Способ обезвоживания закладочного массива при гидравлической закладке камер в пластах с водорастворимыми минералами и раствороотводы для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫ и КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712313/03 (22) 03,07.89 (46) 15.09.91. Бюл. ¹ 34 (71) Пермский политехнический институт (72) В.А.Старцев и В.Я,Ковтун (53) 622.273.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 846768; кл. Е 21 F 15/08, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 289207, кл. Е 21 Е 15/08, 1969.

ÄÄ5U ÄÄ 1677343 А1 (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАКЛАДКЕ КАМЕР В ПЛАСТАХ С

ВОДОРАСТВОРИМЫМИ МИНЕРАЛАМИ И

РАСТВОРООТВОДЫ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промсти и м.б. использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых, 0 4 4 (лЭ (Д

1б77343 сложенных водорастворимыми минералами, с закладкой выработанного пространства. Цель — повышение извлечения полезного ископаемого из недр за счет уменьшения агрессивного (растворяющего) воздействия ненасыщенных закладочных растворов на незащищенные стенки каме-! ры 9 путем сокращения времени и площади контактирования подвижных ненасыщенных растворов со стенками камеры 9, а также уменьшение выноса мелких фракций с осветленными растворами. Раствороотвод (РО) содержит перфорированную трубу (ПТ)

1 с цилиндриче .ким стаканом (ЦС) 2, понтон

3 обтекаемой формы и эластичную водонепроницаемую оболочку для перекрытия перфорационных отверстий при отводе осветленного раствора, Понтон 3 установлен концентрично П Г 1 с зазором, а ЦС 2

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых, сложенных водорастворимыми минералами, преимущественно калийно-магниевых (карналлитовых) руд, с закладкой выработанного пространства, Цель изобретения — повышение извлечения полезного ископаемого из недр за счет уменьшения агрессивного (растворяющего) воздействия ненасыщенных закладочных растворов на незащищенные стенки камеры путем сокращения времени и площади контактирования подвижных ненасыщенных растворов со стенками камеры, а также уменьшение выноса мелких фракций с осветленным раствором.

На фиг,1 показана схема раствороотвода для отвода осветленного раствора с поверхности возводимого закладочного массива беэ присутствия людей в закладываемой камере, а также для отвода жидкой фазы иэ закладочного массива после отвода осветленных растворов с поверхности закладочного массива, в период отвода только осветленных растворов; на фиг.2 — схема раствороотвода для отвода жидкой фазы из закладочного массива во впадинах после окончания возведения закладочного массива в камере, в период возведения закладочного массива в камере — до отвода жидкой фазы; на фиг.3 — схема гидравлической закладки длинной камеры, образованной при отработке наклонного пласта, сложенного водорастворимыми минералами с подачей закладочного материала в камеру с по5

35 выполнен перфорированным и установлен над понтоном 3 с возможностью перемещения вдоль ПТ 1. При этом оболочка размещена в указанном зазоре и герметично соединена одним концом с ЦС 2, а другим— с нижним концом ПТ 1, Верхний конец ПТ 1 длиной не менее высоты ЦС 2 выполнен сплошным, а ЦС 2 снабжен фильтровальной тканью 7. Устанавливают PO рассредоточено по длине камеры 9, начиная с дальнего от места сброса пульпы в камеру 9. Каждый последующий РО устанавливают так, чтобы начальный уровень приема осветленного раствора данным PO соответствовал конечномууровню приема осветленного раствора предыдущим РО. Отвод жидкой фазы из закладочного массива производят после окончания его намыва в камере 9. 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 3 ил. мощью потока, ненасыщенного по водорастворимым минералам раствора.

Раствороотвод для раздельного отвода осветленных растворов и жидкой фазы иэ закладочного массива содержит перфорированную трубу 1, перфорированный цилиндрический стакан 2, понтон 3 обтекаемой формы, водонепроницаемую эластичную оболочку 4 для перекрытия перфорационных отверстий при отводе осветленных растворов. Перфорированная дренажная труба 1 снабжена ограничителем-заглушкой 5 и опорной плитой 6. Перфорированный цилиндрический стакан 2 снаружи закрыт фильтровальной тканью 7, установлен над понтоном 3 и вместе с ним имеет возможность перемещаться вдоль перфорированной дренажной трубы 1 и осуществлять гидравлическую связь через перфорированные отверстия окружающего цилиндрический стакан 2 пространства с внутренним объемом. При этом понтон установлен кон центрично трубе 1 с зазором, Водонепроницаемая эластичная оболочка 4 в исходном гофрированном состоянии размещена вокруг перфорированной дренажной трубы 1 в зазоре между корпусом понтона 3 и дренажной трубой 1, герметично закреплена одним концом с цилиндрическим стаканом 2, а другим с помощью хомута 8 — с нижним концом дренажной трубы 1, Дренажная труба 1 перфорирована на расчетную высоту, верхний конец ее длиной не менее высоты перфорированного цилиндрического стакана 2 выполнен сплошным.

1677343

10

20

35

50

Раствороотвод работает следующим образом.

Перед закладкой камеры 9 трубу 1 открытым концом вставляют в дренажную скважину 10 до опорной плиты 6. Соединение дренажной трубы 1 с дренажной скважиной 10 герметизируют. B исходном состоянии понтон 3 с перфорированным цилиндрическим стаканом 2 и гофрированной водонепроницаемой эластичной оболочкой

4 занимает самое низкое положение на дренажной трубе 1, практически на опорной плите 6. При намыве закладочного массива в зоне расположения раствороотвода понтон 3 благодаря его плавучести (подобранного соотношения между объемом понтона, массой понтона, цилиндрического стакана и водонепроницаемой эластичной оболочки) и обтекаемой форме постоянно находится в верхней части влажного закладочного массива 11, обеспечивая постоянный отвод осветленных рассолов 12 через фильтровальную ткань 7, перфорированный цилиндрический стакан 2 в дренажную трубу 1 и далее в дренажную скважину 10, которая связана с горными выработками дренажной системы (не показаны), При подъеме понтона 3 и цилиндрического стакана 2 отверстия в дренажной трубе 1, расположенные ниже цилиндрического стакана 2, перекрываются водонепроницаемой эластичной оболочкой 4, тем самым исключается проникновение жидкой фазы из влажного закладочного массива в дренажную трубу 1 и достигается неподвижность жидкой фазы, контактирующей со стенками камеры 9 в период закладки камеры, При подъеме герметичного стакана 2 выше перфорированных отверстий в дренажной трубе 1 водонепроницаемая эластичная оболочка 4 перекрывает все перфорированные отверстия в дренажной трубе 1, тем самым раствороотвод перестает отводить осветленные растворы в дренажную систему. После возведения закладочного массива в камере с отведением осветленного раствора со стороны внутреннего объема дренажной трубы 1 через ее перфорированные отверстия механическим (например, с помощью прокалывающего. инструмента) для физико-химическим воздействием (на-. пример, взрывание в перфорированной дренажной трубе 1 зарядов взрывчатого ве щества, растворение, сжигание водонепроницаемой оболочки) производят перфорирование отверстий в водонепроницаемой эластичной оболочке 4, через которые производят отвод жидкой фазы из закладочного массива, возведенного в камере 9, за исключением впадин, в дренажную трубу 1 и дренажную скважину 10. Ограничительзаглушка 5 служит для ограничения перемещения цилиндрического стакана 2 и предотвращения попадания обрушившихся в камере 9 кусков горной породы и других предметов в трубу 1 и забивания ее.

Раствороотвод для отвода жидкой фазы из закладочного массива во впадинах камеры после окончания возведения закладочного массива в камере (фиг.2) содержит перфорированную дренажную трубу 13, водонепроницаемую оболочку 14, покрывающую дренажную трубу 13 по всей ее перфорированной длине и герметично закрепленной на ней с помощью хомутов 15.

Перфорированная дренажная труба 13 снабжена заглушкой 16 и опорной плитой

17.

Перед закладкой камеры 9 дренажную трубу 13 раствороотводного устройства открытым концом вставляют s дренажную скважину 18, соединяющую дренажную систему (не показана) с нижней частью 19 впадины закладываемой камеры, до опорной плиты 17, Соединение дренажной трубы 13 с дренажной скважиной 18 герметизируют, После возведения закладочного массива в камере со стороны внутреннего объема дренажной трубы 13 через ее перфорированные отверстия механическим .или физико-химическим воздействием производят перфорирование отверстий в водонепроницаемой оболочке 14, через которые производят отвод жидкой фазы из закладочного массива, возведенного во впадине, и прилегающих районов камеры 9.

Способ обезвоживания осуществляется следующим образом.

Закладочный материал с помощью потока ненасыщенного по водорастворимым минералам (минералу) раствора подают через трубопровод 20 в ограниченный перемычкой 21 объем камеры 9, образованной при отработке пласта, сложенного водорастворимыми минералами. Конец трубопро-. вода 20 для сброса пульпы в камеру 9 располагают у ее кровли.

Перед закладкой камеры 9 на участке ее, расположенном в синклинальной складке пласта (впадина), проходят скважину 18, с помощью которой камеру 9 соединяют с горными выработками 22, 23 дренажной системы. На участке, наиболее удаленном по условиям растекания пульпы. от места ее сброса в камеру, проходят скважину 10 до соединения с горными выработками 23.

Кроме того, и роходят скважины 24-27, которыми также соединяют камеру 9 с горными выработками 22, 23. 8 скважинах 10, 24, 25, 26, 27, 18 со стороны камеры 9 герметично

1677343 устанавливают раствороотводы. Число раствороотводных устройств для отвода осветленного раствора (см. фиг.1) определяют по формуле

««Нк Нп н в

n.,- .=-д; — где N — количество раствороотводных устройств для отвода осветленного раствора, шт„.

Нк — абсолютная отметка уровня кровли камеры в месте сброса пульпы в камеру, м;

Нп — абсолютная отметка уровня почвы камеры в наиболее удаленной по условиямрастекания закладочной пульпы части каме.ры,м; дн — расстояние от почвы камеры до ,начального уровня приема осветленного раствора раствороотводным устройством, ",м; дв — расстояние от кровли камеры до конечного уровня приема осветленного рас творе раствороотводным устройством, м;

h

Места проведений скважин 24, 25, 26, 27 и установки соответствующих раствороотеодов выбирают так, чтобы начальный уровень приема осветленного раствора дан,ным раствороотводом, установленным в скважине 24, соответствовал конечному, уровню приема осветленного раствора предыдущим раствороотводом, установлен,ным в скважине 10, начальный уровень приема осветленного раствора раствороотводам, установленным в скважине 25, соот ветствовал конечному уровню приема осветленного раствора раствороотводом, установленным в скважине 24, и так далее вплоть до раствороотвода, установленного в скважине 27.

При поступлении закладочной пульпы в камеру 9 пульпа растекается, заполняя низкие и удаленные от места сброса пульпы в камеру участки камеры, Дальность растекания пульпы по камере зависит, от гранулометрического состава используемого закладочного материала и его способности к обезвоживанию. В местах накопления пульпы происходит ее отстаивание и образование осветленных растворов и влажного закладочного массива, Для уменьшения аграссивного (растворяющего) влияния подвижных (осветленных) ненасыщенных растворов на стенки (целики) камеры одновременно с намывом

Закладочного массива производят отвод освоздействия ненасыщенного раствора на

40 незащищенные стенки камеры путем сокра45

««««к Нп н в

55

35 ветленных растворов с поверхности возводимого закладочного массива через раствороотводы, Начинают отводить осветленные растворы с помощью раствороотвода, установленного на скважине 10, пройденной на участке, наиболее удаленном по условиям растекания пульпы от места ее сброса в камеру.

В соответствии с конструкцией раствороотводов и порядком их установки в камере 9 при подходе осветленных растворов к вышерасположенному раствороотводу предыдущий раствороотвод от дренажной системы отключается, тем самым исключается преждевременное (до закладки камеры) удаление жидкой фазы из закладочного массива с образованием дополнительных потоков подвижных ненасыщенных растворов.

После закладки камеры механическим или физико-химическим воздействием со стороны внутреннего объема дренажных труб (1, 13) через перфорированные в дренажных трубах отверстия производят перфорирование водонепроницаемых оболочек 4, 14 ео всех раствороотводах, тем самым создают условия для одновременного отвода жидкой фазы из закладочного массива, в том числе и из впадины.

Формула изобретения

1, Способ обезвоживания закладочного массива при гидравлической закладке камер в пластах с водорастворимыми минералами, включающий, отвод осветленного раствора и жидкой фазы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потерь полезного ископаемого в недрах путем уменьшения агрессивного (растворяющего) щения времени и площади контактирования подвижного ненасыщенного раствора со стенками камеры, отвод осветленного раствора осуществляют одновременно с намывом закладочного массива с его поверхности через раствороотводы, число которых определяют по формуле где N — количество растеороотеодов для отвода осветленного раствора, (при Ьср = H»â€”

Нп количество раствороотводов равно 1), шт.;

H» — абсолютная отметка уровня кровли камеры в месте сброса закладочной пульпы в камеру, м;

1677343 фиг. Z

H> — абсолютная отметка уровня почвы камеры в наиболее удаленной по условиям растекания закладочной пульпы части камеры,м; дн — расстояние от почвы камеры до 5 начального уровня приема осветленного раствора раствороотводом,м;

Os — расстояние от кровли камеры до конечного уровня приема осветленного раствора раствороотводом, м; 10

Ьср — средняя высота камеры без учета глубины впадин в почве и высоты куполов в кровле камеры, и устанавливают рассредоточенно по длине камеры, начиная с дальнего от места 15 сброса пульпы в камеру, при этом каждый последующий раствороотвод устанавливают так, чтобы начальный уровень приема осветленного раствора данным раствороотводом соответствовал конечному уровню 20 приема осветленного раствора предыдущим раствороотводом, а отвод жидкой фазы из закладочного массива производят после окончания его намыва в камере.

2. Раствороотвод для обезвоживания 25 закладочного. массива при гидравлической закладке камер в пластах с водораствори- мыми минералами, включающий перфорированную трубу с цилиндрическим стаканом,отличающийся тем,что,сцелью снижения потерь полезного ископаемого в недрах за счет уменьшения агрессивного (растворяющего) воздействия ненасыщенного раствора на незащищенные стенки камеры, он снабжен эластичной водонепроницаемой оболочкой для перекрытия перфорационных отверстий при отводе осветленного раствора и понтоном обтекаемой формы, понтон установлен концентрично трубе с зазором, цилиндрический стакан выполнен перфорированным, установлен над понтоном с возможностью перемещения вдоль дренажной трубы, при этом водонепроницаемая эластичная оболочка размещена в указанном зазоре, герметично закреплена одним концом с цилиндрическим стаканом, другим — с нижним концом перфорированной трубы, а верхний конец трубы длиной не менее высоты стакана выполнен сплошным.

3. Раствороотвод по п.2, отл ича юшийся тем, что, с целью уменьшения выноса мелких фракций с осветленными растворами, его перфорированный цилиндрический стакан снабжен фильтровальной тканью.

1677343

Составитель Н,Чертова

Редактор M.Êåëåìåø Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Малец

Заказ 3097 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101