Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления

 

1. Способ скважинной гидродо-- бычи полезных ископаемых, включгющ1-;й бурение добычных скважин с поверхности, спуск обсадной колонны в интервал покрывающих пород, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повы-meiiJiH эффетггизности добычи за счет снигсения затрат на ;ю;здержгип?е кровли доОычньк камер, укрепление кровли кзь^ер осуществляют путем внедрения пуансонов в породу стекки скважины в процессе спуска обсадной колонны.2. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидрозлеватор и гидромонитор, о т л и ч а ю~ ш, е е с я тем, что обсадг-ая труба снабжена механизмом для внедрения в породу пуансонов, выполненньгь.- в виде концентрически расположенных на нилшем конце обсадной трубы колец, соединенных между собой двухзвенш.лми шарнирньЕ-да тягами, одно из - звеньев которых с?ггбжено на конце сегментным пуансоном, при этом пуансоны одного ряда смещены относительно пуансонов соседнего ряда на угол»d. = ~^^ J г-де п - число пуансонов одного ряда, верхнее кольцо закреплено неподвижно на обсадной трубе, а все последующие кольца — с возможностью продольного перемещения относительно ее.<оШ.ДГЙЛНкж*'М

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЯ 1АЛИСТИЧЕЖИХ вЂ” РЕСПУБЛИК «=ф ь (511 ". 1 С

ОПИСАНИЕ NSOEPFI EÜ4ß t

М - ВТОРСКОМ ОБИДЕ ГЕЛЬСТБУ

4М%5ЕРВТ Х."Я:ЖТ4ФВАЬЗРЛМХБ ДЮМС ИЗФ ЗИДИЮ1М -"М4ОВВР йК ЙЯЮВЗВ ЖИ МЮФОМ ФЗНШЮЮЙЕ!В 33%У4ТБ ТИХ:3ЙЮ ° M. Х:

ГОСУДАРСТБЕКЧЬ111 ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИй (21) 3539032/22-03 (22) 11.01.83 (46) 15 03 84 Бюл. № 10 (72) П.A.Ôðîëoâ, Н.И.Бабичев, В.А.Дмитриев и P,Т.Сулейманов (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени геолого-развецочннй институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622.234.4(088.8) (56) 1. Штанговая крепь. Под ред.

Семеновского В.Н. M., "Недра",!965, с.147.

2. Авторское свицетельство СССР

¹ 877026. кл. Е 21 С 45/00(прототи-,) (54) СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . (57) 1. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение добычных скважин с поверхности, спуск обсадной колонны в интервал покрывающих пород, размещение в них добычного оборудования„ формирование добычных камер размь,— вом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыщения -.ффектпвности добычи за сч=т снн;.,ения затрат HB i!Îääpрж пп кровли добычных камер, укре;. ен е кровли камер осуществляют путем внедрения пуансонов в породу стенки сквзжины в процессе спуска обсадной колонны.

2. Устройство для скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающее высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидроэлеватор H гидромонитср, о т ..1 и ч а ищ е е с я тем, что обсадная труба снабх;ена механизмом для внедрения в псроду пуансонов, выполненным в виде концентрически расположенньгх на нижнем конце обсадной трубы колец, соединенных между собой двухзвен.пм:1 шарнирными тягами, одно нз звеньев которых снабжено на конце сегментным пуансоном, при этом пуансоны одного ряца смещены относительно пуансонов соседнего ряда на угол

360 — Э где п — число пуансонов одного ряда, верхнее кольцо закреплено неподвижно на обсадной трубе, а все последующие кольца — с возможностью продольного перемещения относительно ее.

1О

30

1 1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов полезных ископаемых с неустойчивой кровлей, Известен способ поддержания кровли над выработанным пространством, заключающийся в цементировании затрубного пространства добычной скважины (1 3.

Однако цементирование трудоемкий процесс и кроме того, затрудняется извлечение обсадных труб для повторного использования, что является непременным условием при скважинной гидродобыче.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение добычных скважин с поверхности, спуск обсадной колонны в интервал покрывающих пород, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность (2 3

Наиболее близким к изобретенчю по конструкции является устройство для скважинной гидродобычи, включающее высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидроэлеватор, и гидромонитор (21.

Недостатками известного способа являются многочисленные дополнительные трудозатраты. Для бурения в кровле добычных камер дополнительных сквамлн необходимо использование дополнительных буровых установок что влечет за собой значительный объем монтажно-демонтажных работ. В дополнительных скважинах необходимо делать расширения, для чего необходимо иметь специальные устройстварасширители, Повышается металлоемкость добычи, так как одним из элементов крепи является арматура.

Недостатком известного устройства является невозможность осуществления укрепления пород стенок скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности скважинной гидродобычи за счет снижения затрат на поддержание кровли добычных ка-„ мер.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу скважинной гидродобычи полезных ископаемых, 079844 2 включающему бурение скважин, спуск обсадных колонн, размещение в них добычного оборудования, формирование добычных камер размывом полезного ископаемого с укреплением их кровли и транспортировку пульпы на поверхность, укрепление кровли камер осуществляют путем внедрения пуансонов в породу стенки скважины в процессе спуска обсадной колонны.

Для осуществления предлагаемого способа в устройстве для скважинной гидродобычи, включающем высоконапорный став в виде обсадной трубы, пульповод, гидроэлеватор и гидромонитор, обсадная труба снабжена механизмом для внедреиия в породу пуансонов, выполненным в виде концентрически расположенных на нижнем конце обсадной трубы колец, соединенных между собой двухзвенными шарнирными тягами, одно из звеньев которых снабжено на конце сегментным уплотняющим пуансоном, при этом пуансоны одного ряда смещены относительно пуансонов соседнего ряда на угол g= вЂ, где и -число пуансо360 нов одного ряда, верхнее кольцо закреплено неподвижно на обсадной трубе, а все последующие кольца — с возможностью продольного перемещения относительно ее.

На фиг.1 изображен спуск обсадных труб с устройством для поддержания кровли; на фиг.2 — колонна обсадных труб с устройством поддержания кровли на забое; на фиг.3 —двухзвенные шарнирные тяги; на фиг.4 — фрагмент плана обработки месторождения; на фиг. 5 — добычиая скважина в процессе отработки, продольный разрез.

Устройство для уплотнения пород закреплено на нижнем конце колонны обсадных труб 1 и состоит иэ неподвижного кольца 2, связанного двухзвенными шарнирнь»ми тягами Э с подвижными кольцами 4 и 5, причем торец нижнего кольца 5 выступает за торец обсадной трубы, Каждая тяга снабжена сегментным уплотняющим пуансоном 6. Созданный пуансонами кольцевой прерывистый слой уплотненной породы 7 образуется на стенках скважины 8. Месторождение отрабатывают полукамерами 9 с оставлением целиков 10. Добычное оборудование 11 опущено в скважины, колонны обсадных труб закреплены балками 12, 3 1079

Пуансоны каждого горизонтального ряда располагаются по окружности с таким расчетом, чтобы зазор между ними в рабочем состоянии был минимальным. Пуансоны соседнего ряда перекрывают этот зазор, поэтому они

5, смещены относительно соседнего на угол о = „, где n — число пуансо3Ьо нов одного ряда. Количество подвижных колец определяют из необходимости перекрытия высоты свода обрушения, причем чем больше колец и соответственно пуансонов тем больше эффективность работы устройства. Нижнее кольцо 5 выступает за торец об15 садных труб на величину, необходимую для складывания всех двухзвенных тяг.

Конструктивное исполнение устройства зависит от параметров добыч20 ного оборудования и физико-механических свойств горных пород, слагающих стенки добычных скважин.

Способ осуществляют следующим об. разом.

Месторождение разделяют на блоки, добычные скважины 8 бурят по сетке при которой из одной добычной скважины отрабатывается 6 ромбических олукамер 9 с оставлением звездообразных целиков 10. При этом в приствольной зоне кровли добычных камер образуется ослабленная зона, что приводит к обрушению пород кровли и возможности поломки добычного оборудования 11. 35

Устройство работает следующим образом.

B пробуренную до кровли рудного пласта добычную скважину опускается колонна обсадных труб l с закреп- 40 ленным на ней устройством для упрочнения стенок скважин.

При постановке колонны труб на забой кровли достигает забоя опережающее кольцо 5. Под действием ве- 45 са труб кольцо 5 движется вверх и через тяги 3 движение передается остальным кольцам 4. Тяги верхнего

844 4 ряда упираются в неподвижное кольцо

2, звенья всех тяг складываются, пуансоны внедряются в стенки скважины и уплотняют породу вокруг скважины.

Каждый горизонтальный ряд пуансонов создает кольцевой прерывистый слой уплотненной породы 7, причем соседние слои уплотненной породы расположены с перекрытием неуплотненных промежутков в соответствии с положением пуансонов. Уплотненные кольцевые слои образуют подобие арматуры в стенках скважины и поддер- живают вьппележащие породы кровли, предохраняя их от обрушения в отработанное пространство.

Колонны обсадных труб закрепляются на устье балками 12.

По окончании посадки обсадных труб, т.е. после полного срабатывания устройства производят дальнейшую углубку скважины, опускают в нее добычное оборудование ll и производят отработку рудного пласта 13.

По окончании отработки камер из скважины извлекают добычное оборудование и поднимают колонну обсадных труб. При этом неподвижное кольцо

2 через тяги передает движение вверх остальным кольцам, пуансоны выходят из зацепления с породой стенок скважин и все устройство поднимается на поверхность.

Обработка месторождения предлагаемям способом скважинной гидродобычи предусматривает большой объем сооружения добычных скважин, а поскольку она ведется последовательно с использованием одновременно

4-6 скважин, то достаточно иметь соответственно 4-6 предлагаемых устройств, которые многократно используются без дополнительных затрат.

Преимуществом предлагаемого способа является отсутствие дополнительных скважин, в которых необходимо вести установку арматуры и цементирование.

1979844

10798чй

1 ! и

1 с (-

g2u2. Е

, у

1079844

1079844

1079844

Составитель,Ц.Шпак

Текред О.Неце Корректор А.Зимокосов

Редактор А.Хим ук

Заказ 128б/34 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l/3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4