Способ добычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

(ЗОБО 1 Г3 сна 17 ОИ 7 1 Л анан ф СЮ 5Раг, 1 СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ(71) Институт геотехнической механикиАН УССР(56) Аренс В. Ж. и др. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. М.:Недра, 1980, с. 100 - 103,Авторское свидетельство СССР849803, кл, Е 21 С 45/00, 1980.(54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХИСКОПАЕМЫХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ добычи полезных ископаемых,включающий вскрытие продуктивного горизонта скважинами, гидроразрыв продуктивного горизонта до сбойки смежных скважин,реверсивную подачу потока агента в скважины, разрушение полезного ископаемогои откачку пульпы с полезным ископаемым,отличающийся тем, что, с целью повышенияэффективности добычи за счет предварительного ослабления массива полезного ископаемого, гидроразрыв продуктивного горизонта осуществляют попеременным нагнетанием в смежные скважины агента до сбойки и образования между ними сквозного потока, которым производят разрушение полезного ископаемого, а после снижения содержания полезного ископаемого в пульпе ниже установленного технологического уровня откачку пульпы прекращают, осуществляют сбойку с другой смежной скважиной и повторяют операцию по добыче полезного ископаемого.2, Устройство для добычи полезных ископаемых, включающее трубопроводы для нагнетания агента и откачки пульпы с запорной арматурой и насосы, отличающееся тем, что оно снабжено патрубками, соединяющими скважины с нагнетательным и откачным трубопроводами, при этом патрубки содержат запорные элементы, установленные с возможностью при перекрытии одним элементом отсасывающей части патрубка на нагнетающей скважине одновременного перекрытия другим элементом нагнетающей части патрубка на откачной скважине.Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано, например, в угольной, соледобываюгцей и других отраслях промышленности для скважинной добычи полезных ископаемых.Целью изобретения является повышение эффективности добычи путем предварительного ослабления массива полезного ископаемого.На фиг. 1 показана возможная схема размещения скважин, очередность выемки зон; на фиг. 2 - схема устройства для осуществления способа.Способ осуществляется следуюшим образом.Угольный пласт залегает на глубине 800 м от дневной поверхности мощностью 0,5 м и является заШитным для нижележаШего выбросоопасного пласта рабочей мощности, который намечается отрабатывать обычным шахтным способом без противовыбросных мероприятий.Угли пласта марки К, слоистой структуры, средней крепости, не обводненные, угол падения 7 - 10 град, пластовое давление 3,0 МПа, проницаемость средняя, опасен по внезапным выбросам угля и газа,С дневной поверхности станками ЗИФ, ЗИФ, СБАили аналогичными бурится сетка скважин диаметром 200 мм с интервалами 25 - 50 м. После вскрытия пласта 1, обсадки скважин 2 - 6, каждая из них соединяется патрубком 7, одновременно с нагнетательным 8 и отсасывающим 9 трубопроводами в патрубке 7 располагается элемент 10, сблокированный не менее, чем с одним таким же элементом смежной скважины. При непрерывной подаче высоконапорного сквозного, всасывающе-нагнетательного, возвратно-поступательного вибрирующего потока жидкости под давлением 30 МПа в нагнетательный трубопровод 8 одновременно срабатывают элементы 10 - один на нагнетание агента (скважина 2), второй на выдачу пульпы (скважина 5), а при реверсе наоборот. При этом изменение направления потока (реверс) производят только после стабилизации давления нагнетания в скважине 2 и стабилизации дебита отсоса в скважине 5 (фиг. 2). Одновременно в скважину 2 нагнетают, а в скважину 5 отсасывают жидкость. При этом в скважине 2 давление возрастает от минимального до максимального и через время, определяемое параметрами гидравлической системы насосная установка - угольный пласт, стабилизируется, а в скважине 5 после достижения максимальных величин дебит и давление начинают снижаться до минимальных значений и стабилизируются.Таким образом, время реверса определяется условием, когда давление нагнетания в скважине 2 и дебит отсоса в скважине 5 стабилизируются. После этого режим нагнетания в скважине 2 меняется на режим отсоса, а в скважине 5 режим отсоса - нарежим нагнетания и т. д, по той же схеме.Далее массив (зона 11) получает предварительную разгрузку, прочность массиваослабляется, что способствует его эффективному разрушению и последуюшей выдачепри обработке зоны 11. В период предварительного расслабления зоны 11 в нагнетательном 8 и отсасывающем 9 трубопроводах поддерживается постоянно установленный режим нагнетания и отсоса.После образования сбойки между скважинами 2 - 5 операции по переменному нагнетанию и отсосу продолжаются по той жесхеме. При этом в образовавшейся сбойкесоздается только между скважинами 2 - 5сквозной, реверсивный, всасывающе-нагнетательный поток. Этот поток создает режуще-размывающий эффект, так как постоянностремится принять прямолинейную форму20 между скважинами 5 и 2.Разрушаюшие свойства создаваемогопотока значительно возрастают при добавкев нагнетаемую гидросмесь поверхностноактивных вешеств и создания вибрации,В этом случае создается высоконапорныйвибрирующий агрессивный поток, которыйподобно режиму пиления за счет высокогонапора в нагнетающей скважине и противоположного отсоса в выдающей скважине,вибрации возникающих гидроимпульсныхударов и кавитации (при реверсах) разрушает массив ископаемого. При этом частотавибрации устанавливается не по показателям собственной частоты вибрации угольного массива, а на основании данных оптимизации: плотности пульпы в выдаваемомпотоке гидросистемы,Источники вибрации в этом случае могутустанавливаться непосредственно в реверсивном движущемся потоке за запорнымираспределителями рабочих скважин.В нагнетательный трубопровод 8 посто 40 янно подается под давлением 30 МПа вибрирующий с технологически оптимальнойдля этих условий частотой 200 Гц потокжидкости, причем плотность пульпы и частоту вибрации потока определяют перед периодом каждого реверса. При снижении плот 4 ности пульпы в трубопроводе 9 ниже технологического уровня содержания в ней угляскважину 2 отключают и включают скважину 3. Расслабляя массив в зоне 12, аналогично производят сбойку между скважинами 5 и 3. Отрабатывают зону 13 через сбойкупо зоне 12. Поскольку очередная смежнаяскважина 3 располагается не на направлении прямой, образованной сквозным потокоммежду предыдущими смежными скважинами 5 и 2, а сбойка производится по кратчайшему расстоянию, наиболее ослабленному в зоне 12, достигается максимальная производительность при отработке зонй 13, так как создаваемый поток между скважина1240900 Юи трневКорректор А ЗимПодписноеета СССРкрытийнаб., д. 4/5л Проектная 4 тель В. Дмерес Состави ред И. В аж 470 рствен зобрете - 35, Э, Г. сов ного комит ний и от Раушская Ужгород, уми 5 - 3 будет проходить по зоне 11 и зоне 12, извлекая полезное ископаемое в зоне 13 и как бы срезая массив в зоне 14. При этом создаваемый возвратно-поступательный (реверсивный), всасывающе-нагнетательный, сквозной, вибрирующий поток стремится и в конце процесса достигает прямолинейности между рабочими скважинами 5 - 3. После этого аналогично отключается скважина 5 и включается скважина 4 и после сбойки по зоне 14 отрабатывается зона 15 между рабочими скважинами 3 - 4. Далее взамен скважины 3 включается скважина 6 и после сбойки по зоне 16 отрабатывается зона 17 и т. д. При этом наибольший эффект достигается, когда включаемая очередная смежная скважина отстоит от плоскости, образованной двумя предыдущими смежными скважинами, на расстоянии гидроразрыва массива (для данных условий 50 м). Гидроразрыв массива во всех случаях происходит по кратчайшему расстоянию от этой плоскости до новой скважины независимо Редактор М. Келемеш Тех Заказ 3466/27 Тир ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, Ж филиал ППП Патенот ее расположения по отношению к предыдущим скважинам,По мере отработки угольного массивав пласте 1 сохраняется высокое (30 МПа)давление, что позволяет управлять поддержанием кровли и производить после отработки всего блока, например скважин 2 - 6,обрушение, закладку или плавное опусканиекровли по всему блоку, регулируют этот процесс срабатыванием давления в скважинах.10 При этом возможен переход и на другойпорядок отработки зон, в том числе перекрестный и групповой без остановки процес.са выемки угля. 15Устройство выполнено таким образом,что обсадные трубы, расположенные в скважинах, входят в массив 1 полезного ископаемого, при этом каждая из этих труб в отдельности соединяется одновременно с магистральным нагнетательным 8 и отсасывающим 9 трубопроводами посредством запорных элементов 10 и патрубков 7.