RU2807619C2 - Method of borehole hydraulic mining of minerals and a device for its implementation - Google Patents
Method of borehole hydraulic mining of minerals and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807619C2 RU2807619C2 RU2022103912A RU2022103912A RU2807619C2 RU 2807619 C2 RU2807619 C2 RU 2807619C2 RU 2022103912 A RU2022103912 A RU 2022103912A RU 2022103912 A RU2022103912 A RU 2022103912A RU 2807619 C2 RU2807619 C2 RU 2807619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrel
- shaft
- hydraulic monitor
- hydraulic
- nozzle
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и может быть использовано при разработке твердых полезных ископаемых способом скважинной гидродобычи, в строительном деле при сооружении через скважины подземных хранилищ в осадочных горных породах.The proposed technical solution relates to mining and can be used in the development of solid minerals by borehole hydraulic mining, in the construction industry when constructing underground storage facilities in sedimentary rocks through wells.
Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий отработку полигона круглыми в плане камерами с оставлением устойчивых межкамерных целиков, при котором радиус камеры последовательно увеличивается при круговом размыве сменными гидромониторными стволами [1].There is a known method of borehole hydraulic mining of minerals, which includes mining a landfill with round chambers leaving stable inter-chamber pillars, in which the radius of the chamber consistently increases with circular erosion by replaceable hydraulic monitor shafts [1].
Устройство для реализации данного способа представляет собой скважинный эрлифтно-гидромониторный снаряд, состоящий из пульповой, воздушной и водяной труб, в котором на нижнем конце водяной трубы установлено шарнирное колено со сменными гидромониторными стволами различной длины [2].The device for implementing this method is a downhole airlift-hydromonitor projectile, consisting of pulp, air and water pipes, in which an articulated elbow with replaceable hydraulic monitor trunks of various lengths is installed at the lower end of the water pipe [2].
Недостатки данного способа и устройства для его осуществления заключаются в больших потерях полезного ископаемого в межкамерных целиках (40%) и затратах времени на демонтаж и монтаж скважинного снаряда для замены сменных гидромониторных стволов.The disadvantages of this method and the device for its implementation are the large losses of minerals in the inter-chamber pillars (40%) and the time spent on dismantling and installing the downhole tool to replace replaceable hydraulic monitor barrels.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, относящемуся к способу скважинной гидродобычи полезных ископаемых, является отработка полигона рядами круглых в плане подземных камер с оставлением междурядных целиков, которые отрабатываются после гидравлической закладки ранее отработанных рядов скважин [3]. При этом размывают полусферическую камеру при выводе ствола из вертикального в горизонтальное положение.The closest thing to the stated technical solution related to the method of borehole hydraulic mining of minerals is the development of a landfill in rows of round underground chambers with leaving inter-row pillars, which are mined after the hydraulic backfilling of previously mined rows of wells [3]. In this case, the hemispherical chamber is blurred when the barrel is moved from a vertical to a horizontal position.
Известно устройство для реализации данного способа, в котором на нижнем конце водяной трубы установлено шарнирное колено и длинный гидромониторный ствол с боковыми насадками, обеспечивающими размыв вдоль ствола в вертикальной плоскости и смыв разрушенных пород в сторону приемного устройства эрлифта [4].A device for implementing this method is known, in which an articulated elbow and a long hydraulic monitor shaft with side nozzles are installed at the lower end of the water pipe, providing erosion along the shaft in a vertical plane and washing away destroyed rocks towards the airlift receiving device [4].
Недостатки указанного способа и устройства для его осуществления заключаются в низкой эффективности, связанной с затратами на гидравлическую закладку рядов отработанных подземных камер, и большом разубоживании (в 3-4 раза), при отработке маломощных пластов полезного ископаемого в результате размыва полусферической камеры, так как размыв маломощного продуктивного пласта в горизонтальном положении гидромониторного ствола и круговом вращении скважинного снаряда, когда боковые насадки направлены вниз, невозможен.The disadvantages of this method and the device for its implementation are low efficiency associated with the cost of hydraulic backfilling of rows of spent underground chambers, and large dilution (3-4 times) when mining thin mineral deposits as a result of erosion of the hemispherical chamber, since erosion low-power productive formation in a horizontal position of the hydraulic monitor shaft and circular rotation of the well tool, when the side nozzles are directed downward, is impossible.
Решаемая задача заключается в повышении эффективности скважинной гидродобычи полезных ископаемых и дистанционности при управлении работой устройства.The problem being solved is to increase the efficiency of borehole hydraulic mining of minerals and remote control when controlling the operation of the device.
При этом снижаются затраты на добычу полезных ископаемых за счет сокращения времени выполнения операций и разубоживания полезного ископаемого благодаря избирательной выемки пород продуктивного пласта, увеличивается извлечение полезного ископаемого в результате управления процессом посадки кровли продуктивного пласта. Кроме этого, конструкция устройства обеспечивает дистанционность управления скважинным снарядом в процессе добычи.At the same time, the costs of mining are reduced by reducing the time of operations and dilution of minerals due to the selective extraction of rocks of the productive formation, and the extraction of minerals is increased as a result of managing the process of planting the roof of the productive formation. In addition, the design of the device provides remote control of the downhole tool during production.
Достижение технического результата обеспечивается при использовании известного способа, включающего бурение рядов технологических скважин, последовательный монтаж скважинного снаряда с гидромониторным стволом в вертикальном положении, отработку полигона рядами круглых в плане подземных камер путем размыва полусферического сектора при выводе гидромониторного ствола с боковыми насадками через тягу и шарнир из вертикального в горизонтальное положение и размыва продуктивного пласта при круговом вращении скважинного снаряда со смывов разрушенных пород к технологической скважине и их эрлифтным подъемом на поверхность для обогащения или складирования,Achieving a technical result is ensured by using a well-known method, including drilling rows of technological wells, sequential installation of a wellbore with a hydraulic monitor barrel in a vertical position, mining the site with rows of round underground chambers by eroding the hemispherical sector when withdrawing the hydraulic monitor barrel with side nozzles through a rod and a hinge from vertical to horizontal position and erosion of the productive formation during circular rotation of the borehole tool from the washout of destroyed rocks to the process well and their airlift lifting to the surface for enrichment or storage,
При этом, согласно предлагаемому способу, отработку полигона производят отступающими рядами подземных камер и в отступающем порядке в ряду подземных камер, а размыв подземной камеры начинают со стороны отработанной части полигона, при этом гидромониторный ствол при натяжении одного из тросов с помощью одной из лебедок поворачивают вокруг оси так, чтобы боковые насадки находились в горизонтальной плоскости.At the same time, according to the proposed method, the landfill is mined in retreating rows of underground chambers and in a retreating order in a row of underground chambers, and the erosion of the underground chamber begins from the side of the mined part of the landfill, while the hydraulic monitor shaft is rotated around when tensioning one of the cables using one of the winches axis so that the side nozzles are in a horizontal plane.
Другое отличие способа заключается в том, что при выводе гидромониторного ствола с боковыми насадками из вертикального в горизонтальное положение и круговом размыве подземной камеры гидромониторный ствол периодически поворачивают по оси ствола на угол 90-180°, а потом снова поворачивают боковыми насадками в сторону плоскости движения гидромониторного ствола.Another difference of the method is that when moving the hydraulic monitor shaft with side nozzles from a vertical to a horizontal position and circular erosion of the underground chamber, the hydraulic monitor shaft is periodically rotated along the axis of the barrel at an angle of 90-180°, and then turned again with the side nozzles towards the plane of movement of the hydraulic monitor trunk
Еще одно отличие способа заключается в том, что для вывода гидромониторного ствола с боковыми насадками из вертикального в горизонтальное положение и круговом размыве подземной камеры подают воду на отклоняющую насадку, установленную на конце гидромониторного ствола для создания момента вращения, равного или превышающего суммарный момент вращения от боковых насадок.Another difference of the method is that in order to move the hydraulic monitor shaft with side nozzles from a vertical to a horizontal position and circularly wash out the underground chamber, water is supplied to a deflecting nozzle installed at the end of the hydraulic monitor shaft to create a torque equal to or greater than the total torque from the side nozzles
Другое отличие способа заключается в том, что воду на отклоняющую насадку подают периодически.Another difference of the method is that water is supplied to the deflecting nozzle periodically.
Для достижения указанного технического результата предлагается устройство скважинной гидродобычи полезных ископаемых, представляющее скважинный снаряд, состоящий из воздушной, водяной и пульповой трубы, на нижнем конце водяной трубы установлено шарнирное колено и гидромониторный ствол с боковыми насадками, находящимися в одной плоскости и направленными под углом 30° к оси гидромониторного ствола в сторону шарнирного колена, на конце гидромониторного ствола со стороны, противоположной боковым насадкам, установлена отклоняющая насадка под углом 90° к оси гидромониторного ствола, перед отклоняющей насадкой внутри гидромониторного ствола установлен подпружиненный клапан, соединенный тросом, проходящим через боковую насадку и пульповую трубу, с лебедкой в верхней части пульповой трубы.To achieve the specified technical result, a device for borehole hydraulic mining of minerals is proposed, which is a borehole tool consisting of an air, water and pulp pipe; at the lower end of the water pipe there is an articulated elbow and a hydraulic monitor barrel with side nozzles located in the same plane and directed at an angle of 30° to the axis of the hydraulic monitor barrel towards the articulated elbow, at the end of the hydraulic monitor barrel on the side opposite to the side nozzles, a deflecting nozzle is installed at an angle of 90° to the axis of the hydraulic monitor barrel; in front of the deflecting nozzle inside the hydraulic monitor barrel, a spring-loaded valve is installed, connected by a cable passing through the side nozzle and slurry pipe, with a winch at the top of the slurry pipe.
Согласно предлагаемому устройству перед боковой насадкой на дальнем конце гидромониторного ствола установлена гидромониторная насадка, находящаяся в плоскости других боковых насадок и направленная в противоположную сторону от шарнирного колена под углом 30° к оси гидромониторного ствола, шарнирное колено соединено с патрубком, на который надет гидромониторный ствол с возможностью осевого поворота, гидромониторный ствол имеет поперечный паз для возможности осевого поворота гидромониторного ствола на угол 90-180°, через который в патрубке установлен винт, при этом на конце гидромониторного ствола закреплен трос, соединенный с двумя лебедками в верхней части пульповой трубы.According to the proposed device, in front of the side nozzle at the far end of the jetting barrel, a jetting nozzle is installed, located in the plane of the other side nozzles and directed in the opposite direction from the articulated elbow at an angle of 30° to the axis of the jetting barrel, the articulated elbow is connected to a pipe on which the jetting barrel is mounted with the possibility of axial rotation, the hydraulic monitor barrel has a transverse groove for the possibility of axial rotation of the hydraulic monitor barrel at an angle of 90-180°, through which a screw is installed in the branch pipe, while at the end of the hydraulic monitor barrel there is a cable connected to two winches in the upper part of the pulp pipe.
Отработка полигона отступающими рядами подземных камер и в отступающем порядке в ряду подземных камер обеспечивает безопасность добычи, так как отработка подземной камеры ведется под защитой устойчивого целика в виде неотработанного полигона с двух сторон от размываемой подземной камеры.Mining of the landfill in retreating rows of underground chambers and in a retreating order in a row of underground chambers ensures the safety of production, since mining of the underground chamber is carried out under the protection of a stable pillar in the form of an unmined landfill on both sides of the eroded underground chamber.
Отработка круглой в плане подземной камеры начиная со стороны отработанной части полигона позволяет повысить устойчивость кровли подземной камеры за счет управления величиной пролета и площадью обнажения кровли камеры, так как в зоне, примыкающей к отработанной части полигона, площадь обнажения кровли камеры будет минимальной, а максимального значения площадь обнажения достигает в зоне неотработанного полигона.Mining a circular underground chamber starting from the side of the mined-out part of the landfill makes it possible to increase the stability of the roof of the underground chamber by controlling the size of the span and the area of exposure of the roof of the chamber, since in the area adjacent to the mined-out part of the landfill, the area of exposure of the roof of the chamber will be minimal, and the maximum value The outcrop area reaches the area of the undeveloped landfill.
Поворот гидромониторного ствола при натяжении одного из тросов с помощью одной из лебедок вокруг оси так, чтобы боковые насадки находились в горизонтальной плоскости, обеспечивает возможность кругового размыва подземной камеры на пластах малой мощности.Rotating the hydraulic monitor shaft while tensioning one of the cables using one of the winches around the axis so that the side nozzles are in a horizontal plane provides the possibility of circular erosion of the underground chamber in low-thickness layers.
Периодический поворот по оси ствола на угол 90-180°, а потом снова поворот боковыми насадками в сторону плоскости движения гидромониторного ствола при выводе гидромониторного ствола с боковыми насадками из вертикального в горизонтальное положение и круговом размыве подземной камеры позволяет периодически изменять направление момента вращения гидромониторного ствола, что облегчает его перемещение в плоскости размыва при выведении ствола из вертикального в горизонтальное положение, а так же круговом движении снаряда в скважине. При повороте ствола на угол 180° поворотный момент от струй из боковых насадок будет способствовать движению гидромониторного ствола в заданном направлении, а при повороте ствола на угол 90° при круговом размыве камеры - зачистке дна камеры.Periodic rotation along the axis of the barrel at an angle of 90-180°, and then again turning the side nozzles towards the plane of movement of the jet barrel when moving the jet barrel with side nozzles from a vertical to a horizontal position and circular erosion of the underground chamber allows you to periodically change the direction of the moment of rotation of the jet barrel, which facilitates its movement in the erosion plane when moving the barrel from a vertical to a horizontal position, as well as the circular movement of the projectile in the well. When the barrel is turned at an angle of 180°, the turning moment from the jets from the side nozzles will contribute to the movement of the hydraulic monitor barrel in a given direction, and when the barrel is turned at an angle of 90° with a circular washout of the chamber, it will facilitate the cleaning of the bottom of the chamber.
Подача дополнительной воды на отклоняющую насадку, установленную на конце гидромониторного ствола для создания момента вращения, равного или превышающего суммарный момент вращения от боковых насадок, позволяет свободно перемещать гидромониторный ствол в заданном направлении.The supply of additional water to the deflecting nozzle installed at the end of the hydraulic monitor barrel to create a torque equal to or exceeding the total torque from the side nozzles allows the hydraulic monitor barrel to be freely moved in a given direction.
Периодическое прерывание подачи воды на отклоняющую насадку позволяет существенно повысить эффективность размыва пород, сократив расход воды на компенсацию вращающего момента от боковых насадок.Periodically interrupting the water supply to the deflecting nozzle can significantly increase the efficiency of rock erosion by reducing the water consumption to compensate for the torque from the side nozzles.
Установка гидромониторной насадки перед боковой насадкой на дальнем конце гидромониторного ствола в плоскости других боковых насадок и направление ее в противоположную сторону от шарнирного колена под углом 30° к оси гидромониторного ствола обеспечивает получение плоскости размыва вдоль всего ствола гидромонитора, что предотвращает образование не размытых поверхностей при движении гидромониторного ствола.Installing a hydraulic monitor nozzle in front of the side nozzle at the far end of the hydraulic monitor barrel in the plane of the other side nozzles and directing it in the opposite direction from the articulated elbow at an angle of 30° to the axis of the hydraulic monitor barrel ensures that a washout plane is obtained along the entire hydraulic monitor barrel, which prevents the formation of non-eroded surfaces during movement hydromonitor barrel.
Соединение шарнирного колена с патрубком, на который надет гидромониторный ствол с возможностью осевого поворота, и поперечный паз для возможности осевого поворота гидромониторного ствола на угол 90-180°, через который в патрубке установлен винт, закрепление троса на конце гидромониторного ствола, соединенного с двумя лебедками в верхней части пульповой трубы, обеспечивает возможность с поверхности поворачивать гидромониторный ствол относительно его оси на угол до 180°.Connection of an articulated elbow with a pipe on which a hydraulic monitor barrel is mounted with the possibility of axial rotation, and a transverse groove for the possibility of axial rotation of the hydraulic monitor barrel at an angle of 90-180°, through which a screw is installed in the pipe, securing a cable at the end of the hydraulic monitor barrel connected to two winches in the upper part of the pulp pipe, provides the ability to rotate the hydraulic monitor barrel relative to its axis at an angle of up to 180° from the surface.
Таким образом, совокупность вышеперечисленных признаков обеспечивает решение задачи повышения эффективности способа скважинной гидродобычи и дистанционности при управлении работой устройства.Thus, the combination of the above features provides a solution to the problem of increasing the efficiency of the downhole hydraulic production method and remote control when controlling the operation of the device.
Предлагаемый способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых поясняется схемой на фиг. 1-5.The proposed method of borehole hydraulic mining of minerals is illustrated by the diagram in Fig. 1-5.
На фиг. 6 показано устройство для осуществления предложенного способа.In fig. Figure 6 shows a device for implementing the proposed method.
На фиг. 1 - схема отработки полигона рядами круглых в плане подземных камер. На фиг. 2 - схема размыва сектора полусферической камеры при выведении гидромониторного ствола из вертикального в горизонтальное положение. На фиг. 3 - схема кругового размыва подземной камеры гидромониторным стволом. На фиг. 4 - схема размыва камеры гидромониторным стволом при зачистке плотика. На фиг. 5 - схема кругового размыва подземной камеры с использованием отклоняющей насадки на гидромониторном стволе. На фиг. 6 показан скважинный снаряд.In fig. 1 - diagram of the development of the landfill with rows of round underground chambers. In fig. 2 - diagram of the erosion of a sector of a hemispherical chamber when moving the hydraulic monitor shaft from a vertical to a horizontal position. In fig. 3 - diagram of the circular erosion of the underground chamber by a hydraulic monitor shaft. In fig. 4 - diagram of the erosion of the chamber by the hydraulic monitor shaft when cleaning the raft. In fig. 5 - diagram of circular erosion of an underground chamber using a deflecting nozzle on a hydraulic monitor shaft. In fig. 6 shows a borehole tool.
На схеме отработки полигона на фиг.1 показаны ряды технологических скважин (1), находящиеся в отработке подземные камеры (2) с полусферическими секторами (3) для вывода гидромониторного ствола из вертикального в горизонтальное положение, отработанные подземные камеры (4) и еще неотработанные подземные камеры (5). Стрелками (6) показано направление отработки в рядах подземных камер, а стрелкой (7) - порядок отработки рядов подземных камер. На схеме на фиг. 2 показан размыв полусферического сектора (3) скважинным снарядом (8) с гидромониторным стволом (9), направленными в сторону шарнирного колена боковыми насадками (10) и направленной в противоположную сторону от шарнирного колена гидромониторной насадкой (23). На схеме на фиг. 3 показан размыв продуктивного пласта (11) гидромониторным стволом (9) при горизонтальном положении боковых насадок (10 и 23). На фиг. 4 показана операция по зачистке плотика (12) скважинным снарядом (8) при горизонтальном положении гидромониторного ствола (9) с боковыми насадками (10 и 23), направленными вниз. На фиг. 5 показана схема размыва круглой в плане камеры (2) от полусферического сектора (3) гидромониторным стволом (9) в горизонтальном положении с боковыми насадками (10 и 23), направленными в сторону вращения ствола (9) и с отклоняющей насадкой (13).The development diagram of the landfill in Fig. 1 shows rows of technological wells (1), underground chambers in development (2) with hemispherical sectors (3) for moving the hydraulic monitor shaft from a vertical to a horizontal position, spent underground chambers (4) and still unmined underground cameras (5). Arrows (6) show the direction of mining in the rows of underground chambers, and arrow (7) shows the order of mining of the rows of underground chambers. In the diagram in Fig. Figure 2 shows the erosion of a hemispherical sector (3) by a borehole tool (8) with a hydraulic monitor barrel (9), side nozzles (10) directed towards the articulated bend, and a hydraulic monitor nozzle (23) directed in the opposite direction from the articulated bend. In the diagram in Fig. Figure 3 shows the erosion of the productive formation (11) by the hydraulic monitor shaft (9) with the side nozzles (10 and 23) in a horizontal position. In fig. Figure 4 shows the operation of stripping the raft (12) with a downhole tool (8) in a horizontal position of the hydraulic monitor shaft (9) with side nozzles (10 and 23) directed downwards. In fig. Figure 5 shows a diagram of the erosion of a circular chamber (2) from a hemispherical sector (3) by a hydraulic monitor shaft (9) in a horizontal position with side nozzles (10 and 23) directed towards the rotation of the barrel (9) and with a deflecting nozzle (13).
Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1-5). На добычном полигоне производится бурение рядов технологических скважин (1). В скважины последовательно монтируется гидромониторно-эрлифтный снаряд (8) с гидромониторным стволом (9) в вертикальном положении. Круглые в плане подземные камеры (2) отрабатывают размывом небольшого полусферического сектора (3) при выводе ствола (9) из вертикального в горизонтальное положение. Полусферический сектор (3) размывают в направлении примыкания камеры (2) к границе уже отработанных (4) и еще неотработанных (5) подземных камер. После этого гидромониторный ствол (9) в горизонтальном положении поворачивают по его оси таким образом, чтобы боковые насадки (10 и 23) находились в горизонтальной плоскости движения гидромониторного ствола (9) и, при вращении снаряда (8) в скважине (1), производят круговой размыв подземной камеры (2). В полусферическом секторе (3) гидромониторный ствол (9) выводят в вертикальное положение и демонтируют снаряд (8) из скважины (1) на поверхность.The method is carried out as follows (Fig. 1-5). At the production site, rows of technological wells are drilled (1). A hydraulic-monitor-air-lift projectile (8) with a hydraulic-monitor barrel (9) in a vertical position is sequentially mounted in the wells. Round underground chambers (2) are mined by eroding a small hemispherical sector (3) when the shaft (9) is moved from a vertical to a horizontal position. The hemispherical sector (3) is eroded in the direction where the chamber (2) adjoins the boundary of the already mined (4) and not yet mined (5) underground chambers. After this, the jetting barrel (9) in a horizontal position is rotated along its axis so that the side nozzles (10 and 23) are in the horizontal plane of movement of the jetting barrel (9) and, when the projectile (8) rotates in the well (1), produces circular erosion of the underground chamber (2). In the hemispherical sector (3), the hydraulic monitor barrel (9) is brought into a vertical position and the projectile (8) is dismantled from the well (1) to the surface.
Для снижения риска образования провалов на поверхности отработку полигона производят рядами подземных камер в отступающем порядке (7) и в отступающем порядке в ряду скважин (6). Это способствует плавной посадке покрывающих продуктивный пласт (11) пород, безопасности добычи и снижению потерь полезного ископаемого.To reduce the risk of sinkholes forming on the surface, the landfill is mined in rows of underground chambers in a retreating order (7) and in a retreating order in a row of wells (6). This contributes to the smooth settling of the rocks covering the productive formation (11), safety of production and reduction of mineral losses.
Для снижения объема и высоты обрушения пород кровли отрабатываемой камеры (2) целесообразно создавать узкие полусферические сектора (3) как в начале зоны примыкания камеры (2) к границе отработанных камер (4) полигона, так и в конце этой зоны. В этом случае, обрушение пород кровли камеры (2) будет происходить на меньшую высоту, так как не будет накапливаться напряжение в породах кровли. Обрушенные породы будут препятствовать выносу полезного ископаемого в ранее отработанные камеры (4).To reduce the volume and height of the collapse of the roof rocks of the excavated chamber (2), it is advisable to create narrow hemispherical sectors (3) both at the beginning of the zone where the chamber (2) adjoins the boundary of the exhausted chambers (4) of the landfill, and at the end of this zone. In this case, the collapse of the roof rocks of the chamber (2) will occur to a lower height, since stress will not accumulate in the roof rocks. Collapsed rocks will prevent the removal of minerals into previously mined chambers (4).
При выводе гидромониторного ствола (9) из вертикального в горизонтальное положение и круговом размыве подземной камеры (2) момент вращения от струй из боковых насадок (10 и 23) препятствует движению ствола (9) и повороту снаряда (8) в скважине, поэтому гидромониторный ствол (9) периодически поворачивают по его оси на угол 90-180°, а потом снова поворачивают боковыми насадками (10 и 23) в сторону плоскости движения гидромониторного ствола (9). При этом, при повороте на 180° момент вращения способствует перемещению ствола (9) в нужном направлении, а при повороте на 90° боковые насадки (10 и 23) направлены вниз и обеспечивают зачистку плотика (12) подземной камеры и смыв пород продуктивного пласта (11) к технологической скважине (Фиг. 3 и 4).When the hydraulic monitor barrel (9) is moved from a vertical to a horizontal position and the underground chamber (2) is washed out in a circular manner, the rotational moment from the jets from the side nozzles (10 and 23) prevents the movement of the barrel (9) and the rotation of the projectile (8) in the well, so the hydraulic monitor barrel (9) is periodically rotated along its axis at an angle of 90-180°, and then again turned with side nozzles (10 and 23) towards the plane of movement of the hydraulic monitor barrel (9). At the same time, when turning by 180°, the rotation moment helps to move the barrel (9) in the desired direction, and when turning by 90°, the side nozzles (10 and 23) are directed downward and ensure cleaning of the raft (12) of the underground chamber and washing away the rocks of the productive formation ( 11) to the technological well (Fig. 3 and 4).
Другим решением для компенсации момента вращения от струй из боковых насадок (10 и 23) является подача воды на отклоняющую насадку (13), установленную на конце гидромониторного ствола (9) для создания ею момента вращения, равного или превышающего суммарный момент вращения от боковых насадок (10 и 23) (Фиг. 5).Another solution for compensating the torque from the jets from the side nozzles (10 and 23) is to supply water to the deflecting nozzle (13) installed at the end of the jet barrel (9) to create a torque equal to or greater than the total torque from the side nozzles ( 10 and 23) (Fig. 5).
Расход воды через отклоняющую насадку (13) составляет около 30% от общего расхода воды на скважинный снаряд, поэтому, для его снижения, периодически прерывают подачу воды на отклоняющую насадку (13), с удержанием снаряда от поворота назад.The water flow through the deflection nozzle (13) is about 30% of the total water consumption for the downhole tool, therefore, to reduce it, the water supply to the deflection nozzle (13) is periodically interrupted, keeping the tool from turning back.
Примером конкретного выполнения служат применение данного способа при добыче золота из погребенных обводненных прибрезноморских россыпей на глубине 20-30 м. Россыпь разбуривают с поверхности рядами скважин (1) диаметром 350 мм с перебуром в подстилающие продуктивный пласт (11) породы плотика (12) на 0,5 м. Расстояние между соседними скважинами в рядах и между рядами 12 м. В скважины последовательно монтируют гидромониторно-эрлифтный снаряд (8) с гидромониторным стволом (9) длиной 6 м с 4-мя боковыми насадками (10 и 23) диаметром 19 мм и отклоняющей насадкой (13) диаметром 23 мм. Момент вращения от боковых насадок 602 кг*м, а от отклоняющей насадки (13) 623 кг*м. При отработке подземных камер радиусом 6 м и высотой 1 м гидромониторный ствол (9) выводится в горизонтальное положение, после чего ствол поворачивается по оси на угол 90° и, при вращении снаряда, размывается круглая камера высотой 1 м. Далее гидромониторный ствол (9) поворачивается на 90° боковыми насадками (10 и 23) вниз и, при круговом вращении снаряда (8) в скважине, производится зачистка плотика (12) камеры. Снаряд (8) устанавливается в первоначальное положение в полусферическом секторе (3), в котором гидромониторный ствол (9) выводится из горизонтального в вертикальное положение, прекращается подача воды и воздуха и производится демонтаж снаряда (8) из скважины. При размыве подземной камеры поднимаемая эрлифтом гидросмесь золотосодержащих пород направляется на переставной промывочный прибор. Промытая порода размещается на отработанном полигоне, а вода самотеком возвращается в водоем. Отработка полигона производится двумя снарядами (8), которые перемещаются в рядах скважин в отступающем порядке.An example of a specific implementation is the use of this method in the extraction of gold from buried watered coastal placers at a depth of 20-30 m. The placer is drilled from the surface in rows of wells (1) with a diameter of 350 mm with overdrilling into the underlying productive layer (11) raft rocks (12) at 0 .5 m. The distance between adjacent wells in rows and between rows is 12 m. A hydraulic monitor-airlift projectile (8) with a hydraulic monitor barrel (9) 6 m long with 4 side nozzles (10 and 23) with a diameter of 19 mm is sequentially mounted in the wells and a deflecting nozzle (13) with a diameter of 23 mm. The rotation moment from the side nozzles is 602 kg*m, and from the deflecting nozzle (13) 623 kg*m. When mining underground chambers with a radius of 6 m and a height of 1 m, the hydraulic monitor shaft (9) is brought to a horizontal position, after which the barrel is rotated along the axis at an angle of 90° and, when the projectile rotates, a round chamber 1 m high is eroded. Next, the hydraulic monitoring shaft (9) rotates 90° with the side nozzles (10 and 23) down and, with circular rotation of the projectile (8) in the well, the chamber raft (12) is cleaned. The projectile (8) is installed in its original position in the hemispherical sector (3), in which the hydraulic monitor barrel (9) is moved from a horizontal to a vertical position, the supply of water and air is stopped, and the projectile (8) is dismantled from the well. When an underground chamber is eroded, the hydraulic mixture of gold-bearing rocks raised by the airlift is sent to an adjustable washing device. The washed rock is placed in a waste landfill, and the water returns by gravity to the reservoir. The landfill is mined using two projectiles (8), which move in rows of wells in a retreating order.
Предлагаемое устройство (фиг. 6) для осуществления способа скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает пульповую трубу (14) с оголовком для отвода пульпы (15), воздушную трубу (16) с шарниром для подачи воздуха (17) в верхней части, водяную трубу (18) с шарниром для подачи воды (19) в верхней части и шарнирным коленом (20) на нижнем конце. Шарнирное колено (20) соединено через патрубок (21) с гидромониторным стволом (9). Между пульповой трубой (14) и патрубком (21) шарнирно установлена жесткая тяга (22), обеспечивающая возможность вывода из вертикального в горизонтальное положение гидромониторного ствола (9). На гидромониторном стволе выполнены боковые насадки (10), находящиеся в одной плоскости и направленные под углом 30° в сторону шарнирного колена (20). Перед боковой насадкой (10) на дальнем конце гидромониторного ствола (9) установлена дополнительная гидромониторная насадка (23), находящаяся в плоскости других боковых насадок (10) и направленная в противоположную сторону от шарнирного колена (20) под углом 30°. Гидромониторный ствол (9) надет на патрубок (21) и имеет поперечный паз (24), через который в патрубке (21) установлен винт (25) для поворота гидромониторного ствола на угол 90-180°, при этом на конце гидромониторного ствола (9) закреплен поворотный трос (26), концы которого соединены с двумя лебедками (27) в верхней части пульповой трубы (14). На дальнем конце гидромониторного ствола (9) со стороны, противоположной боковым насадкам (10 и 23), установлена отклоняющая насадка (13) под углом 90 к оси гидромониторного ствола (9). Перед отклоняющей насадкой (13) внутри гидромониторного ствола (9) установлен подпружиненный клапан (30), перекрывающий подачу воды на отклоняющую насадку (13), соединенный тросом (28) с лебедкой (29), установленной в верхней части пульповой трубы (14). Трос (28) проходит через ближнюю к патрубку (21) боковую насадку (10) и пульповую трубу (14).The proposed device (Fig. 6) for implementing the method of borehole hydraulic mining of minerals includes a pulp pipe (14) with a head for removing pulp (15), an air pipe (16) with a hinge for air supply (17) in the upper part, a water pipe (18 ) with a water supply joint (19) at the top and a hinged elbow (20) at the lower end. The articulated elbow (20) is connected through a pipe (21) to the hydraulic monitor barrel (9). A rigid rod (22) is hingedly installed between the pulp pipe (14) and the branch pipe (21), providing the ability to move the hydraulic monitor barrel (9) from a vertical to a horizontal position. The hydraulic monitor barrel has side attachments (10) located in the same plane and directed at an angle of 30° towards the articulated elbow (20). In front of the side nozzle (10) at the far end of the hydraulic monitor barrel (9), an additional hydraulic monitor nozzle (23) is installed, located in the plane of the other side nozzles (10) and directed in the opposite direction from the hinged elbow (20) at an angle of 30°. The hydraulic monitor barrel (9) is put on the nozzle (21) and has a transverse groove (24), through which a screw (25) is installed in the nozzle (21) to rotate the hydraulic monitor barrel at an angle of 90-180°, while at the end of the hydraulic monitor barrel (9 ) a rotating cable (26) is fixed, the ends of which are connected to two winches (27) in the upper part of the pulp pipe (14). At the far end of the jetting barrel (9) on the side opposite to the side nozzles (10 and 23), a deflecting nozzle (13) is installed at an angle of 90 to the axis of the jetting barrel (9). In front of the deflecting nozzle (13), a spring-loaded valve (30) is installed inside the hydraulic monitor barrel (9), which shuts off the water supply to the deflecting nozzle (13), connected by a cable (28) to a winch (29) installed in the upper part of the pulp pipe (14). The cable (28) passes through the side nozzle (10) closest to the branch pipe (21) and the pulp pipe (14).
Работа устройства осуществляется следующим образом. Скважинный снаряд (8) с помощью автокрана монтируется в скважине. Гибкими шлангами снаряд соединяется через шарниры подачи воды (19) и воздуха (17) с насосом и компрессором. При подаче воды и воздуха происходит размыв пород в подземной камере (2), а поднимаемая на поверхность гидросмесь направляется на промывочный прибор. При подъеме водяной трубы (18) гидромониторный ствол (9) через тягу (22) и шарнир (20) переходит из вертикального в горизонтальное положение, при этом струи воды из боковых насадок (10 и 23) размывают породы вдоль гидромониторного ствола (9). При опускании водяной трубы (14) гидромониторный ствол (9) возвращается в вертикальное положение, снаряд (8) поворачивается на угол 5-10° в скважине и гидромониторный ствол (9) вновь выводится в горизонтальное положение, что обеспечивает размыв полусферического сектора. Далее при натяжении одного из тросов (26) с помощью одной из лебедок (27) гидромониторный ствол (9) по оси поворачивается на угол 90°, переводя боковые насадки (10 и 23) в горизонтальную плоскость, при этом винт (25) перемещается до упора в поперечном пазу (24). Вода из боковых насадок (10 и 23) размывает породы вдоль гидромониторного ствола (9). Для кругового перемещения снаряда (8) в скважине при горизонтальном положении гидромониторного ствола (9) периодически производят подачу воды на отклоняющую насадку (13). Для этого с помощью лебедки (29) и троса (28) открывают подпружиненный клапан (30), и вода поступает на отклоняющую насадку (13), поворотный момент от которой превышает суммарный момент от боковых насадок (10 и 23).The device operates as follows. The downhole tool (8) is mounted in the well using a truck crane. Using flexible hoses, the projectile is connected through the water supply (19) and air (17) hinges to the pump and compressor. When water and air are supplied, the rocks in the underground chamber (2) are eroded, and the hydraulic mixture raised to the surface is directed to the flushing device. When the water pipe (18) is lifted, the hydraulic monitor shaft (9) through the rod (22) and the hinge (20) moves from a vertical to a horizontal position, while jets of water from the side nozzles (10 and 23) erode the rocks along the hydraulic monitor shaft (9). When the water pipe (14) is lowered, the hydraulic monitor barrel (9) returns to a vertical position, the projectile (8) rotates at an angle of 5-10° in the well and the hydraulic monitor barrel (9) is again brought to a horizontal position, which ensures erosion of the hemispherical sector. Next, when tensioning one of the cables (26) using one of the winches (27), the hydraulic monitor barrel (9) rotates along the axis at an angle of 90°, moving the side nozzles (10 and 23) to the horizontal plane, while the screw (25) moves to stop in the transverse groove (24). Water from the side nozzles (10 and 23) erodes rocks along the hydraulic monitor shaft (9). For circular movement of the projectile (8) in the well with the hydraulic monitor shaft (9) in a horizontal position, water is periodically supplied to the deflecting nozzle (13). To do this, using a winch (29) and a cable (28), the spring-loaded valve (30) is opened, and water flows to the deflecting nozzle (13), the turning moment from which exceeds the total moment from the side nozzles (10 and 23).
Источники информацииInformation sources
1. Скважинная гидротехнология: учебное пособие под ред. проф. В.Ж. Аренса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2020. с. 93.1. Borehole hydraulic technology: a textbook, ed. prof. V.Zh. Ahrensa. Tula: Tula State University Publishing House, 2020. p. 93.
2. Там же, с. 90.2. Ibid., p. 90.
3. Там же, с. 77. рис. 4.5.3. Ibid., p. 77. fig. 4.5.
4. Там же, с. 77 рис. 4.4.4. Ibid., p. 77 pics 4.4.
Claims (5)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022103912A RU2022103912A (en) | 2023-08-16 |
| RU2807619C2 true RU2807619C2 (en) | 2023-11-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4508389A (en) * | 1981-03-16 | 1985-04-02 | Hodges Everett L | Apparatus and method for hydraulically mining unconsolidated subterranean mineral formations |
| SU1634787A1 (en) * | 1989-02-06 | 1991-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1" | Metrhod for borehole hydraulic recovery of minerals |
| US5197783A (en) * | 1991-04-29 | 1993-03-30 | Esso Resources Canada Ltd. | Extendable/erectable arm assembly and method of borehole mining |
| RU2123112C1 (en) * | 1998-04-27 | 1998-12-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" | Method of hydraulic borehole mining |
| RU2235882C1 (en) * | 2003-01-30 | 2004-09-10 | Томский политехнический университет | Method for well hydraulic extraction of hard mineral resource from slanted bed (variants) |
| RU2635928C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-11-17 | Закрытое акционерное общество "СОЮЗРУДА" | Method for hydraulic borehole mining |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4508389A (en) * | 1981-03-16 | 1985-04-02 | Hodges Everett L | Apparatus and method for hydraulically mining unconsolidated subterranean mineral formations |
| SU1634787A1 (en) * | 1989-02-06 | 1991-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1" | Metrhod for borehole hydraulic recovery of minerals |
| US5197783A (en) * | 1991-04-29 | 1993-03-30 | Esso Resources Canada Ltd. | Extendable/erectable arm assembly and method of borehole mining |
| RU2123112C1 (en) * | 1998-04-27 | 1998-12-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма "Кондор" | Method of hydraulic borehole mining |
| RU2235882C1 (en) * | 2003-01-30 | 2004-09-10 | Томский политехнический университет | Method for well hydraulic extraction of hard mineral resource from slanted bed (variants) |
| RU2635928C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-11-17 | Закрытое акционерное общество "СОЮЗРУДА" | Method for hydraulic borehole mining |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Аренс В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М.: Недра, 1975. 264 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108643869B (en) | Seabed shallow layer natural gas hydrate solid fluidization green mining device and method | |
| US4437706A (en) | Hydraulic mining of tar sands with submerged jet erosion | |
| US3081828A (en) | Method and apparatus for producing cuts within a bore hole | |
| US4915452A (en) | Hydraulic borehole mining system and method | |
| CN108798608B (en) | Natural gas hydrate exploitation system and method | |
| EP2321497A2 (en) | Traveling undercut solution mining systems and methods | |
| CN103016044A (en) | Comprehensive method of drilling, permeability increasing, repairing and gas-driven displacing of drill hole underground coal mine | |
| CN111322048A (en) | Hard roof rock burst subsection direction-control fracturing treatment technology | |
| CN110953013A (en) | Controllable jet flow punching pressure relief and permeability increase device and method for soft coal seam | |
| RU2807619C2 (en) | Method of borehole hydraulic mining of minerals and a device for its implementation | |
| US11008846B2 (en) | Water jet mining system and method | |
| RU2720038C1 (en) | Method of cork destruction in well | |
| AU2011282475A1 (en) | Hydraulic mining system for tabular orebodies utilising directional drilling techniques | |
| CN114635695B (en) | Axial crack-making pre-splitting method | |
| CN105134125A (en) | Construction process for blocking bottom end of annular space behind gas vertical well wall | |
| CA2076239C (en) | Method of removing a mineable product from an underground seam | |
| CA1129446A (en) | Method and apparatus for drilling and mining | |
| RU2256796C1 (en) | Method for extraction of mineral resources and device for realization of said method | |
| RU2078209C1 (en) | Method of mining mineral deposits and superstructure for its embodiment | |
| RU2763162C1 (en) | Method for underground hydro mining of minerals and the device for its implementation | |
| RU2310731C1 (en) | Mobile direct and inverse operating drilling-and-producing rig | |
| RU2078212C1 (en) | Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment | |
| RU133557U1 (en) | DRILLING RIG FOR WATER WELL CONSTRUCTION IN RELIEF WATERFLOW HORIZONS WITH HEADS | |
| RU2786980C1 (en) | Device for downhole hydraulic mining of minerals | |
| RU2022103912A (en) | The method of borehole hydraulic mining of minerals and a device for its implementation |