Скважинная гидродобыча

схема предприятия скважинной гидродобычиСКВАЖИННАЯ ГИДРОДОБЫЧА (а. hydraulic well mining, hydraulic borehole mining; н. hydraulische Воhrlochgewinnung; ф. exploitation hydraulique par forage; и. extraccion hidraulica de pozos) — способ подземной гидравлической разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых, при котором полезное ископаемое переводится на месте залегания в гидросмесь. Основные технологические процессы при скважинной гидродобыче (рис. 1): вскрытие месторождения с помощью скважин; гидравлическое разрушение (размыв) напорной струёй воды (в осушенном или затопленном очистном пространстве), дезинтеграция и перевод в забое разрушенной массы в гидросмесь; транспортирование (самотёчное или напорное) гидросмеси от забоя до пульпоприемной скважины (выработки); подъём гидросмеси на поверхность; обогащение; складирование хвостов обогащения; осветление оборотной воды и водоснабжение; управление горным давлением (см. Скважинный гидродобычный агрегат).

Способ предложен в CCCP инженером В. Г. Вишняковым в 1935. Способ скважинной гидродобычи использовался при разработке месторождений фосфоритов и песков для стекольной промышленности в 60-х гг. в ПНР и россыпного золота в 70-х гг. в Канаде. Разработка промышленных образцов технических средств и технологических схем относится к 70-м гг. С 1970 в США серийно выпускают установки скважинной гидродобычи, используемые для добычи мягких бокситовых руд, нефтеносных песчаников, урана. Промышленная разработка месторождений ураноносных песчаников способом скважинной гидродобычи начата в США с конца 1979. В CCCP скважинную гидродобычу осуществляют при добыче фосфоритов, а также обводнённых крупнозернистых песков, залегающих под слоем многолетней мерзлоты в районе нефтяных месторождений Тюменской области для создания промышленных площадок буровых установок.

Реклама



Для скважинной гидродобычи перспективны все легко диспергируемые, пористые, рыхлые и слабосвязные залежи полезных ископаемых К ним относятся месторождения торфа; фосфорит- и марганецсодержащие отложения; россыпные месторождения золота, олова, янтаря, алмазов, титана; осадочные месторождения редких и радиоактивных руд; мягкие бокситовые руды, битуминозные песчаники, угли, сланцы и т.п.

способы очистной выемкиСкважинная гидродобыча может применяться: как самостоятельный способ разработки месторождений; в комбинации с последующим выщелачиванием подземным в песчано-глинистых и глинистых непроницаемых отложениях; для повышения эффективности подземного выщелачивания в теле полезных ископаемых с недостаточной естественной проницаемостью; для разведки (опробования) осадочных и россыпных месторождений в сложных горно-геологических условиях, позволяющих повысить достоверность геологоразведочных данных и поднимать большие технологические пробы (до 100 и более т).

По состоянию очистного пространства в процессе разработки выделяют 3 технологические схемы скважинной гидродобычи: с отбойкой массы в осушенном очистном пространстве свободными струями, в затопленном очистном пространстве свободными затопленными струями, а также с использованием плывунных свойств полезных ископаемых и разрушением несвободными затопленными струями.

Схема скважинной гидродобычи с отбойкой полезных ископаемых в осушенном забое, применяемая при небольших притоках воды, позволяет разрабатывать полезные ископаемые значительной крепости, осуществлять эффективную доставку отбитой горной массы, легко управлять очистными работами и горным давлением.

Схема скважинной гидродобычи с отбойкой горной массы в затопленном забое позволяет вести отработку несвязных залежей полезных ископаемых на больших глубинах в условиях больших водопритоков (под водоёмами и на шельфе Мирового океана).

Схема скважинной гидродобычи с использованием плывунных свойств полезных ископаемых, а также с превращением полезных ископаемых в псевдоплывунное (подвижное) состояние за счёт управляемого разрушения естественной структуры массива в связных полезных ископаемых применяется при достаточной мощности залежи полезных ископаемых пласта (более 3 м). Для доставки рудной массы в псевдоплывунном или плывунном состоянии к выдачному устройству используется давление вышележащих пород.

Отработку очистных камер осуществляют встречным, попутным или боковым забоями (рис. 2).

система разработки с обрушениемПри встречном забое направление самотёчного движения потока пульпы противоположно движению гидромониторной струи. Отработка встречным забоем эффективна при разработке мощных залежей полезных ископаемых (более 3 м) любого залегания, а также маломощных наклонных (более 6-8°) и крутопадающих залежей, когда уклон почвы забоя обеспечивает эффективный самотёчный транспорт отбитой горной массы. При попутном забое направление движения потока пульпы совпадает с направлением струи и её энергия используется не только для отбойки, но и для принудительной доставки отбитой массы полезного ископаемого к выдачному устройству, что позволяет вести отработку маломощных (менее 1 м) пологозалегающих (уклон менее 6°) или горизонтальных залежей полезных ископаемых с минимумом потерь и разубоживания. При боковом забое по контуру очистной камеры или центре ее до начала очистной выемки ниже почвы рудной залежи проходятся транспортные щели с уклоном более 6° в сторону зумпфа выдачного устройства. Отбитая рудная масса смывается струёй гидромонитора в указанную щель, где обеспечены условия для эффективного самотёчного гидротранспорта.

В связи с отсутствием в очистном пространстве людей и сложной техники размыв очистных камер скважинной гидродобычи ведётся непрерывно вплоть до обрушения кровли, что с учётом кратковременности обработки позволяет отрабатывать месторождения с неустойчивыми вмещающими породами, разработка которых традиционным подземным способом не эффективна.

По аналогии с традиционным подземным способом при скважинной гидродобыче может быть применён ряд систем разработки (с открытым очистным пространством, с креплением, с закладкой, с обрушением руды и вмещающих пород и комбинированных), видоизменённых в связи с особенностями вскрытия и очистной выемки при новом способе добычи (рис. 3).

В 80-х гг. 20 века способ скважинной гидродобычи используется в CCCP и США в основном при разработке месторождений фосфоритов, когда традиционно открытые и подземные работы не эффективны по горно-геологическим или экономическим факторам.