RU2039276C1

RU2039276C1 - Method for hydraulic mining of minerals

Info

Publication number: RU2039276C1
Authority: RU
Inventors: Э.И. Черней; А.С. Хан; В.П. Дрободенко; О.Э. Черней; В.В. Кухарев
Original assignee: Совместное предприятие "Ферст Совьет Африкен Корпорейшн"
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: formed in hydraulic mining of breccias from diamond pipes is protective pillar. Caving is accomplished by slices. In this event, made preliminarily within the caved slices are segment slots from bottom upward from flank holes. Cross-section area of segment slots is increased to form slices of similar shape and cross-section. Drilled from central hole on upper boundary of each slice is a cluster of inclined holes to supply water for hydraulic fracturing of slices and their caving. Made also is large-fragmental disintegration of breccias of caved slice against surface of pulp of receiving chamber with the aid of maintaining an air gap in receiving chamber. Disintegration is effected in dynamics of broken breccia immersion and static conditions of shrinkage. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидравлической добыче, скважинном гидравлическом опробовании и других методах геотехнологии. The invention relates to mining and can be used in downhole hydraulic production, downhole hydraulic testing and other methods of geotechnology.

Известен способ гидроотбойки пород при их извлечении из подземных формаций, включающий вскрытие продуктивного пласта скважинами и подземными горными выработками, формирование приемной камеры, обрушение полезного ископаемого в приемную камеру, дезинтеграцию полезного ископаемого и выдачу образованной гидросмеси на поверхность [1] Недостатками способа являются значительные энергозатраты на обрушение слоя за счет проходки секторообразных прорезей, а также дезинтеграцию брекчий газожидкостной струей. A known method of hydraulic breaking of rocks when they are extracted from underground formations, including opening the reservoir by wells and underground mine workings, forming a receiving chamber, collapsing minerals into the receiving chamber, disintegrating minerals and delivering a formed hydraulic mixture to the surface [1] The disadvantages of this method are significant energy costs for collapse of the layer due to the penetration of sector-shaped slots, as well as the disintegration of breccia gas-liquid jet.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие рудного тела центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение полезного ископаемого, его магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность [2] Недостатком способа является низкая эффективность дезинтеграции полезного ископаемого при его обрушении за счет ограниченной мощности продуктивного пласта. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method of developing mineral deposits, including opening the ore body by the central and flank wells and the underground mining system, installing equipment in the wells, forming receiving chambers, collapsing the mineral, storing, disintegrating and distributing it the resulting pulp to the surface [2] The disadvantage of this method is the low efficiency of disintegration of the mineral when it is recycled due to the limited capacity of the reservoir.

В основу изобретения поставлена задача создать способ гидравлической добычи полезных ископаемых с высокой эффективностью промышленного использования за счет повышения эффективности гидроотбойки, снижения энергозатрат на обрушение и дезинтеграцию брекчий. The basis of the invention is the task to create a method of hydraulic mining of minerals with high efficiency of industrial use by increasing the efficiency of hydraulic breakdown, reducing energy consumption for the collapse and disintegration of breccias.

Поставленная задача достигается тем, что способ гидравлической добычи полезных ископаемых включает вскрытие рудного тела центральной и фланговыми скважинами и системой подземных горных выработок, установку оборудования в скважинах, формирование приемных камер, обрушение полезного ископаемого, его магазинирование, дезинтеграцию и выдачу образовавшейся пульпы на поверхность. The problem is achieved in that the method of hydraulic mining involves opening the ore body with the central and flank wells and the underground mining system, installing equipment in the wells, forming receiving chambers, collapsing the mineral, storing it, disintegrating and delivering the resulting pulp to the surface.

При гидравлической добыче брекчий из алмазоносных трубок формируют предохранительный целик. Обрушение брекчий производят слоями. Предварительно в пределах обрушаемых слоев из фланговых скважин выполняют отрезные сегментные щели снизу вверх с увеличением площади их поперечного сечения для формирования слоев одинаковой формы и поперечного сечения. Из центральной скважины по верхней границе каждого слоя проходят куст наклонных скважин для подачи воды гидроразрыва, обрушающего слой. In hydraulic mining, breccias from diamond-bearing tubes form a safety pillar. Breccia collapse produce layers. Preliminarily, within the collapsible layers from flank wells, cut-off segment slots are made from bottom to top with an increase in their cross-sectional area to form layers of the same shape and cross-section. From the central well along the upper boundary of each layer there is a bush of deviated wells for supplying hydraulic fracturing water that breaks down the layer.

Производят крупнообломочное разрушение брекчий обрушаемого слоя о поверхность пульпы приемной камеры путем поддержания воздушного зазора в последней. Дезинтеграцию осуществляют в динамике погружения разрушенных брекчий и статических условиях магазинирования. Coarse-grained destruction of breccia of the crushed layer on the surface of the pulp of the receiving chamber is performed by maintaining an air gap in the latter. Disintegration is carried out in the dynamics of immersion of the broken breccias and static conditions of shopping.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь, с достигаемым технологическим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ гидравлической добычи полезных ископаемых с высокой эффективностью промышленного использования за счет повышения эффективности гидроотбойки, снижении затрат на обрушение и дезинтеграцию брекчий. Следовательно, изобретение соответствует изобретательскому уровню, 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 hydraulic mining of minerals with high efficiency of industrial use by increasing the efficiency of hydraulic breaking, reducing the cost of collapse and disintegration of breccias. Therefore, the invention corresponds to the inventive step, since it does not explicitly follow from the existing level of the technologies used at this stage.

На фиг. 1 показана схема вскрытия трубки; на фиг.2 последовательность процессов по обрушению слоя; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2. In FIG. 1 shows a circuit for opening a tube; figure 2 a sequence of processes for caving layer; figure 3 a section along aa in figure 2.

Способ поясняется на примере разработки алмазоносных трубок, сложенных ксенотуфобрекчиями, которые склонны к произвольной дезинтеграции. The method is illustrated by the example of the development of diamond-bearing tubes folded by xenotuff breccia, which are prone to arbitrary disintegration.

Вскрытие трубки 1 производят системой подземных горных выработок. Орт 2 подсекает трубку на горизонте выпуска. Из орта проходят приемную камеру 3 с наклонным искусственным днищем 4, которое выполняют из металла, бетона или других материалов. Одновременно с дневной поверхности в центре трубки 1 проходят центральную скважину 5, которую обсаживают колонной труб 6. Затрубное пространство колонны 6 в пределах налегающих пород 7 и мощности предохранительного целика 8 цементируют. Устье колонны 6 снабжают превентором 9, а нижнюю торцевую часть ее соединяют с насосом 10. Насос связан с обогатительной фабрикой, расположенной на дневной поверхности. В колонне 6 в непосредственной близости от искусственного днища 4 нарезают приемные окна 11. По границе искусственного днища 4 располагают забои вертикальных фланговых скважин 12, которые обсаживают в пределах мощности налегающих пород 7 и предохранительного целика 8 с цементацией затрубного пространства. Скважины 12 оборудуют добычными гидромониторами 13. The opening of the tube 1 is carried out by a system of underground mine workings. Orth 2 hooks the tube on the release horizon. From the unit wall pass the receiving chamber 3 with an inclined artificial bottom 4, which is made of metal, concrete or other materials. Simultaneously with the day surface in the center of the tube 1 pass the central well 5, which is surrounded by a string of pipes 6. The annular space of the column 6 within the overlying rocks 7 and the power of the safety pillar 8 are cemented. The mouth of the column 6 is equipped with a preventer 9, and its lower end part is connected to the pump 10. The pump is connected with the processing plant located on the day surface. In the column 6, in the immediate vicinity of the artificial bottom 4, receiving windows are cut 11. Along the border of the artificial bottom 4 are the faces of vertical flank wells 12, which are cased within the thickness of the overlying rocks 7 and the safety pillar 8 with cementing the annulus. Wells 12 are equipped with mining hydraulic monitors 13.

Этаж, подлежащий отработке, разбивают на слои 14-18. На границе контакта смежных слоев 14 и 15 проходят из обсадной колонны 6 куст наклонных скважин 19, забои которых располагают от скважин 12 на расстояниях, равных мощности обрушаемого слоя 14. Куст наклонных скважин 20 располагают на границе контакта слоя 18 и предохранительного целика 8. The floor to be worked out is divided into layers 14-18. At the contact boundary of adjacent layers 14 and 15, a bush of deviated wells 19 pass from the casing 6, the faces of which are located from the wells 12 at distances equal to the thickness of the collapsed layer 14. A cluster of deviated wells 20 are located at the contact boundary of the layer 18 and the safety pillar 8.

Обрушение слоев 14-18 производят по направлению от горизонта выпуска к предохранительному целику 8. Для этого добычными гидромониторами 13 с использованием водо-воздушного рабочего агента нарезают вертикальные отрезные щели 21, имеющие в сечении форму сегмента. Щели 21 нарезают снизу вверх в пределах слоев 14-18, увеличивая при этом площади их поперечных сечений в пределах высоты этажа. Такая закономерность необходима для формирования обрушаемых слоев 14-18, приближающихся по форме к цилиндрам с одинаковыми поперечными сечениями для предупреждения их зависания в выемочной камере 22, сечение которой уменьшается к горизонту выпуска, повторяя форму трубки 1. Боковая поверхность выемочной камеры 22 ограничена вмещающими породами 23, представленными плотными песчаниками, не поддающимися гидромониторному разрушению. Вследствие этого после проходки щелей 21 поверхность вмещающих пород 23 имеет выступы, которые могут привести к расклиниванию обрушаемых слоев 14-18 при их падении. The collapse of the layers 14-18 is carried out in the direction from the release horizon to the safety pillar 8. For this, vertical detachable slots 21 having a section shape of a segment are cut using mining hydro-monitors 13 using a water-air working agent. Slots 21 are cut from bottom to top within the layers 14-18, while increasing the area of their cross sections within the height of the floor. This pattern is necessary for the formation of collapsible layers 14-18, approaching in shape to cylinders with the same cross sections to prevent them from hanging in the extraction chamber 22, the cross section of which decreases to the discharge horizon, repeating the shape of the tube 1. The lateral surface of the extraction chamber 22 is limited by the host rocks 23 represented by dense sandstones, not amenable to hydromonitor destruction. As a result, after the sinking of the slots 21, the surface of the enclosing rocks 23 has protrusions that can lead to wedging of the collapsed layers 14-18 when they fall.

После проходки отрезных щелей 21 и установки герметичной пробки 24 ниже и в непосредственной близости устьев кустов наклонных скважин, например куста 20, от цементировочного агрегата через превентор во внутреннюю полость колонны 6, а затем и в полость скважин куста подают воду под высоким давлением, которая обрушает слой 18. Масса обрушаемых слоев значительная и имеет огромный запас потенциальной энергии, которая возрастает в зависимости от высоты расположения слоя над поверхностью искусственного днища 4. Последствия указанной закономерности могут привести к разрушению искусственного днища 4. After driving the cutting slots 21 and installing the sealed plug 24 below and in the immediate vicinity of the mouths of the bushings of deviated wells, for example the bush 20, from the cementing unit through the preventer into the cavity of the column 6, and then into the cavity of the wells of the bush, high-pressure water is fed, which collapses layer 18. The mass of collapsed layers is significant and has a huge reserve of potential energy, which increases depending on the height of the layer above the surface of the artificial bottom 4. The consequences of this pattern These can destroy the artificial base 4.

Для этого процесс обрушения делают управляемым. При обрушении слоя 14 приемную камеру 3 заполняют водой, которая не оказывает противодавления на воду, подаваемую в скважину куста 19, так как обеспечивается гидравлическая связь с атмосферой через скважины 12. Из обрушенных брекчий слоя 14, на искусственном днище 4 выемочной камеры 22 формируют магазин 25 в водной среде, в котором происходит произвольная дезинтеграция брекчий в статических условиях. При обрушении 15 и последующих слоев в выемочной камере 22 оставляют воздушный зазор 26 между пульпой и основанием обрушаемого слоя для максимального использования кинетической энергии падения обрушенного слоя с целью крупнообломочного разрушения его при ударе о поверхность пульпы. Высоту воздушного зазора 26 регулируют выдачей пульпы насосом 9 при его увеличении и подачей воды в камеру 22 через насадки добычных гидромониторов 13 при его уменьшении. Это вызвано необходимостью сокращения последствий гидравлических ударов, которые могут привести к снижению несущей способности предохранительного целика 8 и разрушению днища 4. Кроме того, образованный при ударе крупнообломочный материал при погружении в пульпу разрушается от соприкосновения друг с другом со стенками выемочной камеры. После полной дезинтеграции брекчий в магазине 25 насосом 10 производят выдачу пульпы на обогатительную фабрику, а выработанное пространство камеры закладывают. For this, the collapse process is made controllable. When the layer 14 collapses, the receiving chamber 3 is filled with water, which does not backpressure on the water supplied to the well of the bush 19, since hydraulic communication with the atmosphere through the wells 12 is provided. From the collapsed breccia layer 14, a magazine 25 is formed on the artificial bottom 4 of the extraction chamber 22. in an aquatic environment in which arbitrary breccia disintegration occurs under static conditions. When the collapse of 15 and subsequent layers in the extraction chamber 22 leave an air gap 26 between the pulp and the base of the collapsed layer to maximize the kinetic energy of the fall of the collapsed layer with the aim of large-fragment destruction upon impact of the pulp surface. The height of the air gap 26 is regulated by the issuance of pulp by the pump 9 when it is increased and by the supply of water to the chamber 22 through the nozzles of the production hydraulic monitors 13 when it is reduced. This is due to the need to reduce the effects of hydraulic shocks, which can lead to a decrease in the bearing capacity of the safety pillar 8 and the destruction of the bottom 4. In addition, the large-clastic material formed upon impact when it is immersed in the pulp is destroyed by contact with the walls of the extraction chamber. After complete disintegration of breccias in the store 25 with pump 10, the pulp is dispensed to the processing plant, and the mined-out chamber space is laid.

Использование изобретения позволяет вовлечь в эксплуатацию алмазоносные трубки с высокой эффективностью при минимальном эколого-экономическом ущербе. The use of the invention allows to bring into operation diamondiferous tubes with high efficiency with minimal environmental and economic damage.

Claims

1. METHOD OF HYDRAULIC MINING OF USEFUL FOSSILS, including opening the ore body of the central and flank wells and a system of underground mine workings, installing equipment in the wells, forming receiving chambers, collapsing the mineral, storing it, disintegrating and delivering the resulting pulp to the surface, which differs during hydraulic production of breccias from diamond-bearing pipes, a safety pillar is formed, collapse is carried out in layers, while previously within the collapsed layers of flank holes perform cutting segmental gap from the bottom up with increasing their cross-section to form a layer of the same shape and cross-section, and of a central hole at the upper end of each layer are inclined bush wells for water supply fracturing layer collapses.

2. The method according to claim 1, characterized in that coarse-grained destruction of breccias of the crushed layer on the surface of the pulp of the receiving chamber is performed by maintaining an air gap in the latter, and disintegration is carried out in the dynamics of immersion of the broken breccias and static conditions of storing.