способ подготовки рудных тел на месте залегания к выщелачиванию полезных компонентов

Формула изобретения

1. Способ подготовки рудных тел к выщелачиванию полезных компонентов на месте залегания, включающий закладку зарядов в веера скважин в центральной части рудного тела, взрывание упомянутых вееров скважин и последующее нагнетание в центральную часть рудного тела технологического раствора через перфорационные каналы с разветвляющимися трещинами по периферии каналов, сформированные в верхней части рудного тела направленными взрывами, отличающийся тем, что закладку зарядов осуществляют с формированием водяного кольцевого зазора между зарядом взрывчатого вещества, дном и стенками скважины, после формирования кольцевого зазора скважину заполняют водой или тампонируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на дно и стенки скважин предварительно наносят водонепроницаемое покрытие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано для подземного выщелачивания металлов из руд, в частности, к подготовке рудных тел на месте залегания к выщелачиванию.

Известны способы подземного выщелачивания металлов [см. Кучное и подземное выщелачивание металлов / Г.Д. Лисовский, Д.П. Лобанов, В.П. Назаркин и др./ Под ред. С.Н. Волощука. - М.: Недра, 1982, 113 с.]. Подготовку массивов на месте залегания осуществляют взрывными способами, достигая дробление руды. Раздробленную руду можно выщелачивать на месте залегания.

Близким способом к предложенному является способ выщелачивания металлов, раскрытый в патенте RU 2105876, который включает взрывное вскрытие рудной залежи с магазинированием руды и подачу технологических растворов и электроэнергии, при этом выщелачивание металлов ведут при совпадении направления миграции растворов и электрического тока с направлением слоистости выщелачиваемых минералов.

К недостаткам данных технических решений относятся: проведение большого объема подготовительно-нарезных работ в подземном пространстве, необходимость создания компенсационного пространства для магазинирования руды в блоке, сложность обеспечения равномерного орошения взорванной рудной массы по всей площади, практическая сложность реализации подачи растворов под давлением.

Наиболее близким к предложенному является способ взрывной подготовки рудных тел к выщелачиванию полезных компонентов, включающий взрывание вееров скважин на сотрясание массива в центральной части рудного тела и последующее нагнетание в центральную часть рудного тела технологического раствора через перфорационные каналы с разветвляющимися трещинами по периферии каналов, сформированные в верхней части рудного тела направленными взрывами (RU 2327864).

К недостаткам данного технического решения относится низкая степень раскрытия генетических трещин при взрываний вееров скважин в центральной части рудного тела и, что приводит к недостаточно равномерному движению растворов в объеме массива и, как следствие, к увеличению времени выщелачивания полезных компонентов из руды на месте залегания.

Задачей изобретения является подготовка малых рудных тел к выщелачиванию на месте их залегания, обеспечивающая возможность на базе применения скважин особой конструкции максимального раскрытия трещин, равномерного распределения выщелачивающего раствора в объеме рудного тела, равномерного площадного орошения массива без магазинирования руды.

Поставленная задача решается способом подготовки рудных тел к выщелачиванию полезных компонентов на месте залегания, включающим закладку зарядов в веера скважин в центральной части рудного тела, взрывание упомянутых вееров скважин и последующее нагнетание в центральную часть рудного тела технологического раствора через перфорационные каналы с разветвляющимися трещинами по периферии каналов, сформированные в верхней части рудного тела направленными взрывами, в соответствии с которым, закладку зарядов осуществляют с формированием водяного кольцевого зазора между зарядом взрывчатого вещества, дном и стенками скважины, после формирования водяного кольцевого зазора скважину заполняют водой и тампонируют.

Технический результат, обеспечиваемый предложенным способом, заключается в повышении эффективности раскрытия трещин за счет повышения эффективности использования энергии горения взрывчатого вещества.

В частном воплощении изобретения на стенки скважин предварительно наносят водонепроницаемое покрытие.

На фиг.1 приведена общая схема проведения взрывных работ. На фиг 2 (А и Б) приведена схема закладки взрывчатого вещества в скважины.

Позиции на схемах обозначают следующее.

1 - буровой восстающий;

2 - буровая заходка;

3 - восстающий для оценки раскрытия трещин;

4 - отрезной орт;

5 - буровой штрек;

6 - потолочина для создания перфорационных каналов орошения;

7 - емкость для сбора продуктивного раствора;

8 - камера под участковый водосборник;

9 - скреперный штрек;

10 - веер скважин для создания каналов орошения;

11 - веера скважин, обеспечивающих максимальное раскрытие генетических трещин в массиве, конструкция таких скважин приведена на фиг.2.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Осуществляют проходку необходимых подготовительно-нарезных выработок: бурового восстающего 1, буровой заходки 2, отрезного орта 4, бурового штрека 5, скреперного штрека 9, либо используют ранее пройденные выработки, если они обеспечивают доступ к рудному телу.

2. В центральной части блока выщелачивания (рудного тела) с вышележащих выработок бурят вертикальные или наклонные веера скважин 11.

3. Часть пробуренных скважин оставляют свободными. Свободные скважины выполняют роль компенсационного пространства при взрываний заполненных скважин на раскрытие трещин.

4. Для части пробуренных скважин, предназначенных для заполнения взрывчатым веществом выполняют последовательно следующие работы, обеспечивающие при взрываний максимальное раскрытие трещин. Устройство таких скважин показано на фиг.2.

Оценивают водопроницаемость пробуренных скважин.

При бурении скважин в легко фильтруемых породах на дно и стенки скважин наносят полимерный состав методом напыления. Может быть использован любой полимерный состав, исключающий утечку из скважины растворов. Этим обеспечивают возможность дальнейшего заполнения скважины водой.

При бурении скважин в труднофильтруемых породах работы по созданию непроницаемого полимерного покрытия не проводят.

В скважинах размещают заряд взрывчатого вещества на высоту L _BB. При этом обеспечивают зазор между зарядом взрывчатого вещества, дном и стенками скважины.

Образовавшийся зазор заполняют водой, формируя, тем самым, водяной кольцевой зазор (фиг.2А).

После этого сформированный гидрозатвор тампонируют. Пространство, расположенное в оставшейся (верхней) части скважины заполняют шламовой забойкой, либо оставляют воздушный промежуток.

Как вариант, после размещения заряда взрывчатого вещества скважину заполняют водой полностью (фиг.2Б).

5. Устье подготовленных по п.4 скважин тампонируют.

6. Проводят взрыв на раскрытие систем генетических трещин, имеющихся в массиве. Взрывание при этом сопровождается дополнительным импульсом, позволяющим усилить действие взрывной волны.

7. Оценку раскрытия трещин производят геофизическими методами из специально пройденного восстающего 3.

8. В верхней части блока сохраняют не нарушенный взрывом массив и формируют «оросительную» потолочину 6. Для этого, из верхней буровой заходки (бурового орта) бурят шпуры, в них размещают системы кумулятивных зарядов.

9. Производят взрывание систем кумулятивных зарядов, чем обеспечивают формирование направленных перфорационных каналов с разветвляющимися трещинами по периферии перфорационных каналов. Шпуры и перфорационные каналы используются для нагнетания под давлением либо для подачи самотеком раствора при орошении массива.

10. Сбор раствора производят в камере 8, где устанавливают участковый водосборник 7.

Процесс закладки зарядов взрывчатого вещества проиллюстрирован на фиг.2 (А и Б).

1. Бурят наклонную или вертикальную скважину, длина которой зависит от мощности рудного тела, подлежащего выщелачиванию. Скважину выполняют тупиковой с недобуром в нижней части рудного тела. Величина недобура определяется исходя из свойств руды и вмещающих пород.

2. Скважину заполняют водой, формируя водяной кольцевой зазор.

При заполнении скважины, пробуренной в рыхлых водопроницаемых рудах, перед заполнением водой на стенки скважины путем напыления наносят полимерный водонепроницаемый состав.

3. Капсулу с зарядом взрывчатого вещества помещают в герметичный водонепроницаемый корпус, который размещают в водной среде.

4. После размещения заряда устье скважины тампонируют (фиг.2А) или заполняют водой (фиг.2Б).

5. Производят взрыв с мощностью, обеспечивающей раскрытие генетических трещин.

Закладку зарядов осуществляют таким образом, что между зарядом взрывчатого вещества, дном и стенкой скважины формируется водяной кольцевой зазор, обеспечивающий эффект «гидроразрыва». После тампонирования заполненной водой скважины образуется ограниченный объем камеры действия взрывчатого вещества, что обеспечивает большую эффективность использования энергии его горения. Кроме того, при тампонировании скважины образуется отраженная ударная волна, образующая вторичное воздействие на стенки скважины. Этим при взрываний достигается эффект «гидроразрыва» среды, более высокая степень нарушенности массива и, как следствие, раскрытие большого числа трещин путем выклинивания имеющихся пустот водой. В водопроницаемых рудах перед заполнением скважины водой на стенки скважины наносится полимерный состав, предотвращающий утечку воды из скважины до проведения взрывных работ.

Такое заложение снарядов, реализующее эффект гидроразрыва, целесообразно использовать для раскрытия дорудных и пострудных трещин, а также имеющихся в рудных массивах дислокации.

Изобретение может быть применено на месторождениях медных, медно-цинковых, свинцово-цинковых, медно-никелевых и других полиметаллических руд для выщелачивания ценных компонентов из малых локальных рудных тел и отдельных рудных участков, оставленных за контуром разработки, для доработки бедных руд выщелачиванием, для извлечения ценных компонентов из богатых руд выщелачиванием.