Способ разработки целиков отработанных россыпных шахт криолитозоны



Способ разработки целиков отработанных россыпных шахт криолитозоны
Способ разработки целиков отработанных россыпных шахт криолитозоны

 


Владельцы патента RU 2436958:

Учреждение Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при повторной подземной разработке маловалунистых техногенных россыпных месторождений, включающих ленточные целики, оставленные при первичной отработке россыпей. Способ включает ведение добычных работ в летний период гидроразмывом с помощью устройств, устанавливаемых в предварительно пробуренные с поверхности скважины вдоль продольных осей целиков на определенном расстоянии друг от друга с подъемом пульпы на поверхность и подачей ее по пульповоду на промывочный прибор для извлечения полезного компонента и укладкой обезвоженных хвостов промывки в образуемые в процессе размыва песков подземные полости с образованием рассредоточенных закладочных массивов. Отработку целиков производят в два этапа в течение двух лет. В течение первого года целики разрабатывают частично, с оставлением промежутков между вымываемыми в них полостями, которые отрабатывают тем же способом в следующем году, при этом для усиления компрессионных свойств закладочных массивов в зимний период их промораживают естественным холодом. Обеспечивает исключение ведения подземных горных работ при выемке целиков, возможность избирательной отработки техногенного месторождения, размещение обезвоженных хвостов промывки в выработанном пространстве и полное его использование, исключение провалов земной поверхности, восстановление целостности породного массива и стабилизацию его температурного режима, минимальное загрязнение окружающей среды, исключение необходимости ведения рекреационных работ. 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу - разработке техногенных россыпей криолитозоны подземным способом, в частности целиков, оставленных в россыпных шахтах (РШ) при первичной отработке месторождения.

Известен способ повторной отработки техногенных запасов, содержащихся в целиках, оставленных в процессе первичной подземной отработки россыпных месторождений Севера [1] (Прототип).

Основными недостатками данного способа являются:

- необходимость проходки большого объема вскрывающих и подготовительных выработок;

- высокий уровень опасности ведения подземных горных работ, т.к. их приходится вести в пределах техногенно нарушенного участка горного массива;

- высокие затраты на поддержание (крепление) горных выработок и очистного пространства;

- отсутствие замкнутого цикла обращения твердого вещества, извлеченного из литосферы в процессе подземной отработки россыпного месторождения и последующей переработки (промывки) золотосодержащих песков;

- нарушается и не восстанавливается целостность (сплошность) горного массива после снятия техногенной нагрузки (завершения добычных работ);

- отвалы, остающиеся на земной поверхности при проходке вскрывающих выработок, а также после промывки подземных песков в летний период изменяют рельеф и уродуют ландшафт;

- буровзрывные технологии, применяемые при ведении горных работ, создают значительные динамические нагрузки на техногенно нарушенный горный массив, провоцируют сдвижения;

- не исключены провалы земной поверхности при возможных сдвижениях обрушениях выработанного пространства в процессе ведения работ;

- сезонность ведения работ (в зимнее время ведутся подземные горные работы, в летнее время - промывка добытых песков);

- необходимость завоза большого количества взрывчатых материалов;

- необходимость выполнения большого количества технологических операций;

- низкий уровень повторного использования твердых отходов переработки золотосодержащих песков;

- не используется выработанное пространство, образуемое в процессе ведения подземных горных работ.

Предлагается новый способ отработки существующих целиков отработанных РШ криолитозоны гидроразмывом, реализация которого будет способствовать решению ряда технических и экологических задач: исключение ведения подземных горных работ при выемке целиков; возможность избирательной (кластерной) отработки техногенного месторождения; размещение обезвоженных хвостов промывки песков в выработанном пространстве РШ и полное его использование; исключение образования провалов земной поверхности; восстановление целостности породного массива и стабилизация его температурного режима; минимальное загрязнение окружающей среды; исключение необходимости ведения рекреационных работ.

Требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить при учете особенностей строения, литологического состава песков россыпных месторождений криолитозоны, технологических особенностей возведения подземных резервуаров в мерзлых дисперсных породах гидроразмывом:

- продуктивный пласт золотосодержащих песков сложен четвертичными, дисперсными, рыхлыми, легкоразмываемыми породами;

- наличие хорошо отработанной технологии сооружения подземных полостей в мерзлых дисперсных породах способом гидроразмыва в условиях криолитозоны;

- качественная дезинтеграция дисперсных пород (песков) напорными струями, обеспечивающая высокое извлечение полезного компонента при последующем обогащении на промывочном приборе;

- возможность использования высокопроизводительных и хорошо отработанных в условиях Севера горных технологий и серийно выпускаемого оборудования.

Кроме этого, требуемый технический результат быстрого промораживания закладочных массивов при реализации изобретения предполагается получить также при учете и максимальном использовании климатических, естественных (природных) ресурсов криолитозоны:

- продолжительная зима с экстремально низкими температурами;

- наличие многолетнемерзлых горных пород, обладающих высокой прочностью в мерзлом состоянии;

- наличие низкопотенциального холода как атмосферного, так и аккумулированного горными породами.

Предлагаемый способ отличается тем, что повторная отработка техногенных песков, содержащихся в ленточных целиках ранее отработанной РШ, ведется в два этапа в течение двух лет, в следующем порядке: после нахождения точного места расположения ленточных целиков, вдоль центральной линии размещения, с поверхности на определенном расстоянии друг от друга пробуриваются вертикальные скважины требуемой глубины (до верхней границы продуктивного пласта); затем в летний период пески целиков размывают напорными струями воды с образованием рассредоточенных полостей высотой, равной мощности продуктивного пласта, между которыми оставляются промежутки (целики тумбообразной формы, поддерживающие выработанное пространство); затем производят подъем пульпы на поверхность и подачу ее на промывочный прибор, где производят извлечение полезного компонента; после этого хвосты промывки сгущаются и укладываются в подземные полости до их полного заполнения, включая стволы скважин, с образованием породного закладочного массива, а технологическая вода осветляется и вновь используется для гидроразмыва и промывки песков. В зимний период закладочный массив промораживается естественным холодом с образованием прочных ледопородных конструкций, поддерживающих выработанное пространство. В следующий год (второй этап) по той же схеме производятся полная отработка целиков, обогащение песков, закладка выработанного пространства и проморозка закладочных массивов.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как использование способа гидроразмыва для отработки ленточных целиков РШ, позволяет обойтись без проходки вскрывающих и подготовительных выработок, вести добычные работы без применения буровзрывных работ, производить избирательную (кластерную) отработку техногенных песков с минимальной подработкой пустых пород, что дает значительный экономический эффект.

Другой существенный признак заключается в том, что твердым материалом промывки песков (хвостами) заполняются вымываемые подземные полости с образованием равномерно рассредоточенных по отработанному полю РШ закладочных породных массивов высоких компрессионных характеристик; исключая тем самым образование отвалов на земной поверхности и обеспечивая высокую плотность укладки, целостность (сплошность) горного массива, полное использование выработанного пространства, обеспечение замкнутого цикла обращения твердых материалов литосферы.

Следующий существенный признак заключается в том, что возведенные закладочные массивы промораживают естественным (атмосферным) холодом в зимнее время без применения энергетических установок, с образованием прочных искусственных ледопородных сооружений, поддерживающих выработанное пространство, под защитой которых производят окончательную доработку ленточных целиков, предотвращая тем самым провалы земной поверхности, способствуя восстановлению температурного поля и сплошности техногенно нарушенного горного массива.

Немаловажное значение имеет также тот факт, что отсутствует сезонность работ - все основные работы ведутся в летнее время; а в зимнее время производят только проморозку закладочных массивов по технологии, не требующей присутствия людей; в процессе размыва полости пески, слагающие целики, хорошо дезинтегрируются, что обеспечивает высокую степень извлечения ценного компонента в процессе обогащения.

Заявляемый способ поясняется чертежами (фиг.1 и 2). На фиг.1 представлен план отработанной РШ, технологический комплекс с расстановкой всего оборудования, отражающий все стадии ведения работ по разработке ленточных целиков при практической реализации заявляемого способа, а на фиг.2 - поперечный разрез.

Условные обозначения, принятые на чертежах:

1 - ленточные целики;

2 - выработанное пространство отработанной РШ;

3 - вертикальные скважины;

4 - дневная поверхность РШ;

5 - слой торфов;

6 - верхняя граница продуктового пласта песков;

7 - гидроразмывочный агрегат;

8 - водяной насос;

9 - водовод;

10 - вымываемая подземная полость в целике (в стадии размыва);

11 - нижняя граница продуктивного пласта песков (плотик россыпи);

12 - оставляемый тумбообразный мерзлый межполостной породный промежуток (целик);

13 - гидроэлеваторно-эрлифтная установка для подъема песков;

14 - пульповод для подачи размытых песков на промприбор;

15 - промывочный прибор;

16 - пульповод для транспортировки хвостов обогащения с промприбора для закладки подземных полостей;

17 - подземная полость (в законченном виде);

18 - закладочный породный массив;

19 - замораживающие безэнергетические воздушные термосифоны;

20 - искусственные ленточные целики.

Реализацию заявляемого способа на практике по отработке ленточных целиков 1, находящихся в пределах отработанного шахтного поля 2, с использованием технологии гидроразмыва производят в два этапа, начинают (1-й этап) с бурения рассредоточенных вертикальных скважин 3 с дневной поверхности 4 вдоль центральной линии целика по всей длине на полную мощность торфов 5 ниже уровня верхней границы продуктивного пласта песков 6. В скважины в летний период устанавливают гидроразмывочные агрегаты 7, воду в которые (по достижении температуры 5÷7°С) подают насосом 8 по водоводу 9 и производят размыв песков на всю ширину и высоту целика с образованием подземной полости 10 вплоть до плотика россыпи 11. Между размываемыми полостями оставляют промежутки (тумбовые мерзлые целики 12) для поддержания выработанного пространства, которые отрабатывают в следующем году (2-й этап). Образуемую в процессе гидроразмыва песков пульпу поднимают гидроэлеваторно-эрлифтовой установкой 13 на поверхность и по пульповоду 14 подают на промывочный прибор 15, где производят обогащение песков. Хвосты промывки после сгущения по пульповоду 16 подают в образованную полость 17 до полного ее заполнения, включая ствол скважины, с образованием закладочного массива 18. Работы заканчивают с наступлением холодного периода и понижением температуры ниже 5°С.

В зимний период закладочные массивы в полостях промораживают естественным холодом с помощью безэнергетических установок - воздушных термосифонов 19 с образованием искусственных рассредоточенных тумбообразных ледопородных целиков, поддерживающих выработанное пространство, под защитой которых в летний сезон следующего года (2-й этап) по той же самой схеме дорабатывают ленточные целики в полном объеме, а также выполняют все вышеперечисленные работы. Таким образом отрабатывают все имеющиеся в пределах отработанного шахтного поля естественные целики, а на месте их возводят сплошные, искусственные мерзлые ленточные целики (20) из хвостов промывки, которые в промороженном виде имеют высокую прочность, не уступающую естественным, обеспечивая тем самым целостность земной поверхности над шахтным полем.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- безопасность ведения работ;

- исключение ведения подземных горных работ - проходки выработок и очистных работ с использованием буровзрывных технологий;

- незначительные нарушения природной среды;

- минимальные техногенные воздействия и нарушения горного массива;

- минимальный расход материалов;

- исключение сезонности ведения работ;

- высокая механизация и возможность автоматизации всех технологических процессов: размыва песков, выдачи их на поверхность, транспортировки, обогащения; транспортировки и укладки хвостов в подземные полости, проморозки закладочных массивов;

- простота возведения, проморозки и высокая несущая способность возведенных мерзлых закладочных массивов;

- отсутствие отвалов на земной поверхности;

- высокая механизация и низкие затраты на проходку скважины;

- полное использование выработанного подземного пространства;

- возможность избирательной (кластерной) разработки песков целиков с минимальной выемкой пустых пород;

- качественная дезинтеграция песков в процессе гидроразмыва и, как следствие этого, высокая степень извлечения полезного компонента при обогащении на промприборе;

- обеспечение замкнутого цикла обращения твердых материалов, находящихся в техногенных песках целиков;

- низкие материальные затраты на приобретение оборудования и выполнение всех видов работ;

- отсутствие необходимости выполнения рекреационных работ;

- низкая себестоимость добываемого полезного компонента;

- небольшое количество и простота выполнения технологических операций;

- низкие затраты на проморозку искусственных целиков за счет использования естественного холода и безэнергетических установок;

- обеспечение замкнутого цикла обращения воды.

Источник информации

1. Катвицкий В.В. и др. Подземная повторная отработка самоходными машинами мерзлых техногенных россыпей // Колыма, 1987. - №7. - С.10-13.

Способ разработки целиков отработанных россыпных шахт криолитозоны, включающий ведение добычных работ в летний период гидроразмывом с помощью устройств, устанавливаемых в предварительно пробуренные с поверхности скважины вдоль продольных осей целиков на определенном расстоянии друг от друга с подъемом пульпы на поверхность и подачей ее по пульповоду на промывочный прибор для извлечения полезного компонента и укладкой обезвоженных хвостов промывки в образуемые в процессе размыва песков подземные полости с образованием рассредоточенных закладочных массивов, отличающийся тем, что отработку целиков производят в два этапа в течение двух лет, причем в течение первого года целики разрабатывают частично, с оставлением промежутков между вымываемыми в них полостями, которые отрабатывают тем же способом в следующем году, при этом для усиления компрессионных свойств закладочных массивов в зимний период их промораживают естественным холодом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для добычи рыхлых, сыпучих или дезинтегрированных различными способами полезных ископаемых через добычные скважины.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве подземных резервуаров-хранилищ и разработке полезных ископаемых способом скважинной гидродобычи.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве подземных резервуаров-хранилищ и разработке полезных ископаемых способом скважинной гидродобычи.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. .

Изобретение относится к горному делу, в частности к очистным механизированным комплексам для подземной разработки залегающего пологими пластами ископаемого. .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, в том числе к разработке аллювиальных россыпей ценных минералов и благородных металлов, включая золото, серебро, платину и др.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для промывки бурового долота. .

Изобретение относится к области разработки месторождений, также может быть использовано для повторной разработки техногенных объектов и для добычи строительных материалов.

Изобретение относится к горному делу и может применяться при скважинной гидродобыче любых полезных ископаемых при разработке их на больших глубинах или в сложных горно-геологических условиях с помощью направленных (вертикально-горизонтальных) скважин, где создаются зоны дробления добываемой породы, которая размывается гидродобычным агрегатом и в виде гидросмеси или пульпы выдается на земную поверхность.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к разработке обводненных россыпных месторождений полезных ископаемых, в том числе к разработке аллювиальной россыпи благородных металлов и ценных минералов.

Изобретение относится к горному делу, в частности к скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях неустойчивых покрывающих пород

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при отработке оставляемых целиков угля с высокой газоносностью, отработка которых по тем или иным причинам не может быть произведена традиционными способами
Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, в частности к скважинной разработке угольных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбинированной разработке свиты пластов

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Сущность изобретения заключается в том, что сначала проводят подготовительные полевые выработки - этажные откаточный и вентиляционный штреки с одинаковыми геодезическими отметками, блоковые квершлаги и аккумулирующие штреки с уклоном под самотечный гидротранспорт, бурят вскрывающие скважины под прямым углом к плоскости паста, затем гидравлическим способом вымывают щелевые врубы. Этажные откаточный и вентиляционный штреки проходят на одинаковых геодезических отметках для формирования схемы проветривания с горизонтальной депрессией. Площадь щелевых врубов увеличивают до инициирования процесса самообрушения нависающего массива в очистной камере. Дно очистной камеры формируют вымыванием щелевых врубов с уклоном, обеспечивающим накопление обрушенного угля самотеком. Обрушенный уголь магазинируют для управления сдвижением боковых пород в очистной камере. Смежные с выработанным пространством камеры отделяют ограждающими целиками. Негабариты дробят и периодически дозированно выгружают угольную массу в аккумулирующий штрек для обеспечения продвижения забоя камеры по восстанию. Техническим результатом изобретения является исключение утечек воздуха через выработанное пространство, снижение засорения угля обрушенными породами, повышение надежности функционирования очистных забоев и безопасности труда. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Устройство содержит станок с гидроприводом возвратно-поступательного и возвратно-поворотного перемещения, двухканальный трубчатый став, струйный рабочий орган, систему подвода и распределения напорной жидкости. Рабочий орган оснащен основным и вспомогательными струеформирующими стволами с насадками и обособленными каналами подвода напорной жидкости к ним. Основной ствол установлен под углом 90°, а вспомогательные стволы - под углами соответственно 45° и 3-10° к продольной оси рабочего органа. Подача напорной жидкости к каналам регулируется двухпозиционным распределителем, установленным на валу гидропривода возвратно-поворотного перемещения. Обеспечивает упрощение конструкции, повышение надежности конструкции, а также повышение безопасности и производительности труда. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для использования при скважинной гидродобыче полезных ископаемых. Способ скважинной гидродобычи обводненных полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта добычной скважиной, оборудованной гидромонитором, размыв полезного ископаемого гидромониторной струей. У почвы отрабатываемой толщи из шахтного ствола или горизонтальной горной выработки закладывают горизонтальную дренажную скважину, предназначенную для предварительного осушения рабочей зоны и создания условий для эксплуатации гидромониторной струи в воздушной среде, при этом разрушение полезного ископаемого происходит под воздействием гидромониторной струи, силы тяжести и возрастающего горного давления в результате снижения уровня подземных вод, что обеспечивает возможность разработки полезного ископаемого с прочностью 3-5 МПа, гидродобычную полого-наклонную скважину сооружают в одной вертикальной плоскости с дренажной скважиной с уклоном к устью, обеспечивающим истечение гидросмеси самотеком и накопление ее в отстойнике, эксплуатация скважин гидродобычного комплекса осуществляется поочередно, в начале включают дренажную скважину, после снижения уровня воды ниже сопла гидромонитора в работу вводят гидромониторное устройство, отработку полезного ископаемого производят поинтервально в направлении от забоя к устью добычной скважины, соответственно извлекая обсадные трубы на отрабатываемый интервал. Повышение эффективности скважинной гидродобычи полезного ископаемого. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых включает вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирование обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку центральной камеры, при отработке каждой камеры, после создания искусственной потолочины, по высоте технологических скважин создают несколько гидроврубов, после образования подсечного пространства из нижнего гидровруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину жидкость до обрушения горной массы в подсечное пространство, обрушенную горную массу частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва и из гидромониторов, которыми производят размыв горной массы, по мере дезинтеграции последней производят выдачу пульпы на поверхность, при понижении уровня магазина ниже проектной отметки, повторяют операции по гидроразрыву из гидровруба ближайшего к выработанному пространству, магазинированию, размыву и выдаче пульпы, далее операции повторяются до достижения выработанным пространством искусственной потолочины, после чего производят полный размыв замагазинированной горной массы, выдачу пульпы и закладку выработанного пространства. Обеспечивается селективность добычи, уменьшение потерь полезного ископаемого, снижение затрат на добычу и транспортировку и уменьшение вредного воздействия на окружающую среду. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх