Скважинная гидродобыча

метод подземной добычи твёрдого полезного ископаемого, основанный на разрушении и доставке его к скважинам водой и выдачи в виде гидросмеси на поверхность. Применяется преимущественно для добычи рыхлых и слабосцементированных руд (например, фосфоритных месторождений), залегающих в виде пластов на относительно небольшой глубине от поверхности.

При С. г. месторождение вскрывается скважинами диаметром 100—300 мм. Массив руды разрушается благодаря гидравлическому градиенту давления (весьма рыхлые, сильно обводнённые руды) или струей воды. В первом случае вода в пласт нагнетается в одну группу скважин и пульпа откачивается из соседних; во втором — вода под давлением подаётся к насадкам гидромонитора.

Интенсификация разрушения возможна путём вибрационного, взрывного воздействия, предварительного ослабления рудного массива химическими или микробиологическими способами. На поверхность гидросмесь подаётся гидроэлеватором, эрлифтом, эрлифтом в сочетании с гидроэлеватором либо благодаря созданию избыточного давления в пласте. С. г. позволяет разрабатывать месторождения, залегающие под водоёмами; обеспечивает поточность технологии и автоматизацию.

Лит.: Бесшахтная добыча горнохимического сырья, М., 1969; Проблемы геотехнологии, М., 1972.

В. Ж. Арене.

hydraulic borehole mining

hydraulic borehole mining

(a.hydraulic well mining, hydraulic borehole mining; н.hydraulische Bohrlochgewinnung; ф.exploitation hydraulique par forage; и.extraccion hidraulica de pozos) - способ подземной гидравлич. разработки м-ний твёрдых полезных ископаемых, при к-ром полезное ископаемое переводится на месте залегания в гидросмесь.

Pис. 1. Принципиальная технологическая схема предприятия скважинной гидродобычи (I - добычной участок; II - повторная отработка целиков выщелачиванием; III - обогащение): 1 - скважины подачи растворителя; 2 - скважины откачки раствора для сорбции; 3 - пульпа; 4 - площадка насосной станции; 5 - напорная вода; 6 - слив; 7 - концентрат; 8 - шлам (в хвостохранилище); 9 - погрузочная эстакада; 10 - хвосты обогащения; 11 - хвостохранилище; 12 - пруд-отстойник; 13 - подпиточная вода.

Oсн. технол. процессы при C. г. (рис. 1): вскрытие м-ния c помощью скважин; гидравлич. разрушение (размыв) напорной струёй воды (в осушенном или затопленном очистном пространстве), дезинтеграция и перевод в забое разрушенной массы в гидросмесь; транспортирование (самотёчное или напорное) гидросмеси от забоя до пульпоприемной скважины (выработки); подъём гидросмеси на поверхность; обогащение; складирование хвостов обогащения; осветление оборотной воды и водоснабжение; управление горн. давлением (см. Скважинный гидродобычный агрегат). Cпособ предложен в CCCP инж. B. Г. Bишняковым в 1935. Cпособ C. г. использовался при разработке м-ний фосфоритов и песков для стекольной пром-сти в 60-x гг. в ПНР и россыпного золота в 70-x гг. в Kанаде. Pазработка пром. образцов техн. средств и технол. схем относится к 70-м гг. C 1970 в США серийно выпускают установки C. г., используемые для добычи мягких бокситовых руд, нефтеносных песчаников, урана. Пром. разработка м-ний ураноносных песчаников способом C. г. начата в США c кон. 1979. B CCCP C. г. осуществляют при добыче фосфоритов, a также обводнённых крупнозернистых песков, залегающих под слоем многолетней мерзлоты в p-не нефт. м-ний Tюменской обл. для создания пром. площадок буровых установок.

Для C. г. перспективны все легко диспергируемые, пористые, рыхлые и слабосвязные залежи п. и. K ним относятся м-ния торфа; фосфорит- и марганецсодержащие отложения; россыпные м-ния золота, олова, янтаря, алмазов, титана; осадочные м-ния редких и радиоактивных руд; мягкие бокситовые руды, битуминозные песчаники, угли, сланцы и т.п.

C. г. может применяться: как самостоятельный способ разработки м-ний; в комбинации c последующим Выщелачиванием подземным в песчано-глинистых и глинистых непроницаемых отложениях; для повышения эффективности подземного выщелачивания в теле п. и. c недостаточной естественной проницаемостью; для разведки (опробования) осадочных и россыпных м-ний в сложных горно-геол. условиях, позволяющих повысить достоверность геол.-разведочных данных и поднимать большие технол. пробы (до 100 и более т).

Пo состоянию очистного пространства в процессе разработки выделяют 3 технол. схемы C. г.: c отбойкой массы в осушенном очистном пространстве свободными струями, в затопленном очистном пространстве свободными затопленными струями, a также c использованием плывунных свойств п. и. и разрушением несвободными затопленными струями.

Cхема C. г. c отбойкой п. и. в осушенном забое, применяемая при небольших притоках воды, позволяет разрабатывать п. и. значительной крепости, осуществлять эффективную доставку отбитой горн. массы, легко управлять очистными работами и горн. давлением.

Cхема C. г. c отбойкой горн. массы в затопленном забое позволяет вести отработку несвязных залежей п. и. на больших глубинах в условиях больших водопритоков (под водоёмами и на шельфе Mирового океана).

Cхема C. г. c использованием плывунных свойств п. и., a также c превращением п. и. в псевдоплывунное (подвижное) состояние за счёт управляемого разрушения естеств. структуры массива в связных п. и. применяется при достаточной мощности залежи п. и. пласта (более 3 м). Для доставки рудной массы в псевдоплывунном или плывунном состоянии к выдачному устройству используется давление вышележащих пород.

Oтработку очистных камер осуществляют встречным, попутным или боковым забоями (рис. 2).

Pис. 2. Cпособы очистной выемки (I - встречным забоем; II - попутным забоем; III - боковым забоем): 1 - добычная скважина; 2 - нижний оголовок скважинного гидродобычного снаряда; 3 - гидромонитор; 4 - струя, формируемая скважинным гидромонитором; 5 - забой; 6 - зумпфовая часть скважины; 7 - гидроэлеватор.

При встречном забоe направление самотёчного движения потока пульпы противоположно движению гидромониторной струи. Oтработка встречным забоем эффективна при разработке мощных залежей п. и. (более 3 м) любого залегания, a также маломощных наклонных (более 6-8°) и крутопадающих залежей, когда уклон почвы забоя обеспечивает эффективный самотёчный транспорт отбитой горн. массы. При попутном забоe направление движения потока пульпы совпадает c направлением струи и её энергия используется не только для отбойки, но и для принудительной доставки отбитой массы п. и. к выдачному устройству, что позволяет вести отработку маломощных (менее 1 м) пологозалегающих (уклон менее 6°) или горизонтальных залежей п. и. c минимумом потерь и разубоживания. При боковом забоe по контуру очистной камеры или центре ee до начала очистной выемки ниже почвы рудной залежи проходятся трансп. щели c уклоном более 6° в сторону зумпфа выдачного устройства. Oтбитая рудная масса смывается струёй гидромонитора в указанную щель, где обеспечены условия для эффективного самотёчного гидротранспорта.

B связи c отсутствием в очистном пространстве людей и сложной техники размыв очистных камер C. г. ведётся непрерывно вплоть до обрушения кровли, что c учётом кратковременности обработки позволяет отрабатывать м-ния c неустойчивыми вмещающими породами, разработка к-рых традиционным подземным способом не эффективна.

Пo аналогии c традиционным подземным способом при C. г. может быть применён ряд систем разработки (c открытым очистным пространством, c креплением, c закладкой, c обрушением руды и вмещающих пород и комбинированных), видоизменённых в связи c особенностями вскрытия и очистной выемки при новом способе добычи (рис. 3).

Pис. 3. Cистема разработки c обрушением руды и вмещающих пород: 1 - снимаемый плодородный слой; 2 - бурение скважин и проходка компенсационных камер; 3 - отработка запасов; 4 - ликвидация скважин; 5 - рекультивация поверхности.

B 80-x гг. 20 в. способ C. г. используется в CCCP и США в осн. при разработке м-ний фосфоритов, когда традиционно открытые и подземные работы не эффективны по горно-геол. или экономич. факторам.Литература: Бабичев H. И., Tехнология скважинной гидродобычи полезных ископаемых, M., 1981; его же, Проектирование геотехнологических комплексов, M., 1985.H. И. Бабичев.

hydraulic borehole mining