СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ КОЛЬМАТАЦИЙ ПРИ БЛОЧНОМ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ
METHOD OF ELIMINATING THE COLMATATION DURING BLOCK UNDERGROUND LEACHING

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых методом блочного подземного выщелачивания.
Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых с применением способа блочного подземного выщелачивания (Овсейчук В.А. Геотехнологические методы добычи и переработки урановых и золотосодержащих руд: учеб. пособие. / В.А. Овсейчук, Ю.Н. Резник, В.П. Мязин. - Чита: ЧитГУ, 2005. - 328 с. С 7-65). При этом способе формируется подземная камера, в которой буровзрывным способом магазинируется горнорудная масса, содержащая полезный компонент.Создаются оросительный и дренажный горизонты. Из оросительного горизонта через систему оросительных скважин, пробуренных в потолочине камеры, подаются растворы, содержащие реагенты, взаимодействующие с полезным компонентом и переводящие его в подвижное состояние. Дренируя по замагазинированной горнорудной массе, насыщенные полезным компонентом растворы попадают в растворосборник дренажного горизонта через днище камеры, откуда насосными агрегатами откачиваются на переработку. Попадание растворов в подземные выработки предотвращают герметичные перемычки.
Недостатком данного способа является то, что технологические водные растворы, контактируя с переизмельченной фракцией горнорудной массы, которая образуется при буровзрывной подготовке, вызывают ее миграцию. По мере миграции растворов, содержащих мелкую фракцию, происходит концентрация переизмельченной массы в межкусковом пространстве в объеме, достаточном для возникновения механической кольматации. Другой причиной возможного возникновения механической кольматации является взаимодействие с водой глинистых минералов - хлоритов, гидрослюд, монтмориллонитов и т.п., склонных к образованию плотных, влагонепроницаемых массивов, которые препятствуют нормальной фильтрации технологических растворов.
Наиболее близким к заявляемому (принятый за прототип) является способ ликвидации кольматаций при кучном выщелачивании, включающий формирование из дробленой руды штабелей, выщелачивание полезных компонентов путем подачи раствора реагента в штабель до падения содержания полезного компонента в продуктивных растворах ниже технологического предела, ликвидации кольматаций в массиве руды, довыщелачивание минеральной массы, сбор продуктивных растворов с последующим извлечением из продуктивных растворов полезного компонента. Борьба с кольматацией в данном способе заключается во взрывании зарядов взрывчатых веществ в пробуренных в массиве руды скважинах, расположенных в пределах зон кольматации (см. патент РФ №2557024, МПК Е21В 43/28, опуб. 20.07.2015).
Недостатком данного способа применительно к блочному подземному выщелачиванию является постоянная необходимость бурения скважин для размещения в них зарядов взрывчатого вещества. Кроме того, постоянное взрывное воздействие может привести к нарушению целостности, устойчивости элементов конструкции подземной камеры (потолочины, междукамерных целиков, бортов камеры, днища), а также к локальному переизмельчению рудной массы, что негативно влияет на эффективность фильтрации.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности блочного подземного выщелачивания за счет ликвидации кольматации в камерах с замагазинированной горнорудной массой.
Результат достигается тем, что способ ликвидации кольматаций при блочном подземном выщелачивании полезных компонентов из руд, включающий магазинирование дробленой горно-рудной массы в подземной камере, выщелачивание полезных компонентов путем подачи раствора реагента в массив руды до падения содержания полезного компонента в продуктивных растворах ниже технологического предела, ликвидации кольматаций в массиве руды, довыщелачивание минеральной массы, сбор продуктивных растворов с последующим извлечением из продуктивных растворов полезного компонента, отличается тем, что ликвидацию кольматаций осуществляют путем размещения в массиве руды при магазинировании системы из перфорированных труб, связанных через трубопроводы с пневмоимпульсным устройством, с помощью которых, при снижении содержания полезного компонента в продуктивных растворах ниже технологического предела, осуществляют воздействие на массив руды высоконапорной воздушной или водо-воздушной струей.
Способ борьбы с кольматацией при подземном блочном выщелачивании заключается следующем. Замагазинированная горнорудная масса, аккумулированная в подземной камере, подвергается орошению из оросительного горизонта технологическими растворами. При этом возникает опасность того, что переизмельченные куски, образующиеся при буровзрывных работах, при фильтрации улавливаются растворами, перемещаются и скапливаются в межкусковом пространстве в объеме, достаточном для возникновения плотной среды, препятствующей нормальной фильтрации растворов. С другой стороны, в породе могут содержаться глинистые минералы, которые при контакте с водой образуют непроницаемую для жидкости механическую кольматацию. Для ликвидации этих негативных явлений предлагается внедрение в горнорудный магазинированный массив перфорированных труб из кислотостойких материалов, в которые, под высоким давлением, через систему трубопроводов от пневмоимпульсного устройства будет подаваться воздушная или водо-воздушная струя, разрушающая кольматацию. Сила давления на выходе из пневмоипульсного устройства может достигать 2000 кгс. Колебания перфорированных труб при этом вызовет дополнительное рыхление массива. Подающийся с воздухом кислород положительным образом сказывается на повышении скорости химических реакций. Водо-воздушный импульс также позволяет вводить вглубь массива дополнительные реагенты, что способствует повышению эффективности процесса выщелачивания.
Кроме того, внедренные в массив трубы могут использоваться как точки отбора проб технологических растворов для наблюдения за процессом выщелачивания.
На фиг. 1 приведена технологическая схема системы ликвидации кольматаций при блочном подземном выщелачивании, где:
1 - оросительные скважины; 2 - оросительный штрек; 3 - потолочина; 4 - пневмоимпульсное устройство; 5 - вентиляционные сбойки; 6 - междукамерный целик; 7 - вентиляционно-ходовой восстающий; 8 - герметичная перемычка; 9 - воздухоподающий трубопровод; 10 - насосный агрегат; 11 - буферная емкость; 12 - перфорированные трубы; 13 - дренажный штрек; 14 - массив отбитой горнорудной массы; 15 - камера подземного выщелачивания; 16 - днище камеры.
Способ осуществляется следующим образом.
Горнорудная масса 14, аккумулированная в камере подземного выщелачивания 15, габариты которой ограничиваются потолочиной 3 сверху, междукамерными целиками 6 по бортам и днищем 16 снизу, которое имеет гидравлическую связь с буферной емкостью 11 с насосным агрегатом 10 через дренажный горизонт 13, орошается технологическими растворами, содержащими реагенты, через систему оросительных скважин 1 из оросительного горизонта 2. Перфорированные трубы 12 внедрены в горнорудную массу 14 из вентиляционных сбоек 5 через герметичные перемычки 8, а выступающими из камеры концами соединены с воздухоподающими трубопроводами 9, проходящими по вентиляционно-ходовым восстающим 7 и подключаемыми к пневмоимпульсному устройству 4.
Способ осуществляется следующим образом.
При снижении дебита дренажа продуктивных растворов, нерегламентированном снижении содержания полезного компонента в продуктивных растворах, а также других причинах, явно указывающих на возникновение в камере области, препятствующей нормальной фильтрации технологических растворов, производится воздействие на массив высоконапорной воздушной или водо-воздушной струей.
Через систему трубопроводов 9, изготовленных из полимерных материалов или кислотостойких металлических сплавов, проложенных в вентиляционно-ходовых восстающих 7 и соединенных с перфорированными трубами 12 в вентиляционных сбойках 5, высоконапорная пневматическая или водо-воздушная струя подается внутрь камеры 15, заполненной замагазинированной горнорудной массой 14. При прохождении по перфорированным трубам 12 импульс вызывает их колебания, что приводит к встряхиванию горнорудной массы 14. Выходя из отверстий перфорированных труб 12, высоконапорные струи воздействуют на массив, разрушая кольматацию.
Предлагаемая технология позволяет дополнительно насыщать камеру 15 кислородом воздуха, а также вводить вглубь массива дополнительные реагенты, что повышает скорость протекания химических реакций.
Еще одним применением данной технологии является комплексный анализ протекания процесса выщелачивания на различных глубинах камеры 15. Перфорированные трубы 12 могут быть использованы в качестве точек отбора проб технологических растворов. Во время технологических перерывов в работе системы импульсного воздействия, через перфорации растворы могут поступать в трубы 12, а с помощью погружных зондов-пробоотборников возможно производить их отбор.
Результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности процесса блочного подземного выщелачивания путем устранения механических кольматаций высоконапорной пневматической или водо-воздушной струей.