Способ добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых способом ПВ. Цель - снижение потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов. Трапециевидную зону разуплотнения вокруг фильтров скважин осуществляют проходкой горизонтальных щелей, которые формируют в виде эллипса, большими осями направленного в сторону смежных скважин в ряду. Проходку щелей осуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей щелями, в выработанное пространство. Закладку щелей осуществляют естествен ной сегрегацией фракций руды с сохранением в них крупных фракций руды или искусственным закладочным материалом (песком) в зависимости от крупности слагающих рудное тело фракций 3 з. п флы, 2 ил. Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 43/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
/ (К ПАТЕНТУ (21) 4809518/03 (22) 28.12.89 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) И.Ю. Найденко и Е,Н. Щемерова (73) И.Ю:- Найденко и Е.Н. Щемерова (56) Авторское свидетельство СССР
N 633320, кл. Е 21 В 43/28, 1977.
Авторское свидетельство СССР
l4 1422901, кл. Е 21 В 43/28, 1988. (54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ (57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых способом ПВ. Цель — снижение
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке подземных выщелачиванием месторождений, представленных продуктивными горизонтами, сложенными слабо проницаемыми прослоями, залегающими в толще хорошо проницаемых вмещающих пород.
Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых подземным выщелачиванием в слабопроницаемых рудах, включающий формирование щелей путем размыва полезного ископаемого в границах продуктивного горизонта, закладку щелей фильтрующим материалом, оборудование скважин фильтрами с изоляцией от пустых пород установкой пакеров, подачу в эакачные скважины выщелачивающего реагента от„„5U„„1777621 А3 потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов. Трапециевидную зону разуплотнения вокруг фильтров скважин осуществляют проходкой горизонтальных щелей, которые формируют в виде эллипса, большими осями направленного в сторону смежных скважин в ряду. Проходку щелей осуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей щелями, в выработанное пространство. Закладку щелей осуществляют естественной сегрегацией фракций руды с сохранением в них крупных фракций руды или искусственным закладочным материалом (песком) в зависимости от крупности а слагающих рудное тело фракций. 3 з. п. флы, 2 ил. качку продуктивного раствора из откачных скважин, Недостатком указанного способа является низкая эффективность его применения при разработке слабопроницаемых рудных прослоев, залегающих в толще хорошо проницаемых вмещающих пород, а также значительная остаточная кислотность, низкое содержание полезных компонентов в продуктивных растворах и большие потери полезных компонентов в недрах.
Наиболее близким.к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ выщелачивания руд через скважины, включающий вскрытие продуктивного горизонта закачными и откачными скважинами, размещение в них гидродобычного оборудования, формирова1777621 ние зоны разуплотнения проходкой вертикальных щелей трапециевидной формы с большим основанием у скважины. После проходки каждой щели из этого же гидромонитора осуществляют закладку ее фильтрующим материалом (песком), а после этого размывают и закладывают следующую щель. Производят оборудование скважин фильтрами с изоляцией от пустых пород установкой пакеров, подачу в эакачные скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора от откачных скважин.
Укаэанный способ обладает существенным недостатком: он не позволяет сформировать хорошо подготовленный к выщелачиванию легкопроницаемый участок рудного тела, т.к. размыв очередной вертикальной щели требует очистки ствола скважины до нижнего основания щелей, при этом происходит вынос закладочного материала (песка), и в случае, если угол нижнего основания трапециевидной щели больше угла естественного откоса закладочного материала, то последний выносится полностью, а если меньше, то закладочный материал выносится частично.
В результате происходит смыкание (схлопывание) стенок вертикальной щели под действием горного. давления, что вызывает резкое ухудшение фильтрационных свойств подготавливаемого участка (снижение проницаемости). В дальнейшем, когда на него подают рабочие растворы, последний не контактирует практически совсем с отрабатываемым массивом, что обуславливает недоизвлечение полезного компонента и его потери, повышение расхода выщелачивающих растворов и загрязнение окружающей среды.
Целью изобретения является снижение потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов путем обеспечения поддержания повышенной проницаемости выщелачиваемого участка рудного тела в течение всего времени его отработки.
Поставленная цель достигается тем, что в способе добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающем вскрытие продуктивного горизонта откачными и эакачными скважинами, размещение в скважинах гидродобычного оборудования, формирование щелями зоны повышенной проницаемости, имеющей в сечении форму трапеции с большим основанием у скважин, закладку ее фильтруащим материалом, оборудование скважин фильтрами с изоляцией от вмещающих пород установкой пакеров, подачу в закачные
30
55 скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора из откачных скважин, трапециевидную зону повышенной проницаемости образуют в виде зоны разуплотнения горизонтальными щелями, которые формируют в виде эллипса, большими основаниями направленного в сторону смежных скважин в ряду, их проходку осуществляют в восходящей последовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей полостями размыва в выработанное пространство, Мощность последовательно размываемых полостей (щелей) определяют из выражения
1,67 Xq> п12 = п 1 м, пц Zy где m> — мощность оставляемого (обрушаемого) слоя руды, м;
Х оп — распределенная нагрузка оставляемого слоя руды на полость размыва, кН/м;.
Zy — удельный вес выщелачиваемых акмэ а допустимую высоту зоны. разуплотнения, при превышении которой происходит переуплотнение пород, определяют иэ выражения
Нлк+ Ннк Z птя
Нразупл, M, где Нлк — мощность зоны проработки пласта м Нпласта Нлк
Няк. — высота непосредственной кровли, м; гп1 — мощность оставляемых прослоев в зоне разуплотнения, м;
Kp(t) = 1,7-0,5 t — эмпирический козф-.
0,2 фициент разрыхления глинистых пород;
t — время отработки рудного участка, сут.
В случае сложения отрабатываемого участка рудного тела крупными (более 1 мм) и мелкими (более 0,25 мм) фракциями руды осуществляют естественную закладку полостей (щелей) размыва сегрегаций фракций руды с сохранением в них крупных фракций руды, т. к. они сами выполняют роль закладки, а в случае сложения отрабатываемого участка рудного тела мелкими фракциями руды для предотвращения смыкания стенок щели осуществляют искусственную закладку щелей фильтрующим материалом (песком).
1?77621
Подача раствора реагента в выщелачивающий участок через трапециевидную зону разуплотнения горизонтальными щелями, в плане имеющих форму эллипса, большими осями направленных в сторону смежных скважин в ряду, позволяет снизить потери полезного компонента и расход выщелачивающих растворов, что повышает эффективность способа подземного выщелачивания в целом, т. к, именно такая форма. и расположение полостей размыва в плане позволяют исключить воэможность формирования застойных зон в процессе выщелачивания за счет обеспечения одинаковой длины линий тока выщелачивающих растворов. Это ведет к более равномерной проработке рудного массива, В сечении щели, образующие зону разуплотнения рудного массива, располагают горизонтально. Это позволяет предотвратить вынос закладочного материала (песка) из щели, что приводит к смыканию (схлопыванию) стенок щели под действием горного давления и резкому ухудшению фильтрационных свойств подготавливаемого участка (снижению проницаемости).
Из условия, что разуплотнение должно захватить рудный пласт и частично породы кровли для полной проработки рудной зоны, находим
Нраэупл.(Kp(t - 1)+ Z m1.= Нлк+ Ннк, где Нраэупл. — допустимая высота зоны разупло..нения, при превышении которой происходит переуплотнение пород;
Kp(t) = 1,7 — 0,3т = — эмпирический ко0,2 зффициент разрыхления глинистых пород как функция времени;
t — время отработки рудного участка, сут;
m1 — мощность оставляемых прослоев в зоне разуплотнения, м;
Нлк. — мощность зоны проработки (пласта), м;
Ннк — высота непосредственно кровли, Откуда
Нлк + Ннк — + п11(I =1
Нраэупл
Кр (t)
На фиг. 1 показана схема расположения трапециевидной зоны разуплотнения горизонтальными щелями, разрез; на фиг. 2— схема расположения зон разуплотнения, план.
Способ осуществляется следующим образом.
На площади залежи намечают контуры закачных 1, откачных 2 скважин и будущей зоны разуплотнения горизонтальными щелями 4.
5 Продуктивный горизонт 3 вскрывают закачными 1à, 16, ... и откачными 2а, 26... скважинами. Из этих скважин формируют трапециевидную зону разуплотнения проходкой горизонтальных щелей 4 и обруше10 нием каждого слоя пород 5, находящегося между выщележащей и нижележащей щелями 4.
Для исключения возможности формирования застойных эон горизонтальным поло15 стям размыва 4, образующим зону разуплотнения выщелачиваемого участка, в плане придают форму эллипсов, большими осями направленных в сторону смежных скважин в ряду, образуемых при размыве пород естественным образом путем снижения скорости поворота гидромонитора ГДА при приближении к оси, связывающей одноименные скважины в ряду.
Такал форма зоны разуплотнения выще25 лачиваемого участка в плане обеспечивает одинаковых длину линий тока выщелачивающих растворов, что ведет в более равномерной проработке массива руд выщелачивающими растворами, сокращению застойных зон и потерь компонента в недрах.
Мощность последовательно размываемых щелей 4 устанавливают в зависимости от мощности оставляемых слоев руды 5, распределенной нагрузки оставляемого слоя руды 5 на щель 4, удельного веса выщелачиваемых руд, а допустимую высоту зоны разуплотнения определяют в зависимости от суммарной мощности оставляемых прослоев Ь в зоне разуплотнения и коэффициента разрыхления глинистых пород.
Горизонтальные щели 4, образующие зону разуплотнения, закладывают естественной сегрегацией фракций руды, с сохранением в них крупных (+ 10-15 мм) фракций в случае сложения отрабаты, ваемого участка рудного тела крупными (+ 10-15 мм) и мелкими (менее 0,25 мм) фракциями руды, а в случае отсутствия крупных (+ 10-15 мм) фракций руды щели 4 закладывают исКусственно хорошо фильтрующим матер 1anом (песком).
Между верхней и нижней границами 30 ны разуплотнения устанавливают фильтр 7 с пакерами 8 в нижней и верхней час ях рудного прослоя, изолирующими его QT вмещающих пород б.
После зтога приступают к процессу подземного выщелачивания.
1777621
Выщелачивающий реагент под избыточным давлением, созданным у закачных скважин 1, проникает через проницаемую закладку щелей 4 в трапециевидную зону разуплотнения и движется к зонам раэуп- 5 лотнения у откачных скважин 2, частично по рудному массиву 3, а частично через рудный массив с выходом в хорошо проницаемые породы 6 с возвращением в рудный массив
3 на зону разуплотнения у откачных сква- 10 жин 2, за счет созданной воронки депрессии, обеспечивая равномерную и полную проработку рудных прослоев 3.
Применение предлагаемого изобретения позволит повысить эффективность спо- 15 соба подземного выщелачивания при отработке слабопроницаемых руд, залегающих в толще хорошо проницаемых вмещающих пород.
Формула изобретения
1. Способ добычи полезных ископаемых подземным выщелачиванием, включающии вскрытие продуктивного горизонта закачными и откачными скважинами, размеще- 25 ние в скважинах гидродобычного оборудования, формирование щелями зоны повышенной. проницаемости, имеющей в сечении форму трапеции с большим основанием у скважины, закладку ее фильтрующим 30 материалом, оборудование скважин. фильтрами с изоляцией от вмещающих пород установкой пакеров, подачу в закачные скважины выщелачивающего реагента и откачку продуктивного раствора и откачных 35 скважин, отличающийся тем. что, с целью снижения потерь полезного компонента и расхода выщелачивающих растворов путем обеспечения поддержания повышенной проницаемости выщелачивае- 40 мого участка рудного тела в течение всего времени его отработки, трапециевидную зону повышенной проницаемости образуют в виде зоны разуплотнения горизонтальными щелями, котоРые формируют в виде зллип- 45 сов, большими осями направленного в сторону смежных скважин в ряду, причем их проходку осуществляют в восходящей по-. следовательности от почвы рудного пласта с последующим обрушением каждого слоя пород, находящегося между вышележащей и нижележащей полостями размыва в выработанное пространство.
2. Способпоп,1, отличающийся тем, что мощность последовательно размываемых щелей определяют из выражения
1 67 -Xqï п1г =m1 — ",м, = — - 7 где пц — мощность оставляемого (обрушаемого) слоя руды, м;
Х Ол — распределенная нагрузка оставляемого слоя руды на полость размыва, кНм;
Xg — удельный вес выщелачиваемых руд, кН/м, а допустимую высоту зоны разуплотнения, при превышении которой происходит переуплотнение пород, определяют из выражения:
Нлк + Ннк Хm1
Нразупл где H«. — мощность зоны проработки (пласта), м;
Нн, — высота непосредственной кровли, м;
m1 — мощность оставляемых прослоев в зоне разуплотнения, м;
Kp(t) = 1,7 — 0,3 ° t0,2 — эмпирический коэффициент разрыхления глинистых пород;
t — время отработки рудного участка, сут.
3, Способ по и, 1, отличающийся тем, что в случае сложения отрабатываемого участка рудного тела крупными (+10-15 мм) и мелкими (менее 0,25 мм) фракциями руды осуществляют естественную закладку щелей сегрегацией фракций руды с сохранением в них крупных . фракций руды, выполняющих роль закладки.4, Способ по и. 1, отличающийся тем, что в случае сложения отрабатываемого участка рудного тела мелкими (менее 0,25 мм) фракциями руды осуществляют искусственную закладку щелей фильтрующим материалом (песком).
1777621 н.к.
nlaemo = и h.к.
Ф р 2
Составитель И.Найденко
Редактор M.Êóçíåöîâà Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Êåðåöìàí
Заказ 4132 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
