности по периметру трубки в интервале ее отработки проходят вертикальную отрезную щель 2 на глубину h, определяемую формулой
где c сцепление в массиве горных пород;
β произведение объемной массы пород g на коэффициент бокового давления, равный 0,5;
где ρ и ρ1 углы вертикального трения соответственно горных пород и податливого материала;
H глубина отработки полезного ископаемого;
d эквивалентный диаметр рудного тела.From the surface around the perimeter of the tube in the interval of its working out, a
where c is adhesion in the rock mass;
β the product of the bulk density of rocks g and the lateral pressure coefficient equal to 0.5;
where ρ and ρ 1 are the angles of vertical friction of rocks and ductile material, respectively;
H is the depth of mining;
d is the equivalent diameter of the ore body.
Щель заполняется податливым материалом, например бентонитовым раствором 3. После или одновременно с проходкой щели скважинами 4 вскрывают рудное тело. Их бурят с поверхности на всю глубину отработки рудного тела в определенной последовательности по расчетной сетке, определяемой размерами камеры 5, образующейся вокруг скважины. Верхнюю часть скважин до кровли рудного тела 6 обсаживают трубами 7, а затрубное пространство герметизируют. В плане скважины располагают концентрическими рядами. The gap is filled with a compliant material, for example,
Через скважины производят дезинтеграцию кимберлитов, например, с помощью энергии взрыва. Through the wells, kimberlites are disintegrated, for example, with the help of explosion energy.
Скважины последовательно оборудуют добычными установками и вводят в эксплуатацию. Каждую очередную скважину в эксплуатацию вводят при достижении кровлей предыдущей камеры предельных значений, предшествующих ее обрушению. Wells are sequentially equipped with production facilities and put into operation. Each next well is put into operation when the roof of the previous chamber reaches the limit values preceding its collapse.
На первом этапе руду добывают гидромониторами. Создают общую компенсационную полость путем соединения камер между собой. В момент их соединения высота каждой последующей камеры меньше высоты предыдущей. В плане компенсационную полость образуют по спирали от центра рудного тела к периферии или от периферии к центру. Величина рабочего интервала скважин соответствует мощности отрабатываемого слоя 8 рудного тела. По мере развития компенсационной полости в рудном целике на границе его с вмещающими породами растут напряжения до предельных значений с последующим образованием зону разрушенных пород 9, которая распространяется от компенсационной полости к отрезной щели. Начинается посадка подрабатываемого первого этажа 10 горного массива, ограниченного с флангов вертикальной отрезной щелью. Плавность посадки массива достигается тем, что в эксплуатации постоянно находится одинаковое количество скважин. При посадке массив горных пород раздавливают участки кимберлитов, сохранившиеся в целиках и негабаритах. Возникающее при этом избыточное давление в пульпе отрабатываемого слоя используют для выдачи ее на поверхность. At the first stage, ore is mined by hydraulic monitors. Create a common compensation cavity by connecting the chambers to each other. At the time of their connection, the height of each subsequent chamber is less than the height of the previous one. In terms of the compensation cavity is formed in a spiral from the center of the ore body to the periphery or from the periphery to the center. The value of the working interval of the wells corresponds to the power of the worked out
Рабочие колонны извлекают по мере опускания горного массива. После посадки каждого этажа горного массива обсадные трубы скважин наращивают на соответствующую высоту. Working columns are removed as the mountain mass is lowered. After planting each floor of the rock mass, the casing of the wells is increased to the appropriate height.
По окончании отработки одного слоя процесс повторяют. Следующий слой отрабатывают, начиная с дезинтеграции горных пород, и так до полного извлечения запасов. At the end of mining one layer, the process is repeated. The next layer is practiced, starting with the disintegration of rocks, and so on until the complete extraction of reserves.
По мере послойной отработки снизу вверх горный массив, ограниченный с флангов отрезной щелью, уменьшает свой вес и геостатическое давление падает, а напряжения в породах за пределами отрезной щели растут. Для сохранения геостатического давления и избежания деформаций пород, вмещающих рудное тело, мульду сдвижения в процессе отработки заполняют отходами производства, например обогащения II, в соответствии с весом отработанного слоя рудного тела. As layer-by-layer mining works from the bottom up, the mountain range, limited from the flanks by the cutting gap, decreases its weight and the geostatic pressure drops, and stresses in the rocks outside the cutting gap increase. In order to maintain geostatic pressure and to avoid deformations of the rocks containing the ore body, the displacement mold in the process of mining is filled with production waste, for example, beneficiation II, in accordance with the weight of the spent layer of the ore body.
Если столбообразное рудное тело имеет расширение, его делят на блоки, образуя замкнутую вертикальную щель по контуру каждого блока 12. If the columnar ore body has an extension, it is divided into blocks, forming a closed vertical gap along the contour of each block 12.
При наличии водоносных горизонтов в пределах глубины отработки рудного тела ниже расчетной глубины щели последнюю образуют на глубину залегания подошвы нижнего водоносного горизонта. In the presence of aquifers within the depth of mining of the ore body below the estimated depth of the gap, the latter is formed to the depth of the bottom of the bottom aquifer.
Claims (2)
где c сцепление в массиве горных пород, Па;
β- произведение объемной массы пород γ на коэффициент бокового давления, равный 0,5;
Н глубина отработки полезного ископаемого, м;
d эквивалентный диаметр рудного тела, м;
где p и p1 углы внутреннего трения соответственно горных пород и податливого материала, рад.2. The method according to claim 1, characterized in that the depth of the closed vertical cutting gap is determined by the formula
where c is adhesion in the rock mass, Pa;
β is the product of the bulk density of rocks γ and the lateral pressure coefficient equal to 0.5;
N depth of mining, m;
d is the equivalent diameter of the ore body, m;
where p and p 1 are the angles of internal friction of rocks and compliant material, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108876A RU2095571C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108876A RU2095571C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2095571C1 true RU2095571C1 (en) | 1997-11-10 |
| RU96108876A RU96108876A (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=20180186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96108876A RU2095571C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2095571C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447287C1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский промышленный холдинг" (ООО "Сибирский промышленный холдинг") | Method to extract materials from thick underground formations |
| RU2499129C1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Method open underground mining of steep coal beds |
| RU2513785C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Method for complex development of coal deposit |
| RU2651746C1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-04-23 | Михаил Георгиевич Коряга | Method for mine sloping inclined high coal beds in hydromining |
-
1996
- 1996-04-25 RU RU96108876A patent/RU2095571C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. SU, авторское свидетельство, 1036927, кл. E 21C 45/00, 1983. 2. SU, авторское свидетельство, 1656129, кл. E 21D 5/00, 1981. 3. SU, авторское свидетельство, 2039278, кл. E 21C 45/00, 1995. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447287C1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский промышленный холдинг" (ООО "Сибирский промышленный холдинг") | Method to extract materials from thick underground formations |
| RU2499129C1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Method open underground mining of steep coal beds |
| RU2513785C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) | Method for complex development of coal deposit |
| RU2651746C1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-04-23 | Михаил Георгиевич Коряга | Method for mine sloping inclined high coal beds in hydromining |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113404535B (en) | Method for preventing rock burst by hydraulic fracturing of coal mine underground | |
| CN112796758B (en) | Open stoping subsequent filling mining method at deep hole stage in high-section no-cutting raise pull groove | |
| CN102587916A (en) | Method for filling and mining after ore caving | |
| WO2011103620A1 (en) | A method of reducing subsidence or windblast impacts from longwall mining | |
| CN104712358A (en) | Coal seam group with high gas content pressure relief and co-mining method based on gob-side entry retaining of working face of first mining total rock pressure relief | |
| CN110359910B (en) | Fully mechanized caving high-level filling mining method for thick coal seam strips under coal mine railway | |
| CN104532818A (en) | Treatment method for strip mine goaf | |
| CN112302663B (en) | Milling and blasting combined construction method for water-rich desertification dolomite formation tunnel | |
| CN114837667B (en) | Construction method for crushing stratum large-diameter vertical shaft by adopting vertical shaft heading machine | |
| CN107120137B (en) | A kind of coal roadway tunneling is along seat earth Deephole pre-splitting blasting pumping method | |
| CN116517544B (en) | A gangue cemented descending filling mining method with three-in-one coal seams at extremely close distances | |
| CN102589372A (en) | Chamber and deep hole blasting method of gob | |
| CN112459786A (en) | Method for gob-side entry retaining by roof cutting in multiple times | |
| CN117132116B (en) | A goaf disaster identification system and management method based on risk assessment | |
| CN103233739A (en) | Mining method for thick and large ore pillar under filling body package | |
| RU2095571C1 (en) | Method for hydraulic mining of ore bodies layer-by-layer | |
| CN110671110A (en) | Extravenous mining and exploration mining combined concealed broken residual ore mining structure and mining method thereof | |
| RU2059073C1 (en) | Method for development of mineral deposits | |
| JPH0213696A (en) | Under-pit hydraulic mining method of mineral resource | |
| CN114278372A (en) | Guiding arrangement method for underground directional drilling area of ultra-thick water-rich layer | |
| CN211623426U (en) | Safe and efficient hidden broken residual ore mining structure based on extra-pulse mining and quasi-exploration mining combination | |
| CN116557053B (en) | A three-dimensional grouting method based on spatial void distribution in the caving area | |
| CN113187481A (en) | Filling mining method for overburden rock concentrated grouting caving stoping | |
| US5380127A (en) | Non-entry method of underground excavation in weak or water bearing grounds | |
| RU2664281C1 (en) | Method for developing kimberlite deposits |