Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидравлическим способам разработки месторождений твердых полезных ископаемых, включающим их добычу через скважины, и может быть использовано для разработки неглубоких месторождений россыпей металлов, строительных материалов, фосфоритонос- ных песков, янтаря.

Известен способ гидравлической разработки месторождений, включающий подготовку и оборудование поверхности месторождения, разделение его на добычные участки, гидравлическую их разработку, транспортировку гидросхем и ее первичное

обогащение. Гидрораэмыв полезных ископаемых производят дождевальными установками.

К недостаткам способа относятся увеличение затрат на вскрытие месторождения за счет большого объема извлекаемых при проходке дренажных траншей пустых горных пород; повышенные затраты на гидродобычу за счет необходимости увеличения расхода воды для гидроразрушения полезных ископаемых дождевальными установками и, соответственно, большой расход электроэнергии; значительные потери полезных ископаемых при добыче ввиду низкой работоспособности потоков воды при

VI

Јь N3

4 00

гидроразмыве, формируемых дождевальными установками.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки месторожде- ний полезных ископаемых, включающий отработку по простиранию в пределах проектного контура участками, проходку траншей с поверхности, бурение скважин в массив, гидроразмыв пород гидродобычны- ми агрегатами с образованием камер, выгон гидросмеси из скважин и транспортирование потока гидросмеси. По данному способу траншею сооружают с поверхности, дополнительно могут быть пройдены под- земные горные выработки, а из них бурят горизонтальные или наклонные скважины.

Недостатки способа заключаются в следующем: повышенные затраты на вскрытие месторождения и добычу полезных ископа- емых за счет значительного объема подготовительных и нарезных выработок; низкое извлечение полезных ископаемых ввиду повышенных потерь и разубоживания как за счет необходимости формирования поддер- живающих устойчивость выработок рудных целиков, так и за счет потерь при гидротрэн- спортировании полезных ископаемых по горизонтальным скважинам; увеличение затрат на добычу при разработке негори- зонтально залегающих месторождений и залежей со сплошной морфологией по причине усложнения бурения горизонтальных и наклонных скважин, необходимости повышения давления энергетической воды при гидроразмыве ввиду трудности гидроотбойки и особенно гидротранспортирования руды в таких горно-геологических условиях, а также невозможности многократного использования скважин для обычи полезных ископаемых, так как из горизонтальных скважин может отработать лишь один участок месторождения.

Целью изобретения является повышение интенсивности отработки и снижение затрат на разработку при снижении потерь и разубоживания полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающем отработку по простиранию в пределах проектного контура участками, проходку траншеи с поверхности, бурение скважин в массив, гидроразмыв пород гидродобычными агрегатами с образованием камер, выгон гидросмеси из скважин и транспортирование потока гидросмеси, траншею проходят с уклоном по простиранию в центре каждого участка до почвы залежи, скважины бурят с поверхности по проектному контуру участка ниже почвы, производят одновременный гидроразмыв пород участка из траншеи и скважины, сбивают траншею с камерой, а транспортирование породы, размытой из траншеи, производят самотеком с одновременной выгонкой гидросмеси из камер в траншею с формированием в ней единого потока; скважины бурят одна от другой на расстоянии, равном двукратному максимальному радиусу действия гидродобычного агрегата; гидроразмыв полезных ископаемых из траншеи производят вкрест простирания месторождения сплошным забоем на расстояние от продольной оси траншеи, равное величине кратковременного устойчивого пролета кровли месторождения.

Проходка дренажной траншеи с уклоном по простиранию в центре каждого участка почвы залежи позволяет снизить затраты на вскрытие и добычу полезных ископаемых путем уменьшения объема открытых вскрышных работ и затрат времени на подготовку месторождения.

Бурение скважин с поверхности по проектному контуру участка ниже почвы позволяет уменьшить затраты на вскрытие и добычу путем многократного использования скважин для отработки как минимум двух соседних, смежных участков, а также снизить потери полезных ископаемых в недрах за счет гидроразмыва до сбойки соседних в ряду скважин, т.е. свести к минимуму межскважинные целики или вообще отрабатывать без них.

Сбойка траншеи с камерой с выгонкой гидросмеси в дренажную траншею с формированием в ней единого транспортного потока позволяет вести отработку месторождения по схеме попутного забоя с транспортировкой отбитых струей воды полезных ископаемых также струей воды, что значительно снижает энергозатраты на гидроразмыв и потери полезных ископаемых на почве.

Расстояние между скважинами, равное двум максимальным радиусам гидроразмыва полезных ископаемых, обеспечивает рациональное размещение скважин в плане месторождения, с точки зрения достижения максимального извлечения полезных ископаемых,

Гидроразмыв полезных ископаемых из траншей вкрест простирания месторождения сплошным забоем на расстояние от продольной оси траншеи, равное величине кратковременно устойчивого пролета пород кровли месторождения, позволяет снизить потери, так как заходки, сформированные гидроразмывом из траншеи по сплошной

боковой границе каждого участка, обладают устойчивостью до сбойки их со скважинами. Этому же способствует одновременный с гидроразмывом подъем гидросмеси по скважинам на первом этапе отработки до сбойки скважин с траншеей.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема реализации способа, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, разрез А-А при гидроразмыве из скважин и траншей.

Месторождение 1 разделяют на участки 2 и в середине каждого участка вскрывают месторождение дренажной траншеей 3, пройденной по простиранию месторождения и в его почве 4. Скважины 5 бурят с поверхности ниже почвы 4 месторождения 1 по проектному контуру каждого участка 2 на расстоянии друг от друга, равном двукратному максимальному радиусу размыва.

Гидроразмыв камерами 6 полезных ис- копаемых производят из скважин 5 с выгонкой гидросмеси в траншею 3.

В смежных отрабатываемому участку 2 участках также проходят траншеи 7. Одновременно с гидроразмывом камер 6 из сква- жин 5 гидромонитором 8, установленным в дренажной траншее 3, производят гидроразмыв пород из дренажной траншеи 3 за- ходками 9 параллельно ее продольной оси, а также вкрест простирания месторождения 1 сплошным забоем.

Последовательность технологических операций по предлагаемому способу следующая.

Месторождение 1 по его плану разделя- ют на.участки 2 и каждый участок вскрывают дренажными траншеями 3 и 7, которые проходят экскаватором или с помощью БВР с поверхности с уклоном по простиранию и в центре каждого участка до почвы 4 залежи. Одновременно бурят вертикальные скважины 5 ниже почвы месторождения 1 по проектному контуру участка 2 ниже почвы,

В скважины 5 монтируют и опускают гидродобычные снаряды (не показаны) и их скважинными гидромониторами производят гидроразмыв камерами 6 и струей гидромонитора выгоняют отбитые полезные ископаемые в виде гидросмеси 10 в траншею 3 для формирования в ней единого транспортного потока. Скважины 5 в плане месторождения 1 по контурам каждого участка 2 бурят на расстоянии друг от друга, равном двумя максимальным радиусам гидроразмыва. Добытый объем полезных иско- лаемых из траншей 3, 7 направляют на первичное обогащение (гидроциклонирова- ние, осаждение) вместе с гидросмесью, выгоняемой из камер 6. Для ускорения отработки одновременно с гидроразмывом

из скважин 5 камер 6 размывают гидромонитором 8, установленным в траншеи 3 и перемещаемым вдоль ее продольной оси, заходки 9 вкрест простирания месторождения 1 сплошным забоем. Причем размыв за- ходок 9 ведут на расстоянии не более кратковременно устойчивого пролета пород кровли месторождения 1. Гидросмесь, получаемую в камерах 6 гидроразмывом из скважин 5 до сбойки их с траншеей 3, транспортируют самотеком к скважинам 5 и поднимают по ним на поверхность для дальнейшего обогащения.

Пример конкретного выполнения способа. Россыпное месторождение редких металлов залегает в виде пласта песчано- глинистых пород на глубине до 50 м и имеет мощность 1,5-3 м. Месторождение по простиранию составляет 800 м, а по падению - 200 м. Месторождение в плане разделено на 16 участков 100x100 м каждый и посередине каждого участка по его простиранию и в почве месторождения пройдена дренажная траншея на глубину 50 м экскаватором, причем откосы траншеи имеют угол наклона, равный углу сцепления пород кровли месторождения (40-45°).

Скважины бурят станками 1БА-15В (УРБ-ЗАМ) по внешнему контуру каждого участка вертикально ниже почвы рудного пласта на 1,5-2 м для создания приемного зумпфа. Всего на каждом участке пробурено 10 скважин, которые обсажены трубами диаметром 219 мм В скважины монтируются с буровых установок скважинные гидродо- бычные снаряды (С.ГС) диаметром 168 мм. Скважинным гидромонитором СГС по схеме снизу - вверх размывают рудный пласт. До сбойки камер с траншеей гидросмесь стекает самотеком к зумпфу скважин, поднимается СГС на поверхность и поступает на обогащение (гидроциклонирование, осаждение). После сбойки гидросмесь выгоняется струей гидромониторов в траншею, где формируют единый транспортный поток, который направляется на обогащение.

При начальном давлении воды, создаваемом насосом, 9-10 МПа радиус гидроразмыва пород рудного пласта составляет 12-15 м,

После проходки траншеи, выемки из нее породы и руды, которая также направляется на узел обогащения, в ней устанавли- вают гидромонитор и производят им гидроразмыв сплошным забоем рудного пласта при продольном перемещении гидромонитора вдоль оси траншеи и формируют заходки вкрест простирания месторождения на расстояние м от оси траншеи (величина кратковременно устойчмвого пролета кровли пород). Производительность по твердому СГС достигает 15 т/ч, потери полезных ископаемых в межсква- жинных целиках и на днище добычных камер не превышают 30%, разубоживание 7-10%.

Годовая производительность одного СГС с учетом монтажно-демонтажных работ, ремонтов, простоев 15 т/ч-20 ч-200 сут.60000 т/год. Месторождение отрабатывается шестью СГС в течение года по простиранию месторождения плавной посадкой пород кровли на отработанных участках рекультивацией их поверхности,

Применение предложенного способа разработки месторождений полезных ископаемых обеспечивает снижение затрат на добычу полезных ископаемых за счет упрощения и удешевления схемы вскрытия месторождения и преобладания способа СГД при его разработке: уменьшение потерь полезных ископаемых за счет рациональной системы разработки, взаимоувязывающей параметры гидроразмыва с геомеханическими процессами в кровле месторождения при его отработке; снижение разубожива- ния полезных ископаемых за счет возможности управления выемкой руды в камерах и заходках в траншеях ориентированием струи гидромонитора; высокие эко лого-эко- номические показатели отработки как в районах с высокой стоимостью земли, так и в удаленных районах.

Формула изобретения

1. Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку по простиранию в пределах проектного контура участками, проходку траншеи с поверхности, бурение скважин в массив, гидроразмыв пород гидродобычными агрегатами с образованием камер, выгон гидросмеси из скважины и транспортирование потока гидросмеси, отличающий- с я тем, что, с целью повышения интенсивности отработки и снижения затрат

на разработку при снижении потерь и раз- убоживания полезного ископаемого, траншею проходят с уклоном по простиранию в центре каждого участка до почвы залежи, скважины буряте поверхности по проектному контуру участка ниже почвы, производят одновременный гидроразмыв пород участка из траншеи и скважины, сбивают траншею с камерой, а транспортирование породы, размытой из траншеи, производят

самотеком с одновременной выгонкой гидросмеси из камер в траншею с формированием в ней единого потока.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что скважины бурят одна от другой на расстоянии, равном двукратному максимальному радиусу действия гидродобычного агрегата.

3. Способ по пп. 1. 2, отличающий- с я тем, что гидроразмыв полезных ископаемых из траншеи производят вкрест простирания месторождения сплошным забоем на расстоянии от продольной оси траншеи,

равном величине кратковременно устойчивого пролета пород кровли месторождения.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидравлическим способам разработки неглубоких месторождений россыпей. Цель изобретения - повышение интенсивности отработки и снижение затрат на разработку при снижении потерь и разубоживания полезного ископаемого. Месторождение разделяют на добычные участки и в середине каждого из них по простиранию месторождения и в его почве проходят дренажные траншеи с уклоном по простиранию. По проектному контуру каждого участка и в его центре с поверхности бурят скважины ниже почвы месторождения на расстоянии друг от друга, равном двукратному максимальному радиусу размыва. Гидроразмыв пород участка производят из скважин камерами с одновременным гидроразмывом полезных ископаемых из дренажной траншеи с их сбойкой заходками вкрест простирания месторождения сплошным забоем. После сбойки с траншеей гидроразмыв полезных ископаемых ведут из скважин с выгонкой гидросмеси струей воды из скважинных гидромониторов в дренажную траншею с формированием в ней единого транспортного потока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. Ј

7

А-А

7

Фце.1

86