способ извлечения полезных компонентов из подводных формаций через скважины

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ, включающий вскрытие формации в пределах контуров выемочной камеры центральной выдачной скважиной и фланговыми скважинами, оборудование центральной выдачной скважины скважинным агрегатом, а фланговых - добычными гидромониторами, размыв и магазинирование полезного ископаемого в выемочной камере, выдачу полезного компонента и мелкой фракции вмещающих пород на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности процесса отработки подводных месторождений путем ведения размыва полезного ископаемого в воздушной среде, а также предупреждения прорыва воды из акватории водоема в выемочную камеру, в выемочной камере по контакту с налегающими породами проходят пневмокомпенсационную выработку, изолированную от водоема и очистного пространства, размыв полезного ископаемого ведут газожидкостными струями в воздушной среде по следящей системе за забоем с формированием временного несущего целика в центре камеры с разрушением его на заключительной стадии обработки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что днище выемочной камеры формируют в виде соприкасающихся ребрами треугольных пирамид, по линии соприкосновения которых располагают дополнительные добычные гидромониторы для доставки полезного компонента в приемную камеру скважинного агрегата, при этом угол наклона граней пирамид к горизонту устанавливают из условий соблюдения параметров самотечного гидротранспорта пульпы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при скважинной гидродобыче полезных компонентов из подводной формаций, представленных крупнообломочным материалом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки россыпных месторождений, включающий вскрытие формации в пределах контуров выемочной камеры центральной выдачной скважиной и фланговыми скважинами, оборудование центральной выдачной скважины скважинным агрегатом, а фланговых - добычными гидромониторами, размыв и магазинирование полезного ископаемого в выемочной камере, выдачу полезного компонента и мелкой фракции вмещающих пород на поверхность [1]. Недостатком способа является невозможность его использования для разработки подводных формаций из-за возможности прорыва воды в выемочную камеру, что снижает интенсивность отработки за счет работы добычных гидромониторов в водной среде.

Цель изобретения - повышение интенсивности отработки подводных месторождений за счет ведения размыва полезного ископаемого в воздушной среде, а также предупреждения прорыва воды из акватории водоема в выемочную камеру.

На фиг. 1 показана схема вскрытия формации и ведения очистных работ в выемочной камере; на фиг. 2 - днище выемочной камеры в плане; на фиг.3 - элемент днища.

Способ осуществляется следующим образом. Из плавсредства (не показано) осуществляют проходку центральной скважины 1 через пачку налегающих пород 2 и 3 с перебуром ее в подстилающие породы 4. Скважину 1 в пределах налегающих пород 2 и 3 и акватории водоема 5 обсаживают колонной труб 6 и оборудуют превентором 7. Через превентор 7 в скважину 6 опускают скважинный агрегат 8, нижняя часть которого снабжена пакерами 9, гидромониторной насадкой 10 и гидроэлеватором 11. Гидромониторную насадку 10 агрегата 8 устанавливают на линии контакта налегающих пород 3 с полезным ископаемым 12. Одновременно из манипуляторов, расположенных за пределами бортов плавсредства (не показаны), производят проходку плановых скважин по контуру выемочной камеры 13 с последующей обсадкой колонной труб 14. Обсадная колонна имеет продольные пазы. Во внутреннюю полость обсадных колонн 14 каждой из фланговых скважин опускают по два добычных гидромонитора 15 и 16 с отклонителями. Добычными гидромониторами 15, выведенными с помощью отклонителей на контакт полезного ископаемого 12 с подстилающими породами 4 и завалом крупнообъемной фракции отбитого полезного ископаемого 21 по принципу прямой промывки, используя в качестве рабочего агента водовоздушную смесь, осуществляют проходку и сбойку транспортных выработок 17 со скважиной 1. При этом вмещающие породы вытесняются из профиля транспортной выработки 17 вверх в завал пород 21 с возможностью дальнейшего извлечения. Добычные гидромониторы 15 на время полной отработки полезного ископаемого в выемочной камере 13 оставляют в транспортных выработках 17 с возможностью возвратно-поступательного перемещения их относительно продольной оси выработки при перемещении добычного гидромонитора 15 с плавоснования. Процесс проходки транспортных выработок 17 совмещают с выполнением в кровле выемочной камеры 13 щелевой пневмокомпенсационной выработки 18. После проходки выработки 18 агрегат 8 опускают с возможностью установления гидромониторной насадки 10 в непосредственной близости от поверхности подстилающих пород. Затем осуществляют гидравлическую связь внутренних полостей пакеров 9 и скважинного агрегата 8, чем достигается изоляция выработок 18 с очистным пространством выемочной камеры 13. В выработку 18 от компрессора, установленного на плавсредстве, подают сжатый воздух для предупреждения прорыва воды из акватории водоема 5 в выемочную камеру. Избыточное давление сжатого воздуха в выработке 18 снижает вертикальную составляющую скорости фильтрации при размыве полезного ископаемого 12, что повышает устойчивость кровли очистного пространства камеры 13.

Непосредственно очистная выемка включает процессы сбойки выработки 19, пройденной с помощью гидромонитора 10 с выработками, пройденными добычными гидромониторами 16. Количество выработок 19 соответствует количеству фланговых скважин в зависимости от принятой формы выемочной камеры в пласте, с расположением их продольных осей в одних и тех же вертикальных плоскостях с продольными осями транспортных выработок 17. Выемку и транспортировку полезного ископаемого производят газожидкостными струями добычных гидромониторов 16 по транспортным выработкам 17, при этом гидромониторы выведены из обсадных колонн через продольные пазы отклонителями с формированием в центре камеры временного несущего целика 20. Крупнообломочная фракция отбитого полезного ископаемого 21, к которой не приурочен полезный компонент, маганизируется на поверхности днища 22 выемочной камеры, при этом устанавливают дебаланс рабочего агента на размыв полезного ископаемого с производительностью скважинного агрегата 8 с тем условием, чтобы крупнообломочная фракция пород 21 постоянно находилась под водой, выполняя функции отсадочной машины, а газожидкостные струи добычных гидромониторов 16 производили размыв полезного ископаемого в воздушной среде по следящей системе за забоем. Гидроэлеватор 11, создавая разрежение, способствует движению полезного компонента и мелкой фракции вмещающих пор, соизмеримых с крупностью полезного компонента, по поровым пространствам магазина, поверхности наклонного днища 22 в транспортные выработки 17, по которым добычными гидромониторами 15 транспортируются в зону всасывания. Часть гидросмеси через выработки 19 поступает в приемную камеру гидроэлеватора 11. Отделенный от струй, истекающих из насадок 10 скважинного агрегата 8 и добычных гидромониторов 15, сжатый воздух, проходя через поровые пространства магазина, предупреждает его кольматацию. Периодически производят реверсирование рабочего агента, прекращая его подачу на добычные гидромониторы 15 и 16, при этом вода идет через продольные пазы в обсадной колонне и далее в акваторию.

Днище выемочной камеры для предупреждения потерь полезного компонента на его поверхности в результате работы добычных мониторов 15 формируется в виде соприкасающихся ребрами оснований по линии работы добычных мониторов 15, неправильных треугольных пирамид, при этом угол наклона граней пирамид к горизонту ( ) (фиг.3) устанавливают из условий параметров самотечного гидротранспорта пульпы без потерь полезного компонента. По линии соприкосновения ребер пирамид располагают добычные гидромониторы 15 для принудительной доставки пульпы с включением полезного компонента высокой плотности.

На заключительной стадии обработки выемочной камеры целик 20 теряет несущую способность и под тяжестью собственной массы, а также с помощью давления сжатого воздуха в выработке 18 разрушается. Вслед за обрушением целика прекращают подачу сжатого воздуха в выемочную камеру 13. Добычными гидромониторами 16 производят размыв обрушенного полезного ископаемого выполнением процессов реверсирования рабочего агента.

Использование изобретения позволит расширить россыпную сырьевую базу за счет вовлечения в эксплуатацию месторождений, для которых не существует приемлемых способов разработки на данном этапе развития науки и техники.