Способ добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием

(5)5 Е 21 В 43/28 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ Я О К ПАТЕ потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов. Трапециевидную зону разуплотнения вокруг фильтров скважин осуществляют проходкой горизонтальных щелей, которые формируют в виде эллипса, большими осями направленного в сторону смежных скважин в ряду. Проходку щелейосуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей щелями, в выработанное пространство. Закладку щелей осуществляют естественной сегрегацией фракций руды с сохранением в них крупных фракций руды или искусственным закладочным материалом (песком) в зависимости от крупности слагающих рудное тело фракций. 3 з. п. флы,2 ил. качку продуктивногоскважин,твора из откачных ется низкая эффективность его применения при разработке слабопроницаемых рудных прослоев, залегающих в толще хорошо проницаемых вмещающих пород, а также значительная остаточная кислотность, низкое содержание полезных компонентов в продуктивных растворах и большие потери полезных компонентов в недрах,Наиболее близким.к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ выщелачивания руд через скважины, включающий вскрытие продуктивного горизонта закачными и откачными скважинами, размещение в них гидродобычного оборудования, формироваГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское саидеВ 633320, кл. Е 21 ВАвторское свидеВ 1422901, кл. Е 21 43огоразведочный инстиникидзеЕ,Н, Щемерова Е,Н.Щемерова тельство СССР 43/28, 1977.тельство СССР В 43/28, 1988,(54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ(57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых способом ПВ. Цель - снижение Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке подземных выщелачиванием месторождений, представленных продуктивными горизонтами, сложенными слабо проницаемыми прослоями, залегающими в толще хорошо проницаемых вмещающих пород.Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщелачиванием в слабопроницаемых рудах, включающий формирование щелей путем размыва полезного ископаемого в границах продуктивного горизонта, закладку щелей фильтрующим материалом, оборудование скважин фильтрами с изоляцией от пустых пород установкой пакеров, подачу в эакачные скважины выщелачивающего реагента отедостатком указанного способа яв10 30 35 40 45 50 55 ние зоны разуплотнения проходкой вертикальных щелей трапециевидной формы с большим основанием у скважины. После проходки каждой щели из этого же гидромонитора осуществляют закладку ее фильтрующим материалом (песком), а после этого размывают и закладывают следующую щель. Производят оборудование скважин фильтрами с изоляцией от пустых пород установкой пакеров, подачу в эакачные скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора от откачных скважин.Укаэанный способ обладает существенным недостатком: он не позволяет сформировать хорошо подготовленный к выщелачиванию легкопроницаемый участок рудного тела, т,к. размыв очередной вертикальной щели требует очистки ствола скважины до нижнего основания щелей, при этом происходит вынос закладочного материала (песка), и в случае, если угол нижнего основания трапециевидной щели больше угла естественного окоса закладочного материала, то последний выносится полностью, а если меньше, то закладочный материал выносится частично.В результатепроисходит смыкание (схлопывание) стенок вертикальной щели под действием горного. давления, что вызывает резкое ухудшение фильтрационных свойств подготавливаемого участка (снижение проницаемости). В дальнейшем, когда на него подают рабочие растворы, последний не контактирует практически совсем с отрабатываемым массивом, что обуславливает недоизвлечение полезного компонента и его потери, повышение расхода выщелачивающих растворов и загрязнение окружающей среды.Целью изобретения является снижение потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов путем обеспечения поддержания . повышенной проницаемости выщелачиваемого участка рудного тела в течение всего времени его отработки.Поставленная цель достигается тем, что в способе добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающем вскрытие продуктивного горизонта откачными и эакачными скважинами, размещение в скважинах гидродобычного оборудования, формирование щелями эоны повышенной проницаемости, имеющей в сечении форму трапеции с большим основанием у скважин, закладку ее фильтруащим материалом, оборудование скважин фильтрами с изоляцией от вмещающих пород установкой пакеров, подачу в закачные скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора из откачных скважин, трапециевидную зону повышенной проницаемости образуют в виде зоны разуплотнения горизонтальными щелями, которые формируют в виде эллипса, большими основаниями направленного в сторону смежных скважин в ряду, их проходку осуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей полостями размыва в выработанное пространство,Мощность последовательно размываемых полостей (щелей) определяют из выра- жения 1,67ХопО 2 =п 11 - , м,а 1 ХУ где а 1 - мощность оставляемого (обрушаемого) слоя руды мХ чп - распределенная нагрузка оставляемого слоя руды на полость размыва,кН/м;. Ху - удельный вес выщелачиваемых Н э а допустимую высоту зоны. разуплотнения,при превышении которой происходит переуплотнение пород, определяют иэ выражения Нлк+ Ннк Х птяНразупл ъ м где Нлк - мощность зоны проработки пласта, м, НпластаНлк,Няк. - высота непосредственной кровли, м;гп 1 - мощность оставляемых прослоев взоне разуплотнения, м;Кр(1) = 1,7- 0,5 Г- эмпирический козф-.0,2фициент разрыхления глинистых пород;1 - время отработки рудного участка,В случае сложения отрабатываемогоучастка рудного тела крупными (более 1 мм)и мелкими (более 0,25 мм) фракциями Рудыосуществляют естественную закладку полостей (щелей) размыва сегрегаций фракцийруды с сохранением в них крупных фракцийруды, т. к, они сами выполняют роль закладки, а в случае сложения отрабатываемогоучастка рудного тела мелкими фракциямируды для предотвращения смыкания стенокщели осуществляют искусственную закладку щелей фильтрующим материалом (песком).Подача раствора реагента в выщелачивающий участок через трапециевидную зону разуплотнения горизонтальными щелями, в плане имеющих форму эллипса, большими осями направленных в сторону смежных скважин в ряду, позволяет снизить потери полезного компонента и расход выщелачивающих растворов, что повышает эффективность способа подземного выщелачивания в целом, т. к, именно такая форма. и расположение полостей размыва в плане позволя 1 от исключить воэможность формирования застойных зон в процессе выщелачивания за счет обеспечения одинаковой длины линий тока выщелачивающих растворов. Это ведет к более равномерной проработке рудного массива,В сечении щели, образующие зону разуплотнения рудного массива, располагают горизонтально. Это позволяет предотвратить вынос закладочного материала (песка) из щели, что приводит к смыканию(схлопыванию) стенок щели под действием горного давления и резкому ухудшению фильтрационных свойств подготавливаемого участка (снижению проницаемости),Из условия, что разуплотнение должно захватить рудный пласт и частично породы кровли для полной проработки рудной зоны, находимНраэупл.(Кр(т - 1) + Х гл 1= Нлк + Ннкгде Нраэупл, - допустимая высота зоны разупло;нения, при превышении которой происходит переуплотнение пород;Кр(1) = 1,7 - 0,31= - эмпирический ко 0,2зффициент разрыхления глинистых пород как функция времени;т - время отработки рудного участка, сут;в 1 - мощность оставляемых прослоев в зоне разуплотнения,м;Нлк, - мощность зоны проработки (пласта), м;Ннк - высота непосредственно кровли,ОткудаНлк + Ннк - Х п 11НраэуплКр (т)На фиг, 1 показана схема расположения трапециевидной зоны разуплотнения горизонтальными щелями, разрез; на фиг. 2 - схема расположения зон разуплотнения, план.Способ осуществляется следующим образом. На площади залежи намечают контурызакачных 1, откачных 2 скважин и будущейзоны разуплотнения горизонтальными щелями 4.5 Продуктивный горизонт 3 вскрываютзакачными 1 а, 16 и откачными 2 а, 26скважинами. Из этих скважин формируюттрапециевидную зону разуплотнения проходкой горизонтальных щелей 4 и обруше 10 нием каждого слоя пород 5, находящегосямежду выщележащей и нижележащей щелями 4.Для исключения возможности формирования застойных эон горизонтальным поло 15 стям размыва 4, образующим зонуразуплотнения выщелачиваемого участка, вплане придают форму эллипсов, большимиосями направленных в сторону смежныхскважин в ряду, образуемых при размывепород естественным образом путем снижения скорости поворота гидромонитора ГДАпри приближении к оси, связывающей одноименные скважины в ряду.Такал форма зоны разуплотнения выще 25 лачиваемого участка в плане обеспечиваетодинаковых длину линий тока выщелачивающих растворов, что ведет в более равномерной проработке массива рудвыщелачивающими растворами, сокращению застойных зон и потерь компонента внедрах.Мощность последовательно размываемых щелей 4 устанавливают в зависимостиот мощности оставляемых слоев руды 5, распределенной нагрузки оставляемого слояруды 5 на щель 4, удельного веса выщелачиваемых руд, а допустимую высоту зоны разуплотнения определяют в зависимости отсуммарной мощности оставляемых прослоев ь в зоне разуплотнения и коэффициента разрыхления глинистых пород,Горизонтальные щели 4, образующиезону разуплотнения, закладывают естественной сегрегацией фракций руды, с сохранением в них крупных + 10-15 мм)фракций в случае сложения отрабаты, ваемого участка рудного тела крупными(+ 10-15 мм) и мелкими (менее 0,25 мм)фракциями руды, а в случае отсутствиякрупных + 10-15 мм) фракций руды щели 4закладывают исКусственно хорошо фильтрующим материалом (песком,Между верхней и нижней границами зоны разуплотнения устанавливают фильтр 7с пакерами 8 в нижней и верхней частяхрудного прослоя, изолирующими его от вмещающих пород б,После зтога приступают к процессу подземного выщелачивания, 1777621Выщелачивающий реагент под избыточным давлением, созданным у закачных скважин 1, проникает через проницаемую закладку щелей 4 в трапециевидную зону разуплотнения и движется к зонам раэуп лотнения у откачных скважин 2, частично по рудному массиву 3, а частично через рудный массив с выходом в хорошо проницаемые породы 6 с возвращением в рудный массив 3 на зону разуплотнения у откачных сква жин 2, за счет созданной воронки депрессии, обеспечивая равномерную и полную проработку рудных прослоев 3.Применение предлагаемого изобретения позволит повысить эффективность спо соба подземного выщелачивания при отработке слабопроницаемых руд, залегающих в толще хорошо проницаемых вмещающих пород.20Формула изобретения1. Способ добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающии вскрытие продуктивного горизонта закачными и откачными скважинами, размеще ние в скважинах гидродобычн ого оборудования, формирование щелями зоны повышенной, проницаемости, имеющей в сечении Форму трапеции с большим основанием у скважины, закладку ее Фильтрующим 30 материалом, оборудование скважин. Фильтрами с изоляцией от вмещающих пород установкой пакеров, подачу в закачные скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора и откачных 35 скважин, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов путем обеспечения поддержания повышенной проницаемости выщелачивае мого участка рудного тела в течение всего времени его отработки, трапециевидную зону повышенной проницаемости образуют в виде зоны разуплотнения горизонтальными щелями, которые формируют в виде эллип сов, большими осями направленного в сторону смежных скважин в ряду, причем их проходку осуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоягде а - мощность оставляемого (обрушаемого) слоя руды, м;Х Ол - распределенная нагрузка оставляемого слоя руды на полость размыва, кНм;Ху - удельный вес выщелачиваемых руд, кН/м,а допустимую высоту зоны разуплотнения, при превышении которой происходит пере- уплотнение пород, определяют из выражения: Нлк + Ннк Ха 1Нразупл,м,где Нлк. - мощность зоны проработки (пласта), м;Нн, - высота непосредственной кровли, м;а - мощность оставляемых прослоев в зоне разуплотнения, м;Кр(т) = 1,7 - 0,3т 0,2 - эмпирический коэффициент разрыхления глинистых пород;1 - время отработки рудного участка, сут.3, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в случае сложения отрабатываемого участка рудного тела крупными (+10-15 мм) и мелкими (менее 0,25 мм) Фракциями руды осуществляют естественную закладку щелей сегрегацией Фракций руды с сохранением в них крупных фракции руды, выполняющих роль закладки4, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в случае сложения отрабатываемого участка рудного тела мелкими (менее 0,25 мм) Фракциями руды осуществляют искусственную закладку щелей Фильтрующим материалом (песком). пород, находящегося между вышележащей и нижележащей полостями размыва в выработанное пространство.2. Способ по п,1, отл ич а ю щи йс я тем, что мощность последовательно размываемых щелей определяют из выраженья1777621 пяа Сгп оставитель И.Найденкоехред М,Моргентал Коррек,Керецма едакто узне роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 4132 Тир НИИПИ Государственного113035, М Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССква, Ж, Раушская наб., 4/5