Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов полезных ископаемых с неустойчивой кровлей. Известен способ поддержания кров ли на,ц выработанным пространством, заключающийся в цементировании затрубного пространства добычной сквалшны Со. Однако цементирование трудоемкий процесс и кроме того, затрудняется извлечение обсадных труб для повтор ного использования, что является не пременньм условием при скважинной гидродобыче. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем iy результату является способ скважинной гид.родобычи полезных ископаемых, включающий бурение добычных сквалшн с поверхности, спуск обсадной колонны в интервал покрывающих пород, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемог с укрегшением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность 2 Наиболее близким к изобретеншо по конструкции является устройство для скважинной гидродобглчи, включаю щее высоконапорный став в виде обсадпой трубы, пульповод, гидроэлеватор, и гидромонитор 2. Недостатками известного способа являются многочислеш гые дополнител ные трудозатраты. Для бурения в кровле добычных камер дополнительных сквалоин необходимо использование дополнительных буровых установ что влечет за собой значительный объем монтажно-демонтажных работ. В дополнительных скважинах необходим делать расширения, для чего необходимо иметь специальные устройств рассиирители. Повышается металлоемкость добычи, так как одним из эле ментов крепи является арматура. Недостатком известного устройст ва является невозможность осуществления укрепления пород стенок скв лданы. Целью изобретения является пЬвы шение эффективности скважинной гид родобычи за счет снижения затрат на поддержание кровли добычных камер . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сквазкинн гидродобычи полезных ископаемых. включающему бурение скважин, спуск обсадных, колонн, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность, укрепление кровли камер осуществляют путек внедрения пуансонов в породу стенки скважины в процессе спуска обсадной колонны. Для осуществления предлагаемого способа в устройстве для скважинной гидродобычи, включающем высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидроэлеватор и гидромонитор, обсадная труба снабжена механизмом для внедрения в породу пуансонов,выполненным в виде концентрически расположенных на нижнем конце обсадной трубы колец, соединенных между собой двухзвенными шарнирными тягами, одно из звеньев которых снабжено на конце сегментным уплотняюш 1м пуансоном, при этом пуансоны одного ряда смещены относительно пуансонов соседнего ряда на угол оС- , где п -число пуансонов одного ряда, верхнее кольцо закреплено неподвижно на обсадной трубе, а все последующие кольца - с возможностью продольного перемещения относительно ее, На фиг.1 изображен спуск обсадных труб с устройством для поддержания кровли; на фиг.2 - колонна обсадных труб с устройством поддержания кровли на забое; на фиг.З двухзвенные шарнирные тяги; на фиг.4 - фрагмент плана обработки месторождения; на фиг. 5 .- добычная скважина в процессе отработки, продольный разрез, Устройство для уплотнения пород закреплено на нижнем конце колонны обсадных труб 1 и состоит из неподвижного кольца 2, связанного двухзвенными шарнирными тягами 3 с подвижными кольцами 4 и 5, причем торец нижнего кольца 5 выступает за торец обсадной трубы. Каждая тяга снабжена сегментным уплотняющим пуансоном 6. Созданньй пуансонами кольцевой нрерьшистьй слой уплотненной породы 7 образуется на стенках скважины 8. Месторождение отрабатьшают полукамерами 9 с оставлением целиков 10. Добычное оборудование 11 опущено в скважины, колонны обсадных труб закреплены балками 12. Пуансоны каждого горизонтального ряда располагаются по окружности с таким расчетом, чтобы зазор между ними в рабочем состоянии был минимальным. Пуансоны соседнего ряда перекрьшают этот зазор, поэтому они смещены относительно соседнего на угол --, где п - число пуансонов одного ряда. Количество подвижных колец определяют из необходимос ти перекрытия высоты свода обрушения, причем чем больше колец и соответственно пуансонов тем больше эффективность работы устройства. Ни нее кольцо 5 выступает за торец обсадных труб на величину, необходимую для складывания всех двухзвен ных тяг. Конструктивное исполнение устройства зависит от параметров добыч ного оборудования и физико-механических свойств горных пород ,слагаю щяк стенки добычных скважин. Способ осуществляют следующим об разом. Месторождение разделяют на блоки добычные скважины 8 бурят по сетке при которой из одной добычной скважины отрабатывается 6 ромбических полукамер 9 с оставлением звездообразных целиков 10. При этом в приствольной зоне кровли добычных каме образуется ослабленная зона, что приводит к обрушению пород кровли и возможности поломки добычного обору дования 1 1 . Устройство работает следующим образом. В пробуренную до кровли рудного пласта добычную скважину опускается колонна обсадных труб 1 с закрепленным на ней устройством для упроч нения стенок скважин. При постановке колонны труб на забой кровли достигает забоя опережающее кольцо 5. Под действием веса труб кольцо 5 движется вверх и через тяги 3 движение передается остальным кольцам 4. Тяги верхнего 4 ряда упираются в неподвижное кольцо 2, звенья всех тяг складываются, пуансоны внедряются в стенки скважины и уплотняют породу вокруг скважины. Каждый горизонтальный ряд пуансонов создает кольцевой прерывистый слой уплотненной породы 7, причем соседние слои уплотненной породы расположены с перекрытием неуплотненных промежутков в соответствии с положением пуансонов. Уплотненные кольцевые слои образуют подобие арматуры в стенках скважины и поддерживают вьштележащие породы кровли, предохраняя их от обрушения в отработанное пространство. Колонны обсадных труб закрепляются на устье балками 12. По окончании посадки обсадньпс труб, т.е. после полного срабатывания устройства производят дальнейшую углубку скважины, опускают в нее добычное оборудование 11 и производят отработку рудного пласта 13. По окончании отработки камер из скважины извлекают добычное оборудование и поднимают колонну обсадных труб. При этом неподвижное кольцо 2 через тяги передает движение вверх остальным кольцам, пуансоны выходят из зацепления с породой стенок скважин и все устройство поднимается на поверхность. Обработка месторождения предлагae ым способом скважинной гидродобычи предусматривает большой объем сооружения добычных скважин, а поскольку она ведется последовате;7ьно с использованием одновременно 4-6 скважин, то достаточно иметь соответственно 4-6 предлагаемых устройств, которые многократно используются без дополнительных затрат. Преимуществом предлагаемого способа является отсутствие дополнительных скважин, в которых необходимо вести установку арматуры н цементирование.

физ. i

1. Способ скважинной гидродо-- бычи полезных ископаемых, включгющ1-;й бурение добычных скважин с поверхности, спуск обсадной колонны в интервал покрывающих пород, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повы-meiiJiH эффетггизности добычи за счет снигсения затрат на ;ю;здержгип?е кровли доОычньк камер, укрепление кровли кзь^ер осуществляют путем внедрения пуансонов в породу стекки скважины в процессе спуска обсадной колонны.2. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидрозле- ватор и гидромонитор, о т л и ч а ю~ ш, е е с я тем, что обсадг-ая труба снабжена механизмом для внедрения в породу пуансонов, выполненньгь.- в виде концентрически расположенных на нилшем конце обсадной трубы колец, соединенных между собой двухзвенш.лми шарнирньЕ-да тягами, одно из - звеньев которых с?ггбжено на конце сегментным пуансоном, при этом пуансоны одного ряда смещены относительно пуансонов соседнего ряда на угол»d. = ~^^ J г-де п - число пуансонов одного ряда, верхнее кольцо закреплено неподвижно на обсадной трубе, а все последующие кольца — с возможностью продольного перемещения относительно ее.<оШ.ДГЙЛНкж*'М

cpas.Z

сриеЛ