Способ дезинтеграции рудного массива и формирования добычных камер при скважинной гидродобыче

© А.Г. Балашов, В.П. Петриченко, В.И. Стрельцов, 2012

УДК 622.234.5

А.Г. Балашов, В.П. Петриченко, В.И. Стрельцов

СПОСОБ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ РУДНОГО МАССИВА И ФОРМИРОВАНИЯ ДОБЫЧНЫХ КАМЕР ПРИ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧЕ

Описаны опытно-экспериментальные работы по внедрению способа скважинной гидродобычи для выемки руды на примере Белгородской горнодобывающей компании. Ключевые слова: обводненность месторождения, полурыхлые руды, эрлифтного подъема.

Технические решения, применяемые при опытно-экспериментальных и опытно-методических работах на железорудных месторождениях при добычи руды способом скважинной гидродобычи (СГД), апробированные на Шемраевском, Гостищев-ском и Большетроицком рудниках Белгородского железорудного региона КМА [1], показали, что для эффективного технико-экономического и экологического освоения залежей богатых железных руд, отработка которых практически трудно осуществима карьерами и шахтами, необходимо выполнить комплекс экспериментальных и опытных работ.

Горногеологические условия залегания руд:

• глубина залегания 500—800 м;

• обводненность месторождений, характеризуемая наличием до 10 водоносных горизонтов при статическом уровне до 50 м от поверхности;

• наличие в налегающей 500 м толще комплекса неустойчивых горных пород;

• слабая прочность рудной толщи, 60 % которой составляет до 0—3 МПа.

Эти условия определяют безаль-тернативность применения СГД для разработки богатых руд, запасы которых на КМА оцениваются 60,0 млрд т. [2, 3].

Достигнутые показатели опытно-экспериментального внедрения СГД Белгородской горнодобывающей компанией позволяют оценивать их как положительные результаты разработки первого этапа создания промышленной технологии гидродобычи этих руд (рис. 1—3).

Рис. 1. Общий вид поверхностной части рудника СГД

Рис. 2. Складирование рудной массы в пульпоприёмники

Рис. 3. Склад готовой товарной руды

В основном (обобщенно) залежи богатых руд представлены послойным чередованием 3—8 слоев полускальных, скальных, полурыхлых и рыхлых разностей, залегающих под углом 200700, каждый из которых имеет мощность от 15 м до 30 м.

Для создания эффективного способа СГД необходимо решение остро стоящих проблем дезинтеграции руд (стсж=2—3 МПа) и формирования добычных камер с заданными параметрами и объемом рудной массы пригодной для ее эрлифтного подъема. Потенциально приемлемые для СГД являются рыхлые и полурыхлые руды. При этом, если для руд с стсж < 1 МПа не требуется предварительная их дезинтеграция, то для руд с стсж < 2— 3 МПа необходимо применение ряда технических решений по их разуплотнению и подвижке к всасывающей части пульпоподъемной колонны. Опробованный способ пневмогидроим-пульсного воздействия (гидроудар, депрессионный способ) на рудный массив оказался малоэффективен во времени в конкретной скважине.

Техническим решением по нашему мнению может быть способ, основанный на использовании системы наклонных скважин, для создания в рудной толще дезинтегрированного рудного массива, разновидностью которо-

го может быть способ, заключающийся в предварительном создании компенсационных пространств [4], образуемых в процессе проходки наклонных скважин (рис. 4). Угол кривизны наклонных скважин задается максимальным, чтобы их отклонения были максимальными от оси скважины.

Разуплотнение рудной залежи происходит за счет реализации горного давления на стенках наклонных скважин и других методов воздействия на массив через скважины. Снижение устойчивости руд к разрушению (их дезинтеграция) находится в прямой зависимости от уменьшения расстояния между забоями наклонных скважин.

При мощности пласта рыхлых руд 20 м расстояние между забоями скважин в плане — до 3,6 м, по высоте — 2,6 м. Количество наклонных ответвлений зависит от мощности пласта руд и их прочности.

Бурение скважин с одновременным подъемом выбуренной руды осуществляется снарядом ГДС-2 [6], оснащенным серийно выпускаемым буровым винтовым гидродвигателем, присоединенным к буровой колонне. Скорость бурения рассчитывается с учетом задаваемой кривизны наклонных скважин, компоновки забойной части, вращающего момента и длины ступеней ротора двигателя.

Рис. 4. Сечение зоны рудной залежи, разбуриваемой наклонными скважинами: 1 — ствол добычной скважины; 2 — сооружаемые наклонные скважины; Н — высота разбуриваемой зоны; Я — радиус

зоны; Ми — расстояние между забоями смежных сооружаемых наклонных скважин

Целесообразно использовать гидродобычные снаряды [5, 6], позволяющие применять известные силовые воздействия на рудный массив и различные режимы подъёма рудной пульпы до 300 м3/час.

В настоящее время изучаются способы воздействия на рудный массив с использованием волновых генераторов водяных струй для дезинтеграции руды через скважины, для их апробирования с использованием серийного бурового, насосного и компрессорного оборудования.

Вывод

При применение предлагаемого способа дезинтеграции руд возможно решить проблему формирования камер с пригодными для СГД разуплотненными рудами, объемом до 40000 м3 и поднять на поверхность до 140 тыс. т. товарной руды с одной добычной скважины с содержанием Реобщ — 69 % при минимально низком содержании вредных примесей.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Балашов А. Г. Освоение месторождений богатых железных руд в сложных горногеологических условиях способом скважин-ной гидравлической технологии // Сб. 3-го международного симпозиума. — Белгород, 1995. — С. 217—219.

2. Ареис В.Ж. Физико-химическая технология. — М.: МГГУ, 2001. — 656 с.

3. Колесииков В. И., Стрельцов В. И. Скважинная гидродобыча железных руд. НИИ — Природа. — М., 2006. — 259 с.

4. Петричеико В.П., Стрельцов В.И., Балашов А. Г. и др. «Способ образования камеры в скважине» № 2242612 от 20.12.2004г. Роспатент РФ.

5. Петричеико В.П., Стрельцов В.И., Балашов А.Г., Колесииков В.И. Патент на «Гидродобычной снаряд» № 2232895 от

20.07.2004 г Роспатент РФ.

6. Петричеико В.П., Стрельцов В.И., Колесииков В.И. Патент на полезную модель «Гидродобычной снаряд» № 52925 от

20.04.2005 г. Роспатент РФ.

7. Колибаба В.Л. Концепция скважин-ной добычи богатых железных руд КМА. Сборник докладов Советско-Югославского симпозиума по проблеме скважинной гидравлической технологии. — М., 1991. — С. 16—19. ИШ

А

В

Б

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Балашов А.Г. — Белгородская горнодобывающая компания,

Петричеико В.П., Стрельцов В.И. — Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу, тел: (4722) 313784