Способ добычи твердых полезных ископаемых Советский патент 1981 года по МПК E21C41/04 E21B43/28 

(54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к геотехнологическим способам добычи твердых полезных ископаемых, и может быть.использовано для бесшахтной добычи твер дых полезных HCKonaeNibrx, в частности угля, а также для добычи угля в шахтах из тонких пластов. Известны способы бесшахтной добычи твердых полезных ископаемых с помощью метода скважинной гидродобычи, включающие бурение скважин, гидр размыв полезного ископаемого, -вьщачу пульпы на поверхность эрлифтом и вьщ ление из пульпы полезного ископаемо- го Си. Недостатками таких способов являются большая трудоемкость работ и большие потери полезного ископаемого в целиках. Известен также способ добычи угля путем перевода его в пылевидное (порошкообразное) состояние под воздействием различных химических реагентов, подачу через пробзфенную добычную скважину газов со скоростью, достаточной для образования суспензии, вьщачу этой суспензии пневмоспособом через добычную скважину и выделение из суспензии на поверхность угггя Г2. Недостатками данного способа являются низкая скорость темпов освоения и разработки месторождений из-за низкой скорости гетерогенных физикохимических реакций взаимодействия угля и диспергирующего химического реагента, большие потери полезного ископаемого вследствие малой скорости разработки месторождения и интенсивного сдвижения вмещающих пород. Цель изобретения - ускорение темпов освоения и разработки месторождений, более полное извлечение твердого полезного ископаемо.о и улучшение условий труда. Поставленная цель достигается тем, что бурят по меньшей мере одну дополнительную скважину до пересечес массивом полезного ископаемов которой генерируют волны напряс амплитудой сжатия у поверхкости забоя выработки добычной скважины, превышающей предел прочности твердого полезного ископаемого на разрыв,-при этом произведение длины волны сжатия на отношение амплитуды напряжений сжатия у забоя выработки добычной скважины к пределу прочноети твердого полезного ископаемого на разрыв принимают в пределах 0,0011,0 см. Кроме того, с целью увеличения акустической жесткости массива, производят предварительную обработку массива жидкостый через дополнительну скважину. . На фиг. 1 изображена схема предлагаемого способа добычи твердых ископ емых скважинами с земной поверхности при пологом залегании пласта,, вертикальный разрез} на фиг. 2 - то же п крутопадающем залегании пластов; на Лиг. 3 т то же, аксонометрия; на Лиг. 4 - схема расположения добычных и дополнительных скважин. Схемы состоят из добычной скважины 1 и дополнительных 2 и 3, пробуренных до пересечения с пластом 4 твердого полезного ископаемого (угол волны напряжений генерируют по меньшей- мере в одной -дополнительной сква жине 2 или 3, например в точке 5, и, отражаясь от поверхности забоя 6 выработки добычной скважины 1, измельчают твердое полезное ископаемое 4, которое вьщается на поверхность чере добычную скважину 1 пневмоспособом. Способ добычи твердых полезных ис копаемых заключается в следующем. Бурят добьганые скважины 1 и допол нительные 2 и 3 до пересечения с пластом 4 твердого полезного ископае мого. Добычные скважины 1 оборудуют эрлифтным устройством для вьщачи измельченного твердого полезного ископаемого на поверхность пневмоспособо Из дополнительных скважин 2 и 3 в точке 5, например электрогидроударом генерируют водну сжатия треугольной формы с максимальным напряжениемй, 1000кг/см и длиной 100 см. Достигая поверхности забоя 6 выработки добычной скважины 1, волна отражается и при прочности твердого по лезйого ископаемого на разрыв 6р I кг/см вызывает его послойное разрушение (откол) р 1000 слоев, размером частиц слоя я- т-0,05 см, на глубину со скоростями продвижения фронта откольного разрушения 1000-10000 м/с. При этом для разрушения твердого полезного ископаемого до частиц размерами в 0,5-0,0005 см произведение длины волны сжатия на отношение амплитуды напряжений сжатия у забоя 6 выработки добычной скважины 1 к пределу прочности твердого полезного ископаемого на разрыв находится в пределах 0,001-1,0 см. Серии из 1000 таких волн достаточно для разрушения пласта 4 твердого полезного ископаемого в радиусе 500 м от добычной скважины 1. При кинетическом характере разруше шя твердого полезного ископаемого глубина разрушенной зоны возрастает в десятки и сотни раз, размер частиц уменьшается в несколько раз по сравнетдаю с вышеприведенными для тех- же параметров волны напряжения. При применении предлагаемого способа для добычи угля его разрушение дополнительно будет значительно интенсифицировано из-за наличия в пласте газа. Для сильно трещиноватого пласта 4 твердого полезного ископаемого предот)зращения потери энергии волн напряжений на отражение от трющин в массиве достигают предварительной обработкой пласта жидкостями. В том случае, когда трещины заполнены жидкостью, отражение волн напряжения на поверхности трещин практически не происходит и волна распространяется с малыми потерями энергии до забоя 6 выработки добычной скважины 1, где оказывает свое разрушающее действие. Снижения энергетических затрат и , интенсификации процесса разрушения пласта 4 твердых полезных ископаемых под действием волн напряжения, отраженных от поверхности забоя 6 выработки добычной скважины 1, достигают путем предварительной обработки массива жидкими и газообразными средами уменьшающими прочность твердого полезного ископаемого на отрыв, а также путем предварительной обработки массиву жидкими или газообразными средами, вызывающими набухание твердого полезного ископаемого и образование в массиве стационарных растя-Qгивающих напряженийf облегчающих его разрушение. эффективность разрушающего действия отраженных волн повьппается при увеличении акустической жесткости массива твердого полезного ископае-мого. Предлагаемый способ добычи тверды полезных ископаемьк обеспечивает по сравнению с известными следукщие пре имущества увеличение производительности разработки массива твердого по лезного ископаемого в 2-10 раз за счет значительного увеличения скорос ти продвигания забоя, значительное уменьшение материальных и трудовых затрат при разработке месторождений твердых полезных ископаемых, достигаемое за счет увеличения цлощади пласта, отрабатываемого одной добычной скважицой (т.е. уменьшения числа скважин) и увеличения скорости продвигания забоя, улучшения условий труда.

Формула изобретения

1, Способ добычи твердых полезных ископаемых, включающий бурение добычной скважины измельчение полезного ископаемого и вьщачу его на поверх-; ность пневмоспособом, отличающ и и с,я тем, что. с целью ускореИсточники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1. Арейс В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М., Недра, 1975. ,

Уголь

/ . / : «г . ;.../ .г/ . . / ... , . . /

.-/V/;- :--U

.-::-/ :-;.:-.::.:-/:v.;-:

(г./