Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ii 746115

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.09.76 (21) 2398180I22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 С 45)00

Гооударстееиный комитет

СССР (53) УДК 622.364 (088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.80 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Сысоев, P. В. Кройтор, Э. И. Черней, Н. И. Бабичев и А. Н. Мухин (71) Заявител Московский оРдена ТРУдового КРасного Знамени геологоРазведочный институт им. Серго Орджоникидзе (54) СПОСОБ СКВАЖИННОй ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ И УСТРОЛСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

44ÄÄ 11,1з Ь ЛЯ

Изобретение относится к способам скважинной гидродобычи и может быть применено при разработке россыпных и осадочных месторождений со свободно диспергируемыми вмещающими породами, со слабоустойчивым, но обеспечивающим кратковременное обнажение поверхности камер выработанным пространством.

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.

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., имеющей наклонное днище путем гидроразмыва и гидротранспорта горной массы и последующую отработку добычной камеры.

Подготовку днища согласно этому способу осуществляют из скважины, выполняя

1о 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 месторож1з дения, после чего смывают оставшуюся на поверхности днища отбитую горную массу.

Способ осуществляют устройством, содержащим напорные трубопроводы для подачи воды или воздуха, гидромониторный и подъемный агрегаты, установленные в сква2о жине (2) .

Эффективное применение этого способа возможно при условии свободного размыва вмещающих руд и сравнительно однородного гранулометрического состава их. Содер6115 î

1$

3О

2S

40

46

3О

74

3 жанне 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 экономичность способа, а затем, при достаточном скоплении валунов, гидротранспорт полезного ископаемого прекращается. Скопление валунов и крупнообломочных пород также приводит к прихвату добычного оборудования в скважине 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 полноты выемки путем уменьшения потерь в плотике россыпи.

Это достигается тем, что из пульпоприемной камеры выполняют кольцевую щель, в которой возводят искусственное дни ще и подают рабочий агент, например воду или воздух, для образования на транспортной поверхности днища псевдоожиженного слоя.

Устройство для осуществления способа скважинной гидродобычи полезных ископаемых снабжено дополнительными трубопроводами и эластичным сосудом кольцевой формы, внутри которого выполнены отсеки и радиальные и восходящие каналы, соединенные посредством распределительной головки с напорными трубопроводами для подачи твердеющего материала и рабочего агента.

На фнг, 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа, в период проведения подготовительных работ; на фиг. 2 — то же, в период ведения добычных работ, вертикальный разрез; на фиг. 3 — разрез А — А фиг. 2; на фиг. 4-Распределительная головка, вид в плане; на фиг. 5 — то же, разрез.

Устройство содержит гидромониторные насадки 1, высоконапорный трубопровод 2 для подачи псевдоожижителя, высоконапорный трубопровод 3 для подачи твердеющей массы, кольцевой коллектор (искусственное днище) 4, бандаж 5, распределительную головку 6, радиальные каналы 7 для подачи псевдоожижителя, восходящие каналы 8, перфорированный став 9, съемную крышку

10 с отверстиями 11, распределительный канал 12 для подачи твердеющей массы, распределительный канал 13 кольцевого коллектора для подачи псевдоожи жителя и шлицы 14 свободноразъемного затвора 14.

Подготовительные работы для осуществления способа скважинной гидродобычи . осуществляют следующим образом.

В 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 материалом

7461!5 может быть или мелкодисперсный полимербетон 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 12--15 м и в основном зависит от горно-геологических условий. Высота днища 100-- 50 мм, угол наклона днища

4 — 8 . Г1осле того, как искусственное днище готово, ведут добычные работы. Отбивают пески гидромониторными насадками

1 Hd кольцевой коллектор (искусственное днище) 4 и при помощи гидроподъемного устройства пульпу поднимают на поверхность.

Одновременно с процессом размыва oc) ществляют подачу воды или воздуха под о 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 (псевдоожиженный слой), что способствует улучшению транспортного режима частиц твердого и позволяет практически всю продуктивную часть горной массы доставить зр 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 высоконапорного 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.

43

Таки.;; 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; SS снижение энергетических затрат, так как режим гидротранспорта позволяет без использования BblcOKOHBIIOpHQH воды из гидромониторных 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 изобретения

1. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта добычной скважиной, установку в ней п дромониторного и подъемного агрегатов, созданию внизу пласта пульпоприемной камеры, имеющей наклонное днигце путем гидроразмыва и гидротранспорта горной массы и последующую отработку добычной камеры, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности добычи полезного ископаемого путем снижения энергетических затрат по гидротранспорту пульпы и увеличения полноты выемки путем уменьшения потерь в плотике россыпи, из пульпоприемной камеры выполняют кольцевую щель, в которой юзводят искусственное днище и подают рабочий агент, например воду или воздух, для образования на транспортной поверхности днища псевдоожиженного слоя.

2. Устройство для осуществления способа скважинной гидродобычп полезных ископаемых по п. 1, включакицее напорные трубопроводы для подачи воды или воздуха, ид ромониторный и подъемный агрегаты, х » новленные в скважине, отличаюшееся ем. что устройство снабжено дополните.п.ными трубопроводами и эластичным сосудом к, льцевой формы, внутри которого вьшо, цц ны отсеки и радиальные и восходящие каналы. соединенные посредством распределительнои головки с напорными трубопроводами для подачи твердеющего материала,и рабочего агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аренс В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М.,«Недра>), 1975, с. 228 — 242.

2. Патент США № 3!55177, кл. 175 — 67, опублик. 1964 (прототип).

Фиг.4

Фиг.5

Составитель Э. Руднева

Редактор С. Титова Тираж К. Шуфрич Корректор М. Демчик

Заказ 3914/24 Тираж 626 Подписное

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4