СПОСОБ СКВАЖИННОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ФОРМАЦИЙ Российский патент 2002 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при скважинной гидродобыче угольных месторождений в широком диапазоне горно-геологических условий.

Известен способ скважинной разработки мощных подземных формаций полезного ископаемого, включающий их вскрытие скважиной на всю мощность формации и отработку последней камерой, соосной со скважиной (см.а.с. СССР 1671861, кл. Е 21 С 45/00, 1989).

Недостаток этого решения в том, что при отработке формаций мощностью свыше 10 м наблюдается неконтролируемое разрушение бортов камеры и, как следствие этого, обрушение вышележащих пород, покрывающих камеру.

Известен также способ скважинной разработки мощных подземных формаций полезного ископаемого, включающий их вскрытие скважиной на всю мощность формации и отработку последней камерой, соосной со скважиной, с формированием в камере перемычек, разделяющих ее по высоте на отсеки (см.а.с. СССР 1694903, кл. Е 21 С 45/00, 1991).

Недостаток этого решения в том, что использование этого способа не гарантирует устойчивости стенок камеры, а это опасно разрушением покрывающего массива пород из-за превышения поперечным сечением камеры размеров, при которых покрывающие породы потеряют устойчивость. Кроме того, имеет место многоэлементность и поэтапность технологии ведения работ, связанная с тем, что целики формируются из искусственного материала, т.е. необходимы операции по вводу в полость этого материала и обеспечение процесса (и соответственных затрат времени на его твердение).

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в обеспечении устойчивости бортов камеры на период ее полной отработки.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении организации ведения работ и исключении неконтролируемого разрушения стенок камеры и последующего обрушения покрывающих пород, кроме того, решаются вопросы складирования хвостов обогащения полезного ископаемого.

Поставленная задача решается тем, что способ скважинной разработки мощных подземных формаций полезного ископаемого, включающий их вскрытие скважиной на всю мощность формации и отработку последней камерой, соосной со скважиной, с формированием в камере перемычек, оставлением целиков полезного ископаемого, разделяющих ее по высоте на отсеки, закладку выработанного пространства отсеков после их полной отработки, а после окончания закладки разрушение целика и извлечение его материала, отличается тем, что отработку формации ведут в восходящем порядке до окончания процесса закладки отсека, к перемычке, его перекрывающей, прилагают поддерживающее усилие, например, путем формирования под ней слоя из несвязанных друг с другом частиц материала с положительной плавучестью, извлекаемого вместе с материалом перемычки. Кроме того, на этапе разрушения перемычки в воду, подаваемую в став гидромониторного агрегата, не вводят частицы материала с положительной плавучестью.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признаки "...отработку формации ведут в восходящем порядке"... определяют условия, оптимальные для совмещения работ по формированию закладочного массива с остальными работами выемочного цикла.

Признаки "...до окончания процесса закладки отсека к перемычке, его перекрывающей, прилагают поддерживающее усилие, например, путем формирования под ней слоя из несвязанных друг с другом частиц материала с положительной плавучестью" также способствуют повышению устойчивости перемычек или при прочих равных условиях обеспечивают возможность уменьшения их толщины, кроме того, обеспечивается возможность беспрепятственного удаления (и повторное использование) материала поддерживающего слоя, а также предотвращается размыв закладочного массива, сформированного из хвостов обогащения.

Признаки, регламентирующие необходимость извлечения частиц материала с положительной плавучестью после окончания закладки выработанного пространства отсека, обеспечивают полноту выемки материала формации.

Признаки второго пункта формулы обеспечивают сигнализацию об окончании процесса разрушения перемычки.

На фиг.1 показан разрез по оси камеры, на фиг.2 - выполнение нижнего конца става гидромониторного агрегата (при размещении трубопровода в специальной полости, изолированной от полости става).

Способ осуществляют следующим образом.

Формацию 1 до ее нижней границы вскрывают скважиной 2, в которой размещают скважинный гидромониторный агрегат 3, став которого разделен на два канала 4 и 5. Канал 4 обеспечивает подвод воды к гидромониторному агрегату 3, а канал 5 - отсос пульпы, через приемные отверстия 6. Целесообразно, чтобы конец става, предназначенный для отсоса пульпы, был раздвижным, что обеспечивает возможность забора пульпы у нижней границы рабочего пространства при перемещении вверх фронта размыва формации в отсеке 7 (при перемещении фронта размыва в нисходящем порядке это условие не обязательно). С помощью агрегата 3 производят круговой размыв полезного ископаемого, пока не достигнут верхней проектной отметки отсека 7. Одновременно с выдачей размытого материала в воду, подаваемую в скважинный гидромониторный агрегат 3, вводят гранулы материала с положительной плавучестью 8, например пенопласта.

Таким образом, к моменту окончания выемки отсека 7, у его кровли оказывается сформирован поддерживающий слой из гранул 8. Затем став скважинного гидромониторного агрегата 3, перемещают вверх по скважине 2 и начинают выемку отсека 9, отделенного от нижележащего отсека 7 перемычкой 10. Работы по выемке этого отсека осуществляют в таком же порядке, как и в нижележащем, но перед началом этих работ в скважину 2 вводят гибкий трубопровод 11 таким образом, чтобы его конец находился ниже приемных отверстий става 6 (лучше всего, чтобы он находился у кровли отсека 7). При наличии в полости канала 5 сквозной полости 13 для размещения шланга 11 (как это показано на фиг.2) шланг 11 может быть размещен заблаговременно. В этом случае вышеупомянутая операция выпадает. Целесообразно, чтобы конец трубопровода был снабжен пакером (на чертежах не показан), например надувным, обеспечивающим изоляцию нижнего отсека 7 от вышележащего отсека 9. В процессе выемки отсека 9 в нижележащий отсек 7 по трубопроводу 11 сбрасывают хвосты 12, получаемые при обогащении материала формации на обеспечивающем судне (хвосты, полученные в процессе выемки отсека 7, временно складируют и начинают сбрасывать в отсек 7 после полного окончания его выемки).

После окончания закладки выработанного пространства отсека 7 и достижения верхней проектной границы отсека 9 перемычку 10 разрушают, перемещая став сверху вниз, и извлекают материал, ее составляющий. На этом этапе гранулы 8 в воду не вводят. Сигналом к прекращению работ по размыву перемычки 10 является появление гранул 8 в пульпе, отсасываемой из отрабатываемого отсека 9. Часть гранул 8 из поддерживающего слоя, находившегося в отсеке 7, освобожденная при разрушении перемычки 10, всплывает под кровлю отсека 9, смешиваясь с гранулами 8 поддерживающего слоя, сформированного у кровли этого отсека.

Далее работы продолжаются в таком же порядке - выемка материала вышележащих отсеков и сброс хвостов в нижележащие. Отличие только в том, что нижней поверхностью отсека 9 на этапе его закладки оказывается верхняя поверхность закладочного массива, образованного в нижележащем отсеке 7, кроме того, место размещения пакера трубопровода 11 перемещают на уровень вышележащей (над разрушенной) перемычки.

При работе в отсеке в нисходящем порядке работы начинают от верхней проектной границы вышележащего отсека 9, опуская фронт размыва вниз (на этом этапе вводят в полость отсека гранулы пенопласта). Работы по размыву нижней перемычки осуществляются аналогично описанным.

Изобретение может быть использовано при скважинной гидродобыче россыпных месторождений в широком диапазоне горно-гелогических условий. Способ скважинной разработки мощных подземных формаций полезного ископаемого включает их вскрытие скважиной на всю мощность формации и отработку последней камерой, соосной со скважиной, с формированием в камере перемычек, разделяющих ее по высоте на отсеки, перемычки формируют оставлением целиков полезного ископаемого, при этом отработку формации ведут в восходящем порядке с закладкой выработанного пространства отсеков после их полной отработки, причем до окончания процесса закладки отсека к перемычке, его перекрывающей, прилагают поддерживающее усилие, например, путем формирования под ней слоя из не связанных друг с другом частиц материала с положительной плавучестью, а после окончания закладки выработанного пространства отсека перемычку разрушают и извлекают материал, ее составляющий. Кроме того, на этапе разрушения перемычки в воду, подаваемую в став гидромониторного агрегата, не вводят частицы материала с положительной плавучестью. Способ обеспечивает устойчивость бортов камеры на период ее полной обработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ скважинной разработки мощных подземных формаций полезного ископаемого, включающий их вскрытие скважиной на всю мощность формации и отработку последней камерой, соосной со скважиной, формирование в камере перемычек оставлением целиков полезного ископаемого, разделяющих ее по высоте на отсеки, закладку выработанного пространства отсеков после их полной отработки, а после окончания закладки разрушение целика и извлечение его материала, отличающийся тем, что отработку формации ведут в восходящем порядке, до окончания процесса закладки отсека к перемычке, его перекрывающей, прилагают поддерживающее усилие, например, путем формирования под ней слоя из не связанных друг с другом частиц материала с положительной плавучестью, извлекаемого вместе с материалом перемычки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем что на этапе разрушения перемычки в воду, подаваемую в став гидромониторного агрегата, не вводят частицы материала с положительной плавучестью.