Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Е ИЗО ц"Р ВИД У. ТОРСКО ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1157233, кл. Е 21 С 41/00, 1983.Патент США В 4496191, кл. 299 /4/,1982,(54) СПОСОБ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИМЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ(57) Изобретение относится к горной про-.мышленности, в частности к гидравлическим способам разработки неглубокихместорождений россыпей. Цель изобретения - повышение интенсивности отработкии снижение затрат на разработку при сниИзобретение 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, фасфоритоносных 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 жении 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. Гидроразмывпород 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 гидро- смеси струей воды из скважинных гидромониторов в дренажную траншею с формированием в ней единого транспортного потока. 2 з.п, ф-лы, 2 ил. обогащение, Гидрораэмыв полезных иско- Я паемых производят дождевальными уста- ф, новками. 00К недостаткам способа относятся увеличение затрат на вскрытие месторождения за счет большого обьема извлекаемых при с, проходке дренажных траншей пустых гор- ф ных.пород; повышенные затраты на гидро-, ф добычу за счет необходимости увеличения расхода воды для гидроразрушения полезных ископаемых до)кдевальными установками и, соответственно, большой расход электроэнергии; значительные потери полезных ископаемых при добыче ввиду низкой работоспособности потоков воды пригидроразмыве, формируемых дождевальными установками.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых, включающий отработку по простиранию в пределах проектного контура участками, проходку траншей с поверхности, бурение скважин в массив, гидрораэмыв пород гидродобычными агрегатами с образованием камер, выгон гидросмеси из скважин и транспортирование потока гидросмеси. По данному способу траншею сооружают с поверхности, дополнительно могут быть пройдены подземные горные выработки, а из них бурят горизонтальные или наклонные скважины.Недостатки способа заключаются в следующем: повышенные затраты на вскрытие месторождения и добычу полезных ископаемых за счет значительного объема подготовительных и нарезных выработок; низкое извлечение полезных ископаемых ввиду повышенных потерь и разубоживания как за счет необходимости формирования поддерживающих устойчивость выработок рудных целиков, так и за счет потерь при гидротранспортировании полезных ископаемых по горизонтальным скважинам; увеличение затрат на добычу при разработке негориэонтально 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,добычи 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, гидрораэмыв 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 участ 5 10 ка 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 полезныхископаемых из траншеи производят вкрестпростирания месторождения сплошным забоем на расстояние от продольной оси тран 15 шеи, равное величине кратковременногоустойчивого пролета кровли месторождения,Проходка дренажной траншеи с уклоном по простиранию в центре каждого уча 20 стка почвы залежи позволяет снизитьзатраты на вскрытие и добычу полезных.ископаемых путем уменьшения объема открытых вскрышных работ и затрат времени наподготовку месторождения.25 Бурение скважин с поверхности по проектному контуру участка ниже почвы позволяет уменьшить затраты на вскрытие идобычу путем многократного использования скважин для отработки как минимум30 двух соседних, смежных участков, а такжеснизить потери полезных ископаемых в недрах за счет гидроразмыва до сбойки соседних в ряду скважин, т,е. свести к минимуму,межскважинные целики или вообще отраба 35 тывать без них,Сбойка траншеи с камерой с выгонкойгидроСмеси в дренажную траншею с формированием в ней единого транспортногопотока позволяет вести отработку место 40 рождения по схеме "попутного" забоя странспортировкой отбитых струей воды полезных ископаемых также струей воды, чтозначительно снижает энергозатраты на гидроразмыв и потери полезных ископаемых45 на почве.Расстояние между скважинами, равноедвум максимальным радиусам гидроразмыва полезных ископаемых, обеспечивает рациональное размещение скважин в плане50 месторождения, с точки зрения достижениямаксимального извлечения полезных ископаемых,Гидроразмыв полезных ископаемых изтраншей вкрест простирания. месторожде 55 ния сплошным забоем на расстояние отпродольной оси траншеи, равное величинекратковоеменно устойчивого пролета породкровли месторождения, позволяет снизитьпотери, так как заходки, сформированныегидрораэмывом из траншеи по сплошнойбоковой границе каждогоучастка, обладают из скважин 5 камер 6 размывают гидромоустойчивостьюдосбойки ихсо скважинами. нитором 8, установленным в траншеи 3 иЭтому же способствует одновременный с перемещаемым вдоль ее продольной оси,гидроразмывом подъем гидросмеси по заходки 9 вкрестпростиранияместорождескважинам на первом этапе отработки до 5 ния 1 сплошным забоем. Причем размыв засбойки скважин с траншеей. ходок 9 ведут на расстоянии не болееНа фиг. 1 представлена принципиаль- кратковременноустойчивогопролета породная схема реализации способа, вертикаль- кровли месторождения 1. Гидросмесь, полный разрез; на фиг,2 - тоже, разрезА-Априучаемую в камерах 6 гидроразмывом изгидроразмыве из скважин и траншей. 10 скважин 5 до сбойки их с траншеей 3, трансМесторождение 1 разделяют на участки портируют самотеком к скважинам 5 и под 2 и в середине каждо.о участка вскрывают нимают по ним на поверхность дляместорождение дренажной траншеей 3, дальнейшего обогащения,пройденной по простиранию месторожде-Пример конкретного выполнения спония и в его почве 4. Скважины 5 бурят с 15 соба. Россыпное месторождение редкихповерхности ниже почвы 4 месторождения металлов залегает в виде пласта песчано 1 по проектному контуру каждого участка 2 глинистых пород на глубине до 50 м и имеетна расстоянии друг от друга, равном дву- мощность 1,5-3 м. Месторождение по прократному максимальному радиусу размыва. стиранию составляет 800 м, а по падению -Гидроразмыв камерами 6 полезных ис 200 м, Месторождение в плане разделено накопаемых производят из скважин 5 с выгон участков 100 х 100 м каждый и посерединекой гидросмеси в траншею 3,каждого участка по его .простиранию и вВ смежных отрабатываемому участку 2 почве месторождения пройдена дренажнаяучастках также проходят траншеи 7, Одно- траншея на глубину 50 м экскаватором, привременно с гидроразмывом камер 6 из сква чем откосы траншеи имеют угол наклона,жин 5 гидромонитором 8, установленным вравный углу сцепления пород кровли местодренажной траншее 3, производят гидро- рождения 40-45 ).размыв пород иэ дренажной траншеи 3 за- Скважины бурят станками 1 БАВходками 9 параллельно ее поодольной оси, (УРБ-ЗАМ) по внешнему контуру каждого. а также вкрест простирания месторождения 30 участка вертикально, ниже почвы рудного1 сплошным забоем, пласта на 1,5-2 м для создания приемногоПоследовательность технологических зумпфа, Всего на каждом участке пробуреноопераций по предлагаемому способу следу скважин, которые обсажены трубами диющая, аметром 21.9 мм. В скважины монтируются сМесторождение 1 по его плану разделя буровых установок скважинные гидродоют на участки 2 и каждый участок вскрывают бычные снаряды (СГС) диаметром 168 мм,дренажными траншеями 3 и 7, которые про- Скважинным гидромонитором СГС по схемеходят экскаватором или с помощью БВР,с снизу - вверх размывают рудный пласт. Доповерхности с уклоном по простиранию и в сбойки камер с траншеей гидросмесь стекацентре каждого участка до почвы 4 залежи. 40 ет самотеком к зумпфу скважин, поднимаетОдновременнобурятвертикальныескважи- ся СГС на поверхность и поступает наны 5 ниже почвы месторождения 1 по про- обогащение (гидроциклонирование, осажектному контуру участка 2 ниже почвы, дение), После сбойки гидросмесь выгоняетВ скважины 5 монтируют и опускают ся струей гидромониторов в траншею. гдегидродобычные снаряды не показаны) и их 45 формируют единый транспортный поток,скважинными гидромониторами проиэво- который направляется на обогащение.дят гидроразмыв камерами 6 и струей ги 4- При начальном давлении воды, создава-.ромонитора выгоняют отбитые полезные емом насосом, 9 - 10 МПа радиус гидроразископаемые в виде гидросмеси 10 в тран- мыва пород рудного пласта составляетшею 3 для формирования в ней единого 50 12 - 15 м,транспортного потока. Скважины 5 в плане После проходки траншеи, выемки иэместорождения 1 по контурам каждого уча-,нее породы и руды, которая также направстка 2 бурят на расстоянии друг от друга, ляется на узел обогащения, внейустанавлиравномдвумямаксимальнымрадиусамг- вают гидромонитор и производят имрораэмыва. Добытый объем полезных иско гидроразмыв сплошным забоем рудногопаемых из траншей 3, 7 направляют на пласта при продольном перемещениипервичное обогащение(гидроциклонирова- гидромонитора вдоль оси траншеи и форниеосаждение) вместе с гидросмесью, вы- мируют эаходки вкрест простирания местогоняемой из камер 6, Для ускорения рождения на расстояние 7-8 м от осиотработки одновременно с гидрораэмывом траншеи (величина кратковременно устойРжах Апах чивого 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 тч 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 и ри его. разработке; уменьшение потерь полезных ископаемых эа 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 эколого-экономические 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 гидродобычны ми агрегатами с образованием камер, выгонгидросмеси из скважины и транспортирование потока гидросмеси, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения интенсивности отработки и снижения затрат 10 на разработку при снижении потерь и разубоживания полезного ископаемого, траншею проходят с уклоном по простиранию в центре каждого участка до почвы залежи, скважины бурят с поверхности по проектно му контуру участка ниже почвы, производятодновременный гидроразмыв пород участка из траншеи и скважины, сбивают траншею с камерой, а транспортирование породы, размытой из траншеи, производят 20 самотеком с одновременной выгонкой гидросмеси из камер в траншею с формированием в ней единого потока. 2. Способ пои. 1, отл и ча ю щий с я 25 тем, что скважины бурят одна от другой нарасстоянии, равном двукратному максимальному радиусу действия гидродобычного агрегата,30 .3, Способ по пп,1.2, отл и ча ю щи йс я тем, что гидрораэмыв полезных ископаемых из траншеи производят вкрест простирания месторождения сплошным забоем на расстоянии от продольной оси траншеи, 35 равном величине кратковременно устойчивого пролета пород кровли месторождения.1742481 Составитель В.Скуб Техред М,Моргента Цип едактор О.Стени орректо Заказ 2269 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Б