СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
HYDRAULIC BORE MINING OF MINERALS

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых, представленных породами слабой прочности, слабосцементированными кусками крепких пород и породами склонными к размоканию. К таким месторождениям относятся, например, россыпные и коренные месторождения алмазов, драгоценных металлов и других полезных ископаемых.
Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение рядов скважин, размещение в них агрегатов скважинной гидродобычи, размыв полезного ископаемого струями жидкости из последних и доставку полученной пульпы на поверхность (см. Горная энциклопедия, т.4, стр.549-550).
Недостатком данного способа является сложность и ненадежность доставки отбитого полезного ископаемого, особенно отдельных твердых кусков и кристаллов, на поверхность. Кроме того, при данной технологии сложно обеспечить осушенный забой.
Известен агрегат скважинной гидродобычи, включающий водовод и закрепленные в нем, один или несколько, гидромониторов (см. Горная энциклопедия, т.4, стр.553).
Указанный агрегат не способен в полном объеме осуществить предложенный способ.
Задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых.
Технический результат - повышение надежности выдачи полезных ископаемых на поверхность и осуществление работ по размыву при осушенном забое.
Указанный технический эффект достигается тем, что в способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающем бурение рядов технологических скважин, размещение в них скважинных гидродобычных агрегатов, размыв полезного ископаемого струями жидкости из последних и доставку пульпы на поверхность, скважины бурят наклонными, скважины в ряду бурят на расстоянии, равном удвоенной эффективной длине струи размыва, а ряды располагают на расстоянии, равном эффективной длине струи размыва скважинных гидромониторных агрегатов, при этом размыв из скважин осуществляют в сторону висячего бока, с формированием забоя в виде полуокружности, в сечении, перпендикулярном оси скважины.
Кроме того, размыв осуществляют в восходящем направлении.
Доставку пульпы на поверхность осуществляют шнековым ставом.
Для осуществления способа используют агрегат скважинной гидродобычи, включающий водовод и закрепленные в нем, один или несколько, гидромониторов, который снабжен секционным шнековым ставом, внутри которого размещен водовод, а в стенках шнекового става, в плоскости осей гидромониторов, выполнены окна.
Для повышения надежности выдачи пульпы на поверхность, секции шнекового става снабжены ребордами.
Кроме того, лопасти шнека или выполнены дугообразной формы в сечении, или расположены под углом к стенке шнека.
Для осуществления бурения секционный шнековый став снабжен буровой коронкой.
В указанную совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все достаточны для достижения технического результата.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг.1 изображены скважины в соседних рядах в разрезе;
- на фиг.2 - схема расположения рядов скважин;
- на фиг.3 - агрегат скважинной гидродобычи, в разрезе, перпендикулярном оси скважины, с одним гидромонитором, закрепленном на водоводе хвостовой частью;
- на фиг.4 - агрегат скважинной гидродобычи в разрезе по оси скважины, с одним гидромонитором, закрепленным на водоводе хвостовой частью;
- на фиг.5 - агрегат скважинной гидродобычи в разрезе, перпендикулярном оси скважины, с одним гидромонитором, закрепленным на водоводе устьевой частью гидромонитора;
- на фиг.6 - агрегат скважинной гидродобычи в разрезе по оси скважины, с одним гидромонитором, закрепленным на водоводе устьевой частью гидромонитора;
- на фиг.7 - агрегат скважинной гидродобычи в разрезе, перпендикулярном оси скважины, с двумя гидромониторами;
- на фиг.8 - агрегат скважинной гидродобычи в разрезе по оси скважины, с двумя гидромониторами;
- на фиг.9 а, б, в, г - различные выполнения лопастей секций шнекового става.
Способ осуществляется следующим образом.
В массиве бурят наклонные скважины 1, расположенные рядами I, II и т.д.
Ряды скважин располагают на расстоянии друг от друга а, равном эффективной длине струи размыва скважинных гидромониторных агрегатов, а скважины в ряду бурят на расстоянии б, равном удвоенной эффективной длине струи размыва.
В скважины 1, начиная с первого ряда, помещают агрегаты скважинной гидродобычи 2 и осуществляют размыв, струей жидкости 3, продуктивного пласта 4. Размыв осуществляют в сторону висячего бока 5, с формированием забоя в виде полуокружности 6. Размыв может осуществляться как из одной скважины, так и из нескольких.
Для обеспечения самотечной доставки пульпы, получаемой при размыве, последний ведут струей 3 жидкости в восходящем направлении. Выбором угла наклона струи 3 можно добиться обеспечения наиболее эффективного транспортирования пульпы, а также в сочетании с глубиной зумпфа 7 обеспечения осушенного забоя.
Способ осуществляется агрегатом скважинной гидродобычи 2, включающим водовод 8 с закрепленным в нем одним или несколькими гидромониторами 9, и секционным шнековым ставом 10. В стенках 11 секций последнего, в плоскости, в которой лежат гидромониторы 9, выполнены окна 12 для пропускания струй жидкости 3, истекающих из гидромониторов 9. Шнековый став может быть снабжен ребордой 13, расположенной по краю лопастей шнеков 14, для более надежного транспортирования пульпы.
На фиг.9 приведены различные формы выполнения лопастей 14 секций шнекового става 10:
а) лопасть 14 секций шнекового става 10 с ребордой 13;
б) лопасть 14 секций шнекового става 10 дугообразной формы в сечении, с выпуклостью дуги, направленной в нижнюю сторону;
в) лопасть 14 секций шнекового става 10, имеющая закругление на конце;
г) лопасть 14 секций шнекового става 10, направленная под углом к стенке шнека.
Для обеспечения лучшего перемещения пульпы, а также для повышения сохранности кристаллосырья, лопасть 14 секций шнекового става 10 может быть покрыта антифрикционным материалом (фиг.9б).
Также лопасть 14 секций шнекового става 10 может быть выполнена с уменьшающейся толщиной от стенки шнека к краю лопасти (фиг.9г).
Водовод 8 выполнен в виде трубы со стенками 15, в которую напротив окон 12 вмонтированы гидромониторы 9 и дополнительные стенки 16.
В некоторых случаях, особенно при разработке пород низкой крепости, шнековый став 10 в забойной части может быть снабжен буровой коронкой (на чертежах не показана), для совмещения операций по бурению скважин 1 и размещению в них агрегатов скважинной гидродобычи 2. В указанном случае выдача на поверхность разрушенной при бурении горной породы осуществляется так же, как при выдаче пульпы, секционным шнековым ставом 10.
Устройство работает следующим образом.
В случае предварительно пробуренных скважин 1, в них поочередно или одновременно в несколько из них, опускается агрегат скважинной гидродобычи 2 или агрегаты скважинной гидродобычи 2 соответственно. В случае наличия буровой коронки операции по бурению скважин 1 и размещению в них агрегатов скважинной гидродобычи 2 совмещаются.
Из наземного блока в водовод 8 подается жидкость, которая по водоводу 8 перемещается в гидромониторы 9, изливаясь из сопел которых, образует струю жидкости 3. За счет вращения и цикличной подачи жидкости гидромониторы 9 вырабатывают забои в виде полуокружностей 6.
Возможно использование агрегатов скважинной гидродобычи 2 с несколькими гидромониторами 9, имеющими индивидуальную подачу жидкости, которые вырабатывают забои указанной формы в результате вращательного движения и попеременной подачи жидкости в гидромониторы 9.
Размытая струей жидкости 3 горная порода самотеком поступает в зумпф 7, откуда за счет вращения шнекового става 10 пульпа выдается на поверхность. Для того чтобы гидромониторная струя жидкости 3 могла воздействовать на горную породу, в шнековом ставе 10, напротив гидромониторов 9, выполнены окна 12.
Для максимальной эффективности выдачи пульпы на поверхность лопасти 14 секций шнекового става 10 могут иметь различное исполнение (см. фиг.9).
В некоторых случаях бурение скважин 1 целесообразно совмещать с разработкой продуктивного пласта 4 или осуществлять эти операции поочередно, без извлечения агрегатов скважинной гидродобычи 2 из скважины. Для этого агрегат снабжают буровой коронкой, которая производит бурение при вращении шнекового става 10.
Использование данного технического решения позволит добиться более надежной выдачи полезного ископаемого на поверхность и осуществлять работы по размыву при осушенном забое, что значительно увеличивает объем, вырабатываемой из каждой скважины, камеры. Кроме того, при разработке месторождений кристаллосырья, повышается надежность выдачи на поверхность и сохранность особенно ценных, крупных кристаллов.