Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 746115 Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик 61) Дополнительное к22) Заявлено 07.09.76присоединением заявк23) Приоритет -(21) 2398180(22 Е 21 С 450 Гооудирствеииый комите СССР ио делам изобретений и открытий(088.8) убликовано 07 та опубликова Бюллетеньписания 17.07.80 В(72) Авторы изобретеии И. Бабичев оитор, Э. И. ЧернеА. Н. Мухин ысое Трудового Красного Знамени геол титут им. Серго Орджоникидз зведочныи(54) СПОСОБ СКВАЖИННОй ГИСКОПАЕМЫХ И УСТРОЛСТВО11,Ц 9111 зЬЛ 33 Известен также способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта добычной скважиной, установку в ней гидромониторного и подъемного агрегатов, созданию внизу пласта пульпоприемной камерь 1, имеющей наклонное днище путем гидроразмыва и гидротранспорта горной массы и последующую отработку добычной камеры.Подготовку днища согласно этому способу осуществляют из скважины, выполняя о его в виде усеченного конуса с углом наклона образующей в 45 - 60, после чего начинают размыв горной массы снизу вверх с гидротранспортом пульпы на поверхность.Камеру отрабатывают до кровли месторождения, после чего смывают оставшуюся на зповерхности днища отбитую горную массу.Способ осуществляют устройством, содержащим напорные трубопроводы для подачи воды или воздуха, гидромониторный и подъемный агрегаты, установленные в сквао жине 21.Эффективное применение этого способавозможно при условии свободного размыва вмещающих руд и сравнительно однородного гранулометрического состава их. СодерИзобретжинной гиднено при рных месторруемыми вмустойчивымвременноевыработанн способ т быть ных и одно д ами, с ющим рхности ение относится кродобычи и можеазработке россыпождений со свобещающими породно обеспечиваобнажение повеым пространством м сква- приме- осадоч- сперги- слабо- кратко- камер Известен способ скважинной гидродобычи, предусматривающий бурение скважин из полевой подземной выработки, пройденной под россыпью, и добычу мелкозернистой плывунистой металлосодержащей горной массы через пробуренные скважины с дальнейшим гидротранспортом пульпы по полевой выработке 1,Недостатком такого способа является то, что область его применения весьма ограничена, поскольку месторождения с однородной мелКозернистой горной массой, содержащей металл, равномерно распределенный по толщине продуктивного пласта, уникальны, а размеры частиц металла - не более той критической массы, которая позволяет путем сил сцепления удерживать их во взвешенном состоянии. 71) Заявитель Московский о ДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ6115 1 о 1 эо гэ эо ээ 40 743жанне же даже небольшого количества крупнообломочных пород и валунов практически исключает эту возможность из-за скопления этих фракций в зоне всасывания гидротранспортного устройства, что вначале снижает производительность и экономичностьспособа, а затем, при достаточном скоплении валунов, гидротранспорт полезного ископаемого прекращается. Скопление валунови крупнообломочных пород также приводитк прихвату добычного оборудования вскважине и частичному или полному выходу его из строя.Кроме того, самотечное гидротранспортирование на днище приводит к эрозии последнего и в результате этого тяжелые частицы металла осаждаются в образовавшихся эрознонных полостях, что в значительной степени влияет на увеличение потерь.Цель изобретения - увеличение эффективности добычи полезного ископаемого путем снижения энергетических затрат по гидротранспорту пульпы и увеличение полнотывыемки путем уменьшения потерь в плотикероссыпи.Это достигается тем, что из пульпоприемной камеры выполняют кольцевую 1 цель, вкоторой возводят искусственное днище иподают рабочий агент, например воду иливоздух, для образования на транспортнойповерхности днища псевдоожиженного слоя,Устройство для осуществления способаскважинной гидродобычи полезных ископаемых снабжено дополнительными трубопроводами и эластичным .сосудом кольцевойформы, внутри которого выполнены отсекии радиальные и восходящие каналы, соединенные посредством распределительнойголовки с напорными трубопроводами дляподачи твердеющего материала и рабочегоагента.На фнг, 1 изображено устройство дляосуществления предлагаемого способа, впериод проведения подготовительных работ;на фиг. 2 - то же, в период ведения добычных работ, вертикальный разрез; нафиг. 3 - разрез А - А фиг. 2; на фиг. 4 - .Распределительная головка, вид в плане;на фиг. 5 - то же,разрез,Устройство содержит гидромониторныенасадки 1, высоконапорный трубопровод 2для подачи псевдоожижителя, высоконапорный трубопровод 3 для подачи твердеющеймассы, кольцевой коллектор (искусственноеднище) 4, бандаж 5, распределительную головку 6, радиальные каналы 7 для подачипсевдоожижителя, восходящие каналы 8,перфорированный став 9, съемную крышку10 с отверстиями 11, распределительный канал 12 для подачи твердеющей массы, распределительный канал 13 кольцевого коллектора для подачи псевдоожи жителя ишлицы 14 свободноразъемного затвора 14.Подготовительные работы для осуществления способа скважинной гидродобычи, осуществляют следующим образом,4В предварительно пробуренную скважину 15 с перебуром опускают рабочий орган с прикрепленным посредством съемной крышки 10 с отверстиями 11 кольцевым коллектором 4, поддерживаемым в собранном виде бандажем 5. В кольцевой полости 16 размещают кольцевой коллектор (искусственное днище) 4. Подъемом става вверх на уровень выхода кольцевого коллектора 4 в полость 16 через высоконапорный трубопровод 2 подают под давлением 1 - 2 атм воздух или воду, бандаж 5 размыкается и кольцевой коллектор 4, выполненный из тонкой прорезиненной ткани с радиальными и восходящими каналами, занимает свободное пространство в кольцевой полости 16. Затем через высоконапорный трубопровод 3 нагнетают твердеющую массу 17, которая, проходя через отверстия 11 и канал 12 в распределительной головке 6, занимает свободное пространство между радиальными каналами 7 и восходящими каналами 8 внутри оболочки кольцевого коллектора 4, Одновременно с подачей твердеющей массы 17, которая может быть представлена в виде мелкодисперсного полимербетона или дешевых синтетических смол; по высоконапорному трубопроводу 2, соединенному через крышку с отверстиями посредством каналов 13 с радиальными каналами 7 и восходящими каналами 8, подают под давлением, превышающим давление нагнетаемой твердеющей массы 17, сжатый воздух (газ) или воду. После того, как пространство внутри кольцевого коллектора 4 полностью заполнится твердеющей массой 17 и затвердеет, получается искусственное днище, а сформированные каналы 7 и 8 служат в дальнейшем для подачи псевдоожижителя. Устройство работает следующим образом, В предварительно пробуренной скважине 15 с перебуром размещают добычное устройство так, чтобы кольцевой коллектор 4 находился ниже плотика россыпи и насадками 1 вымывают кольцевую полость (щель) 16 высотой от 150 до 300 мм. После выполнения кольцевой полости 16 зачищают плотик россыпи высокона пори ыми струями с повышенным расходом воды. Осуществив зачистку плотика в кольцевой полости 16, размещают кольцевой коллектор 4 следующим образом. Приподняв высоконапорный став вверх так, чтобы кольцевой коллектор 4 оказался на уровне кольцевой полости 16, по высоконапорному трубопроводу 2 для подачи псевдоожижителя подают воду или сжатый воздух под давлением 1 - 2 атм, бандаж 5 размыкается, и кольцевой коллектор 4, выполненный в виде сосуда пере-. менной емкости с радиальными каналами 7 и восходящими каналами 8 из легкой прорезиненной ткани, расправляется и занимает положение, показанное на фиг. 2. Затем по высоконапорному трубопроводу 3 нагнетают твердеющий материал 17. Этим материаломможет быть или мелкодисперсный полимер- бетон или дешевые эпоксидные смолы. Одновременно с подачей твердеющего материала по высоконапорному трубопроводу 2 нагнетают сжатый воздух с давлением, превышающим давление в трубопроводе 3. Твердеющий материал заполняет пространство между радиальными 7 и восходящими 8 каналами в кольцевом коллекторе 4, и после затвердевания образуется искусственное днище. Диаметр днища может быть 10 от 4 - 5 до 1215 м и в основцом зависит от горно-геологических условий. Высота днища 100- 50 мм, угол наклона днища 4 - 8. Госле того, как искусственное днище готово, ведут добычные работы. Отбивают пески гидромоциторными насадками 1 ца кольцевой коллектор (искусственное днище) 4 ц при помощи гидроподъемцого устройства пульпу поднимают на поверхность. Одновременно с процессом размыва осуществляют подачу воды или воздуха под 20 давлением через высоконапорный трубопровод 2 в кольцевой коллектор 4. Вода или воздух под давлением проходит через радиальные каналы 7, выходит через восходящие каналы 8 и создает на поверхности кольцевого коллектора (искусственного днища) 4 водяную или воздушную подушку (псевдоожижеццый слой), что способствует улучшению транспортного режима частиц твердого и позволяет практически всю продуктивную часть горной массы доставить зо к всасывающему устройству, Крупнообломочные куски породы и валуны при этом остаются в зоне падения их и поэтому не скапливаются у всасывающего рабочего органа.Закончив обработку камеры, производят демонтаж днища. Для этого рабочий орган поворотом высокоцапорного става, жестко соединенного посредством высоконапорных трубопроводов 2 и 3 со съемной крышкой 10, которая, в свою очередь, посредством шлицев 14 соединена с распределительной головкой 6, выводят из зацепления с кольцевым коллектором (искусственным днищем) 4 и поднимают рабочий орган на поверхность.45Таки;,; образом, технологический цикл добычи через одну скважину завершается.Экономическая эффективность данного способа скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройства для его осуществления слагается из ряда факторов, основными из которых являются: полнота выемки и снижение потерь полезного ископаемого за счет улучшения омываемости крупных фракций, представленных обломочными породами и валунами; 35 снижение энергетических затрат, так как режим гидротранспорта позволяет без использования высоконапорной воды из гидромоциторных насадок транспортировать извлекаемые пески (руду) к всасывающему устройству;повышается надежность работы устройства за счет того, что выпадение валунов и крупнообломочных пород приурочено к зоне их залегания и нет эффекта накапливания в приемной камере добычного устройства;потери полезного ископаемого, приуроченные к плотику (днищу) фактически отсутствуют, так как поверхность искусственного днища не подвергается эрозионному разрушению от гидротранспорта пульпы внутри камеры.Формула изобретения1. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта добычной скважиной, установку в ней пдромониторногои подъемного агрегатов, созданию внизупласта пульпоприемной камеры, имеющейнаклонное днище путем гидроразмыва игидротранспорта горной массы и последующую отработкудобычной камеры, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности добычи полезного ископаемого путем снижения энергетических затрат по гидротранспорту пульпы и увеличения полнотывыемки путем уменьшения потерь в плотикероссыпи, из пульпоприемной камеры выполняют кольцевую щель, в которой юзводятискусственное днище и подают рабочийагент, например воду или воздух, для образования на транспортной поверхности днища псевдоожиженного слоя.2. Устройство для осуществления способаскважинной гидродобычп полезных ископа.емых по п. 1, включакццее напорные трубопроводы для подачи воды или воздуха, цдромониторный и подъемный агрегаты, хновленные в скважине, отличаюшееся ем.что устройство снабжено дополнительнымитрубопроводами и эластичным сосудом к:хзьцевой формы, внутри которого вьшо,шсцыотсеки и радиальные и восходящие каналы.соединенные посредством распределительцоиголовки с напорными трубопроводами дляподачи твердеющего материала,и рабочегоагента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Аренс В. Ж. Геотехцологические методы добычи полезных ископаемых, М.,Недра),1975, с. 228 - 242.2. Патент США3 55177, кл. 175 - 67,опублик. 1964 (прототип).746115 Фиг Фиг.5 Т едактор С, Тит аказ 3914/24 мчик НИИПИ Государпо делам изо 35, Москва, Ж ППП Патент 13 Филиалоставитель Э. Рудневааж К. Шуфрич Корректор Маж 626 Подписноественного комитета СССРбретений и открытий- 35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4