Нетрадиционные источники УВ: генезис, закономерности, методы прогноза, поисков и освоения > Сланцевая революция: мифы и реальность
Геологический аспект "сланцевой революции"
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Клочко С.А. Способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений. Патент РФ N2186215.
http://www.freepatent.ru/patents/2186215
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов и может быть использовано при эксплуатации месторождений гравийно-песчаных смесей, залегающих, преимущественно, в водоносных горизонтах.
Известен способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий выемку первоначального котлована, его заводнение, размещение в нем земснаряда, разработку добычного блока с разрушением песчано-гравийной смеси в добычной заходке, перемещение земснаряда по мере выемки очередного добычного блока и транспортирование разрушенной песчано-гравийной смеси к зумпфу землесосной станции или на переработку (Ю.Д. Буянов, А.А. Краснопольский. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. - М.: Недра, 1973, стр.280-292).
Недостатком данного способа является сравнительно небольшая глубина разработки, определяемая, в основном, параметрами рабочего органа земснаряда.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку (И.М. Ялтанец. Проектирование гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Изд-во МГГУ, 1994, стр.190-193, 200).
Недостатком данного способа является необходимость прокладки отдельного трубопровода для гидротранспорта пульпы, образующейся при размыве песчано-гравийной смеси надводного уступа, и небольшая высота подводного уступа, определяемая, в основном, параметрами рабочего органа земснаряда.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности разработки месторождений песчано-гравийных смесей.
Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в упрощении способа и увеличении высоты подводного уступа.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающем отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку, согласно изобретению гидромониторный размыв надводного уступа производят гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа.
В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается правовая охрана.
В частных случаях использования указанный технический результат достигается тем, что скважинный гидромониторный агрегат может быть размещен в средней части плавучей управляющей установки.
А также тем, что для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки могут размывать гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа.
Способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений осуществляется следующим образом.
Экскаватором-драглайном, или грейферным экскаватором, или иным оборудованием создают первоначальный котлован длиной, достаточной для размещения плавучей управляющей установки с добычным оборудованием. Ширину первоначального котлована принимают, равной ширине добычного блока. Ширину добычного блока принимают, равной двум длинам эффективной струи скважинного гидромониторного снаряда в затопленном забое. Глубина первоначального котлована определяется принятой высотой подводного уступа.
После заводнения первоначального котлована в него спускают понтон плавучей управляющей установки, на котором монтируют добытое оборудование - гидромонитор для размыва песчано-гравийной смеси надводного уступа, скважинный гидромониторный агрегат для размыва и подъема на поверхность песчано-гравийной смеси надводного и подводного уступов, а также насосную станцию, производят монтаж водоводов, подающих воду на гидромонитор и скважинный гидромониторный агрегат, и пульповодов - пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода.
Плавучий пульповод, пульповод плавучей управляющей установки и береговой пульповод соединяют между собой посредством шаровых шарниров. Гидромонитор для размыва песчано-гравийной смеси надводного уступа устанавливают в носовой части понтона плавучей управляющей установки, а скважинный гидромониторный агрегат для разработки подводного уступа монтируют в его средней части. Такая компоновка добычного оборудования позволяет повысить устойчивость понтона плавучей управляющей установки.
В качестве понтона плавучей управляющей установки может быть использован понтон серийно выпускаемого земснаряда небольшой производительности, например, 8Н3 Минстроя, или 100-40к. В качестве добычного оборудования для разработки надводного уступа может быть использован гидромонитор ГМЦ-250, а для разработки подводного уступа скважинный гидромониторный агрегат, включающий скважинный гидродобычной снаряд, например, СГ -14 и скважинный гидромониторный снаряд СГМ -2, имеющий боковые и торцевые струеформирующие насадки.
Посредством маневрирования плавучей управляющей установки скважинный гидродобычной и скважинный гидромониторный снаряды размещают в рабочем положении в непосредственной близости к забою подводного уступа и с этой установки в почве уступа гидромониторной струей, образуемой торцевой струеформирующей насадкой скважинного гидромониторного снаряда, формируют приемную воронку. Размытая при формировании приемной воронки песчано-гравийная смесь поступает к всасу скважинного гидродобычного снаряда и посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда поднимается на поверхность.
Посредством пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода добытую песчано-гравийную смесь подают на поверхностный комплекс. Плавучая управляющая установка удерживается на месте с помощью лебедок, размещенных на понтоне, и тросов, заякоренных на берегу. В качестве опоры может быть также использован гидродобычный снаряд, который для этого должен быть выполнен с опорным башмаком в нижней своей части, который при работе добычного оборудования заглубляется в дно приемной воронки по мере ее формирования и создает тем самым дополнительную опору.
После установки плавучей управляющей установки в требуемом положении и ее раскрепления гидромонитором, установленным в носовой части понтона, производят размыв песчано-гравийной смеси надводного уступа. Пульпу самотеком перепускают на почву подводного уступа. Одновременно с этим могут быть начаты работы по разработке подводного уступа скважинным гидромониторным агрегатом.
Разработку подводного уступа предпочтительно осуществлять боковым забоем с подрезкой массива песчано-гравийной смеси гидромониторной струей, образуемой боковой струеформирующей насадкой скважинного гидромониторного снаряда, посредством медленного поворота скважинного гидромониторного снаряда вокруг своей продольной оси на некоторый угол. Скорость поворота, при которой обеспечивается сплошная подрезка массива в пределах секторной заходки без оставления целиков, может быть определена в процессе опытных работ, или моделированием, или иным доступным методом.
Размытая песчано-гравийная смесь поступает в приемную воронку, откуда посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда осуществляют ее подъем на поверхность и посредством пульповода плавучей управляющей установки, плавучего пульповода и берегового пульповода подают на поверхностный комплекс.
В результате образования врубовой полости в основании уступа происходит обрушения подрезанного вышележащего массива песчано-гравийной смеси в пределах секторной заходки. Использование бокового забоя позволяет повысить безопасность работ по размыву, поскольку не происходит обрушение подрезанного и потерявшего устойчивость массива на добычное оборудование. После обрушения массива песчано-гравийной смеси в пределах первой секторной заходки скважинным гидромониторным снарядом начинают подрезку массива песчано-гравийной смеси в пределах следующей секторной заходки, а энергию отраженной струи гидромониторного снаряда используют для размыва обрушенного массива.
Возможна также разработка подводного уступа и встречным забоем без подрезки массива. В этом случае скважинный гидромониторный снаряд размещают по оси отрабатываемого блока. Размыв производят напорной струей скважинного гидромониторного снаряда с его поворотом в обе стороны от оси блока на некоторый угол, с подъемом или опусканием скважинного гидромониторного снаряда.
Вся размытая песчано-гравийная смесь поступает в приемную воронку, откуда посредством гидроэлеватора скважинного гидродобычного снаряда осуществляют ее подъем на поверхность и через пульповод плавучей управляющей установки, плавучий пульповод и береговой пульповод подают на поверхностный комплекс.
После выемки песчано-гравийной смеси во всех секторных заходках при разработке боковым забоем или выемки песчано-гравийной смеси на длину эффективной струи скважинного гидромониторного снаряда при разработке встречным забоем и зачистки почвы уступа отсоединяют плавучий пульповод от берегового пульповода, плавучую управляющую установку с добычным оборудованием перемещают в следующее положение, производят ее раскрепление, и цикл работ по размыву надводного уступа, перепуску размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа, формированию приемной воронки в почве подводного уступа, подрезке, обрушению, размыву обрушенного массива песчано-гравийной смеси, подъему пульпы на поверхность и подачи ее на поверхностный комплекс повторяется до полной отработки добычного блока.
Использование изобретения позволит вести разработку месторождений песчано-гравийных смесей более высокими уступами, что в конечном итоге повысит эффективность добычных работ.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ разработки обводненных песчано-гравийных месторождений, включающий отработку надводного уступа гидромониторным размывом и гидротранспорт размытой песчано-гравийной смеси в виде пульпы, разработку подводного уступа с плавучей управляющей установки с транспортированием пульпы по плавучему и береговому пульпопроводам на переработку, отличающийся тем, что гидромониторный размыв надводного уступа производят гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважинный гидромониторный агрегат размещен в средней части плавучей управляющей установки.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки размывают гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчано-гравийной смеси на почву подводного уступа.
Реферат. Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов и может быть использовано при эксплуатации месторождений гравийно-песчаных смесей. Способ разработки включает отработку надводного уступа гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки. Размытую песчано-гравийную смесь самотеком направляют на почву подводного уступа, а подводный уступ разрабатывают скважинным гидромониторным агрегатом совместно с песчано-гравийной смесью надводного уступа. Скважинный гидромониторный агрегат размещен в средней части плавучей управляющей установки. Для прохода понтона плавучей управляющей установки верхнюю часть подводного уступа на глубину его осадки размывают гидромонитором, установленным в носовой части плавучей управляющей установки, с перепуском размытой песчаной смеси на почву подводного уступа. Способ позволяет увеличить высоту подводного уступа и повысить эффективность добычных работ. 2 з.п. ф-лы.
Классы МПК:
E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
E21C41/00 Подземные и открытые способы разработки полезных ископаемых; системы разработок
E02F3/00 Экскаваторы и другие землеройные машины
Автор(ы): Бабичев Н.И., Клочко С.А.
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Клочко Сергей Анатольевич
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И.Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 29.11.2001
начало действия патента: 29.11.2001
публикация патента: 27.07.2002
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Николаев А.Н. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых. Патент РФ N2101505.
http://www.freepatent.ru/patents/2101505
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче твердых полезных ископаемых, например, золотоносных россыпей, возможно, и в сложных горнотехнических условиях.
Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий разделение месторождения на панели, отработку панелей ромбическими камерами с гидромониторным размывом полезного ископаемого в камерах через скважины, пробуренные с поверхности, выдачу размытого полезного ископаемого на поверхность и заполнение выработанного пространства камер самообрушающимися породами кровли [1]
Недостатками данного способа являются значительные потери полезного ископаемого в целиках и неизбежные нарушения земной поверхности вследствие обрушения кровли.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта в каждой отрабатываемой панели скважинами, размещение в каждой из них пульпоподъемной колонны, размыв продуктивного пласта скважинным гидромонитором с формированием ряда выемочных камер, выдачу пульпы на поверхность, и закладку выработанного пространства каждой отработанной камеры [2]
Недостатками данного способа также являются значительные потери полезного ископаемого в целиках и большой расход твердеющей закладки.
Изобретение решает задачу повышения количественных и качественных показателей выемки и сокращения затрат на разработку месторождения. Техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является снижение потерь полезного ископаемого в целиках при уменьшении расхода твердеющей закладки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающем вскрытие продуктивного пласта в каждой отрабатываемой панели скважинами, размещение в каждой из них пульпоподъемной колонны, размыв продуктивного пласта скважинным гидромонитором с формированием ряда выемочных камер, выдачу пульпы на поверхность, и закладку выработанного пространства каждой отработанной камеры, панели отрабатывают в две очереди камерами цилиндрической формы, выработанное пространство камер в панелях первой очереди заполняют твердеющей закладкой, панели второй очереди отрабатывают между заложенными панелями первой очереди, причем их отработку ведут секциями, состоящими по меньшей мере из двух одновременно отрабатываемых камер, а перед отработкой очередной секции на ее границе с массивом полезного ископаемого опережающей выемкой и закладкой твердеющей смесью выработанного пространства одиночной камеры формируют разделительный целик.
В приведенную выше совокупность включены все существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата.
На фиг. 1 изображена схема расположения камер в панелях первой и второй очередей при отработке панелей вдоль прямой, вид в плане; на фиг.2 разрез А А на фиг.1; на фиг.3 схема расположения камер вдоль ломаной прямой; на фиг.4 схема расположения камер по дуге окружности.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9813/223316543.c/0_15bfa6_f32b4e6a_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9813/223316543.c/0_15bfa7_c7d6c8c7_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/6727/223316543.c/0_15bfa8_e41bb708_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9168/223316543.c/0_15bfa5_15d77384_orig
Способ осуществляется следующим образом. Продуктивный пласт 1, имеющий горизонтальное или пологое залегание, разделяют на добычные панели, каждую из которых вскрывают рядом пульповыдачных скважин 2, обсаживаемых обсадными колоннами 3 в пределах мощности налегающих пород 4. Скважины бурят вдоль продольной оси панели на расстоянии друг от друга, равном двойному радиусу размыва для пород данной категории.
В обозначенные скважины 3 опускают скважинный гидромониторный агрегат, снабженный пульпоподъемной колонной и производят размыв продуктивного пласта 1 с образованием вертикальных цилиндрических камер 5. Размыв может производиться как в осушенном, так и в затопленном забое в направлении от почвы продуктивного пласта 1 к его кровле или от кровли к почве. При этом принятые технологические размеры выработанного пространства камер 5 должны обеспечивать их устойчивость на весь период отработки до полного заполнения закладочным материалом. Размытое полезное ископаемое по почве выработанного пространства камеры 5 в виде пульпы подают к всосу подъемного оборудования, смонтированного в скважине 2, и с его помощью выдают на поверхность.
Панели отрабатывают в две очереди. Выработанное пространство каждой камеры 5 в панелях первой очереди 6 после зачистки ее почвы заполняют твердеющей закладкой последовательно одна за другой в направлении от фланга к флангу разработки или от флангов к центру, или наоборот. Возможна также и одновременная отработка нескольких камер через одну с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Возможны и другие варианты отработки панелей первой очереди. Однако в итоге в выработанном пространстве панелей первой очереди должен быть создан сплошной массив из твердеющей закладки.
Камеры 5 в панелях второй очереди 7 разрабатывают между заложенными твердеющей закладкой, камерами 5 панелей первой, очереди 6. Отработку камер 5 в панелях второй очереди ведут секциями 8, состоящими по меньшей мере из двух камер, разрабатываемых в присечку друг к другу. Количество камер в секции определяется устойчивостью массива полезного ископаемого.
На границе секции 8 с массивом полезного ископаемого формируют разделительный целик 9. Целик 9 формируют перед отработкой секции 8 выемкой полезного ископаемого одиночной камерой с последующим заполнением ее выработанного пространства твердеющей закладкой. После выемки полезного ископаемого в секции 8 ее выработанное пространство заполняют нетвердеющей закладкой или оставляют незаполненным, если допустимы локальные обрушения земной поверхности.
Расстояние между смежными панелями выбирают из условия разработки камер 5 вприсечку друг к другу без формирования межпанельных целиков.
В зависимости от конфигурации залежи полезного ископаемого в проекции на горизонтальную плоскость для целей полноты выемки панели могут отрабатывать различной формы в плане. Поскольку каждая панель в конечном счете образована одним рядом камер, то, разрабатывая камеры вдоль прямой или ломаной прямой, или вдоль дуги окружности, панель будет иметь соответствующий вид в плане, в результате чего можно добиться полноты отработки всей площади продуктивного пласта 1.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта в каждой отрабатываемой панели скважинами, размещение в каждой из них пульпоподъемной колонны, размыв продуктивного пласта скважинным гидромонитором с формированием выемочных камер, выдачу пульпы на поверхность и закладку выработанного пространства каждой отработанной камеры, отличающийся тем, что панели отрабатывают в две очереди камерами цилиндрической формы, выработанное пространство камер в панелях первой очереди заполняют твердеющей закладкой, панели второй очереди отрабатывают между заложенными панелями первой очереди, причем их отработку ведут секциями, состоящими по меньшей мере из двух одновременно отрабатываемых камер, а перед отработкой очередной секции на ее границе с массивом полезного ископаемого опережающей выемкой и закладкой твердеющей смесью выработанного пространства одиночной камеры формируют разделительный целик.
Реферат. Сущность: способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта в каждой отрабатываемой панели скважинами, размещение в каждой из них пульпоподъемной колонны, размыв продуктивного пласта скважинным гидромонитором с формированием выемочных камер, выдачу пульпы на поверхность и закладку выработанного пространства каждой отработанной камеры, причем панели отрабатывают в две очереди камерами цилиндрической формы, выработанное пространство камер в панелях первой очереди заполняют твердеющей закладкой, панели второй очереди отрабатывают между заложенными панелями первой очереди, причем их отработку ведут секциями, состоящими по меньшей мере из двух одновременно отрабатываемых камер, а перед отработкой очередной секции на ее границе с массивом полезного ископаемого опережающей выемкой и закладкой твердеющей смесью выработанного пространства одиночной камеры формируют разделительный целик. 4 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Николай Игорьевич, Николаев Александр Николаевич
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игорьевич, Николаев Александр Николаевич
Приоритеты:
подача заявки: 30.09.1996
публикация патента: 10.01.1998
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Быченко А.И., Дьячков А.С., Директоров И.Н., Фильчуков А.Ю. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых. Патент РФ N2181160.
http://www.freepatent.ru/patents/2181160
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых, продуктивные залежи которых представлены формациями, поддающимися гидромониторному размыву, возможно и с твердыми неразмываемыми включениями, например месторождений фосфоритов с включениями в виде фосфоритовых конкреций.
Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых, включающий бурение пульповыдачных и гидромониторных скважин, их сбойку по подстилающим породам продуктивного горизонта, гидроразмыв пород продуктивного горизонта и подъем пульпы на поверхность по пульповыдачной скважине. Способ предназначен для разработки месторождений янтаря (авт. св. СССР 1002587, кл. Е 21 С 45/00, опубликовано 07.03.83, БИ 9).
Недостатком данного способа является необходимость бурения и оборудования пульповыдачной скважины в каждой добычной камере.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, который включает разделение залежи полезного ископаемого на выемочные панели, бурение и сбойку между собой пульповыдачных и гидромониторных скважин, отработку выемочных панелей камерами с размывом полезного ископаемого в камере через гидромониторную скважину и подъемом пульпы на поверхность через пульповыдачную скважину смежной камеры (патент RU 2123112, кл. 6 Е 21 С 45/00, опубл. 10.12.98, БИ 31).
Недостатком данного способа является сложность оформления днища добычных камер для обеспечения подъема пульпы по одной пульповыдачной скважине из нескольких смежных камер.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, - повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструктивного оформления днища добычных камер при обеспечении полноты выемки полезного ископаемого.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающем разделение залежи полезного ископаемого на выемочные панели, бурение и сбойку между собой пульповыдачных и гидромониторных скважин, отработку выемочных панелей камерами с размывом полезного ископаемого в камере через гидромониторную скважину и подъемом пульпы на поверхность через пульповыдачную скважину смежной камеры, выемочную панель разделяют на блоки, каждый из которых отрабатывают центральной и несколькими смежными с ней периферийными камерами, пульповыдачные скважины бурят в центральных камерах, а сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторными скважинами в каждом блоке осуществляют через дополнительную гидромониторную скважину, пробуренную в непосредственной близости с пульповыдачной скважиной и сбитую с последней, при этом сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторной скважиной каждой следующей периферийной камеры в блоке производят после отработки предыдущей периферийной камеры, отработку следующей периферийной камеры в блоке осуществляют после обрушения налегающих пород в выработанное пространство предыдущей периферийной камеры, а после отработки всех периферийных камер и заполнения выработанного пространства последней из них отрабатывают центральную камеру с формированием целика, смежного с периферийными камерами следующего блока.
В данную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Способ поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен план участка панели с двумя блоками, каждый из которых отрабатывают центральной и четырьмя периферийными камерами (римскими цифрами указана последовательность отработки камер), на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9763/223316543.c/0_15bfab_2d974352_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9748/223316543.c/0_15bfaa_89212839_orig
Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом.
Залежь полезного ископаемого, например фосфоритов с включениями в виде фосфоритовых конкреций, разделяют на выемочные панели. Панель в свою очередь разделяют на блоки, каждый из которых отрабатывают одной центральной 1 и несколькими периферийными 2 камерами, отрабатываемыми вокруг центральной камеры 1, в пределах части площади, охватывающей центральную камеру 1.
Количество периферийных камер 2, отрабатываемых в пределах указанной части площади, охватывающей центральную камеру 1, определяют, исходя из допустимого пролета обнажения кровли камер на период выемки в них полезного ископаемого и демонтажа оборудования. Допустимый пролет может быть установлен в процессе опытной отработки.
Отработку каждого блока начинают с бурения пульповыдачной скважины 3 в центральной камере 1, ее обсадки и монтажа пульпоподъемного оборудования, например гидроэлеватора. Для условий разработки фосфоритовых месторождений с включениями в виде фосфоритовых конкреций проходное сечение пульпоподъемного оборудования и его рабочие характеристики должны обеспечивать подъем кондиционного куска до 100 мм.
В непосредственной близости с пульповыдачной скважиной 3 бурят дополнительную гидромониторную скважину 4, размещают в ней гидромониторное оборудование и производят сбойку с пульповыдачной скважиной 3 для доставки размытого полезного ископаемого к пульпоподъемному оборудованию. После бурения и оборудования гидромониторной скважины 5 в первой из отрабатываемых периферийных камер 2 производят ее сбойку с дополнительной гидромониторной скважиной 4. Все сбойки осуществляются путем размыва полезного ископаемого по почве залежи. Параметры сбойки, в т.ч. ее уклон, определяют исходя из условия доставки размытого полезного ископаемого к пульпоподъемному оборудованию без потерь.
Добычу полезного ископаемого производят путем его размыва в камере высоконапорной струей гидромонитора, доставки по сбойке к пульпоподъемному оборудованию и подъема на поверхность. Крупногабаритные включения с размером куска больше 100 мм с содержанием в них полезного компонента ниже бортового магазинируются на днище камеры и на поверхность не выдаются.
Если содержание полезного компонента в крупногабаритном включении находится в пределах установленных кондиций, такие включения доставляются до пульповыдачного оборудования, где производят их дробление любым известным способом, например с помощью мелких зарядов ВВ, электрогидравлическим ударом или посредством бурового долота. Все необходимое для дробления оборудование спускается через оголовок пульпоподъемной колонны пульповыдачной скважины 3.
После выемки полезного ископаемого в первой периферийной камере 2 переносят гидромониторное оборудование в гидромониторную скважину 5, пробуренную в следующей периферийной камере отрабатываемого блока, и производят ее сбойку с гидромониторной скважиной 4. Поскольку параметры камер определены так, что устойчивость кровли обеспечивается только на период отработки, включая демонтаж оборудования, в первой периферийной камере 2 происходит обрушение налегающих пород и заполнение ими выработанного пространства камеры. Таким образом ее выработанное пространство не влияет на процесс выемки полезного ископаемого в следующей периферийной камере.
Выемка полезного ископаемого во второй и последующих периферийных камерах 2 отрабатываемого блока аналогична выемке в первой периферийной камере 2. Последовательность отработки камер в блоке может быть любая, например, от середины к флангам блока или от одного фланга к другому.
После выемки полезного ископаемого во всех периферийных камерах 2 в блоке приступают к выемке полезного ископаемого в его центральной камере 1. При этом со стороны следующего блока формируют целик 6, смежный с его несколькими периферийными камерами, обеспечивающий безопасность работ по добыче полезного ископаемого и демонтажу оборудования.
Размыв осуществляют через дополнительную гидромониторную скважину 4, а подъем пульпы - через пульповыдачную скважину 3.
Процесс отработки следующего блока аналогичен вышеописанному. Отработка блоков в выемочной панели может быть осуществлена в различной последовательности, например, от одного фланга панели к другому или от центра панели к периферии. Возможна также и отработка выемочной панели блоками нескольких очередей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающий разделение залежи полезного ископаемого на выемочные панели, бурение и сбойку между собой пульповыдачных и гидромониторных скважин, отработку выемочных панелей камерами с размывом полезного ископаемого в камере через гидромониторную скважину и подъемом пульпы на поверхность через пульповыдачную скважину смежной камеры, отличающийся тем, что выемочную панель разделяют на блоки, каждый из которых отрабатывают центральной и несколькими смежными с ней периферийными камерами, пульповыдачные скважины бурят в центральных камерах, а сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторными скважинами в каждом блоке осуществляют через дополнительную гидромониторную скважину, пробуренную в непосредственной близости с пульповыдачной скважиной и сбитую с последней, при этом сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторной скважиной каждой следующей периферийной камеры в блоке производят после отработки предыдущей периферийной камеры, отработку следующей периферийной камеры в блоке осуществляют после обрушения налегающих пород в выработанное пространство предыдущей периферийной камеры, а после отработки всех периферийных камер и заполнения выработанного пространства последней из них отрабатывают центральную камеру с формированием целика, смежного с периферийными камерами следующего блока.
Реферат. Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности. Сущность: залежь полезного ископаемого разделяют на выемочные панели, выемочную панель разделяют на блоки. Бурят и сбивают между собой пульповыдачные и гидромониторные скважины. Отработку выемочных панелей камерами ведут с размывом полезного ископаемого в камере через гидромониторную скважину и подъемом пульпы на поверхность через пульповыдачную скважину смежной камеры. Каждый блок отрабатывают центральной и несколькими смежными с ней периферийными камерами, пульповыдачные скважины бурят в центральных камерах, а сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторными скважинами в каждом блоке осуществляют через дополнительную гидромониторную скважину, пробуренную в непосредственной близости с пульповыдачной скважиной и сбитую с последней. При этом сбойку пульповыдачной скважины с гидромониторной скважиной каждой следующей периферийной камеры в блоке производят после отработки предыдущей периферийной камеры. Отработку следующей периферийной камеры в блоке осуществляют после обрушения налегающих пород в выработанное пространство предыдущей периферийной камеры, а после отработки всех периферийных камер и заполнения выработанного пространства последней из них отрабатывают центральную камеру с формированием целика, смежного с периферийными камерами следующего блока. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструктивного оформления днища добычных камер при обеспечении полноты выемки полезного ископаемого. 2 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Н.И., Быченко А.И., Дьячков А.С., Директоров И.Н., Фильчуков А.Ю.
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Быченко Алексей Иванович, Дьячков Анатолий Семенович, Директоров Игорь Немович, Фильчуков Александр Юрьевич
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп. 2, кв.432, Н.И.Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 01.03.2001
начало действия патента: 01.03.2001
публикация патента: 10.04.2002
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Дворовенко А.Е., Фильчуков А.Ю. Установка для гидродобычи полезных ископаемых. Патент РФ N2272145.
http://www.freepatent.ru/images/patents/196/2272145/patent-2272145.pdf
http://www.freepatent.ru/patents/2272145
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к области добычи нерудных строительных материалов, обеспечивающей сырьевую базу промышленного и гражданского строительства, и может быть использовано, в частности, при разработке месторождений гравийно-песчаных смесей.
Известна установка для гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, скважинный гидродобычной снаряд, установленный на понтоне с возможностью его подъема и опускания (см. В.Ж.Аренс, Б.В.Исмагилов и Д.Н.Шпак. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. - М.: Недра, 1980, стр.17-18, рис.1.5).
Недостатком данного устройства является фиксированная глубина разработки, определяемая водоизмещением понтона. При переходе на большие глубины, когда вес гидродобычного снаряда увеличивается, чтобы сохранить плавучесть устройства, требуется повышать водоизмещение понтона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является установка для гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, имеющее грунтоприемник и размещенный в носовой части понтона кран для подъема и опускания грунтоприемника, путем поворота грунтозаборного устройства относительно оси, размещенной на понтоне, и пульпопровод, соединенный с грунтозаборным устройством (см. патент RU №2139392, МПК 7 кл. E 02 F 3/90. опубл. 10.10.1999).
Недостатком данного устройства также является фиксированная глубина разработки.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в повышении эффективности разработки нерудных месторождений, в частности гравийно-песчанных смесей (ПГС), залегающих на разных глубинах под водоемами или под слоем многолетнемерзлых пород.
Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для гидродобычи полезных ископаемых, включающей корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, имеющее грунтоприемник, размещенный в носовой части понтона кран для подъема и опускания грунтоприемника, путем поворота грунтозаборного устройства относительно оси, размещенной на понтоне, и пульпопровод, соединенный с грунтозаборным устройством, согласно изобретению понтон выполнен П-образным в плане, и снабжен механизмом, обеспечивающим возможность пристыковки дополнительных секций для сохранения плавучести при увеличении веса грунтозаборного устройства, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, кран выполнен портальным, а ось поворота размещена в средней части понтона.
В указанную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения заявленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые испрашивается объем правовой охраны.
Установка для гидродобычи полезных ископаемых поясняется чертежом, на котором на фиг.1 показан вид установки сверху, на фиг.2 - вид установки сбоку, на фиг.3 - вид установки сверху с четырьмя пристыкованными дополнительными продольными секциями, на фиг.4 - установка с четырьмя пристыкованными дополнительными продольными секциями, вид сбоку.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9820/223316543.c/0_15bfad_a4acbdc4_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9168/223316543.c/0_15bfae_c1b4558c_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9806/223316543.c/0_15bfaf_2bf9a303_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9491/223316543.c/0_15bfac_82f194dd_orig
Установка для гидродобычи полезных ископаемых состоит из корпуса, выполненного в виде П-образного в плане понтона. Понтон состоит, по меньшей мере, из одной поперечной секции 1, выполняющей роль кормовой секции, и жестко присоединенных к ней двух продольных секций 2. На поперечной секции размещается насос 3, подающий воду для размыва полезного ископаемого, с двигателем 4 (электродвигателем или дизелем). Двигатель имеет блок управления 5.
Две продольные секции 2 понтона установлены с зазором между ними, достаточным для подъема и опускания грунтозаборного устройства. В транспортном положении грунтозаборное устройство находится в горизонтальном положении над указанным зазором. Свободные части продольных секций выполняют роль носовой части понтона.
Понтон снабжен механизмом (на чертеже не показан), обеспечивающим возможность пристыковки дополнительных продольных и/или поперечных секций для повышения его водоизмещения и сохранения плавучести установки при использовании грунтозаборного устройства, предназначенного для разработки полезных ископаемых на больших глубинах и имеющего, соответственно, большую массу. Механизм, обеспечивающий пристыковку дополнительных секций, может быть выполнен аналогичным механизму, обеспечивающему стыковку понтонов понтонно-мостовой переправы. Может быть также использовано обычное болтовое соединение.
Грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда 6, имеющего гидромонитор 7 для размыва полезного ископаемого, и пульпоподъемное приспособление 8 с грунтоприемником 9. Пульпоподъемное приспособление 8 может быть выполнено, например, в виде гидроэлеватора или эрлифта. Пульповод гидроэлеватора или эрлифта посредством шарового шарнира соединен с плавучим пульповодом.
Для подъема и опускания скважинного гидродобычного снаряда 6 в носовой части понтона размещен портальный кран 10 с лебедкой 11. Подъем и опускание скважинного гидродобычного снаряда 8 производится путем его поворота относительно оси, размещенной в средней части понтона посредством горизонтальных шарниров 12, установленных на двух его продольных секциях 2.
В носовой и кормовой частях понтона установлены папильонажные лебедки 12 для обеспечения маневрирования установки в забое.
Установка для гидродобычи полезных ископаемых работает следующим образом.
Собранная в котловане, предварительно созданном на месте разработки, или доставленная по водным путям в собранном виде установка размещается над местом, предназначенным для разработки. Концы тросов папильонажных лебедок заякориваются на берегу. Скважинный гидродобычной снаряд 6 посредством портального крана 10 переводят в вертикальное положение и приступают к размыву полезного ископаемого.
Размытое полезное ископаемое поступает в грунтоприемник и посредством пульпоподъемного приспособления 8 поднимается на поверхность и по пульповоду подается на промплощадку.
При увеличении глубины разработки наращиваются ставы водовода и пульповода скважинного гидродобычного снаряда 6 и пристыковываются еще два продольных понтона. Наращивание ставов водовода и пульповода производится после перевода скважинного гидродобычного снаряда в горизонтальное положение. Для обеспечения центровки понтона одновременно с пристыковкой продольных секций 2 может производиться пристыковка дополнительных поперечных секций 1 понтона.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка для гидродобычи полезных ископаемых, включающая корпус, выполненный в виде понтона, грунтозаборное устройство, имеющее грунтоприемник, размещенный в носовой части понтона кран для подъема и опускания грунтоприемника путем поворота грунтозаборного устройства относительно оси, размещенной на понтоне, и пульпопровод, соединенный с грунтозаборным устройством, отличающаяся тем, что понтон выполнен П-образным в плане и снабжен механизмом, обеспечивающим возможность пристыковки дополнительных секций для сохранения плавучести при увеличении веса грунтозаборного устройства, грунтозаборное устройство выполнено в виде скважинного гидродобычного снаряда, кран выполнен портальным, а ось поворота размещена в средней части понтона.
Реферат. Область использования: добыча нерудных строительных материалов, в частности разработка месторождений гравийно-песчаных смесей. Установка включает корпус, выполненный в виде П-образного в плане понтона, снабженного механизмом, обеспечивающим возможность пристыковки дополнительных секций для сохранения плавучести при увеличении веса грунтозаборного устройства, грунтозаборное устройство, выполненное в виде скважинного гидродобычного снаряда, имеющее грунтоприемник, размещенный в носовой части понтона портальный кран для подъема и опускания грунтоприемника путем поворота грунтозаборного устройства относительно оси, размещенной в средней части понтона, и пульпопровод, соединенный с грунтозаборным устройством. Технический результат, который может быть получен при реализации данного изобретения, состоит в обеспечении возможности добычи полезных ископаемых при изменяющихся глубинах разработки. 4 ил.
Классы МПК:
E21C50/00 Подводная добыча полезных ископаемых, не отнесенная к другим рубрикам
E02F3/88 ..со всасывающими или нагнетательными устройствами, например землесосные снаряды или землесосные драги
Автор(ы): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич (RU), Дворовенко Александр Евгеньевич (RU), Фильчуков Александр Юрьевич (RU)
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И. Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 28.07.2004
начало действия патента: 28.07.2004
публикация патента: 20.03.2006
Шестопалов Анатолий Васильевич:
Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л. Способ формирования технологической полости в неустойчивых породах продуктивного горизонта. Патент РФ N2180940.
http://www.freepatent.ru/patents/2180940
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении скважин водоснабжения, нефте- и газодобычи, а также геотехнологических скважин подземного выщелачивания полезных ископаемых в условиях, когда породы, слагающие продуктивный горизонт, являются неустойчивыми и содержат наряду с мелкими и крупные фракции.
Известен способ сооружения геотехнологических скважин, включающий бурение скважины до кровли продуктивного горизонта, предварительное создание искусственной кровли формируемой полости, бурение скважины в продуктивном горизонте на глубину формируемой полости и выемку камеры, используемой в качестве приемной емкости откачной скважины при выщелачивании полезного компонента из продуктивного горизонта (Авт. св. SU 1278446 А1, кл. 5 Е 21 С 45/00, опубл. 23.12.86, Бюл. 47).
Недостатком данного способа являются значительные затраты на создание искусственной кровли формируемой полости.
Аналогичным недостатком обладает и известный способ образования подземных емкостей через скважины, включающий предварительное создание искусственной кровли образуемой емкости и последующий размыв камеры и создание емкости. (Авт. св. SU 1328526 А1, кл. 5 Е 21 С 45/00, опубл. 07.08.87, Бюл. 29).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования технологической полости в неустойчивых породах продуктивного горизонта, включающий бурение скважины в продуктивный горизонт, монтаж в скважине технологического оборудования, размыв пород продуктивного горизонта с выдачей на поверхность частиц мелкой фракции и формирование естественного фильтра из частиц средней и крупной фракций. (Патент RU 2012768 С1, кл. 5 Е 21 В 43/10, опубл. 15.05.94, Бюл. 9).
Данный способ имеет относительно узкую область использования, распространяющуюся на создание технологических полостей, содержащих естественный фильтр, только в восстающих скважинах.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение эффективности работы добычных скважин, например, нефтяных, газовых или водоснабжения.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в расширении области использования известного способа на создание технологических полостей в нисходящих скважинах и увеличении срока их эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе формирования технологической полости в неустойчивых породах продуктивного горизонта, включающем бурение скважины в продуктивный горизонт, монтаж в скважине технологического оборудования и размыв пород продуктивного горизонта с выдачей на поверхность частиц мелкой фракции и формирование естественного фильтра из частиц средней и крупной фракций, отличающийся тем, что в качестве технологического оборудования используют оборудование скважинной гидротехнологии, содержащее скважинный гидромонитор и пульпоподъемную колонну, размыв пород продуктивного горизонта производят интервалами по высоте создаваемой технологической полости, причем переход на следующий интервал осуществляют после появления на выходе пульпоподъемной колонны осветленной воды.
В данную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Способ поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображена схема создания технологической полости - вертикальный разрез камеры, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
http://img-fotki.yandex.ru/get/9497/223316543.c/0_15c5ac_8bc0b4e1_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9740/223316543.c/0_15c5ab_2e50f065_orig
Способ формирования технологической полости в неустойчивых породах продуктивного горизонта осуществляется следующим образом.
С поверхности к продуктивному горизонту 1 бурят скважину 2 глубиной, на которой будет формироваться дно 3 создаваемой технологической полости 4. В случае, если породы 5, покрывающие продуктивный горизонт 1, неустойчивы, бурение сопровождается спуском обсадной колонны 6 для поддержания ствола скважины 2. Бурение осуществляется средствами скважинной гидротехнологии (СГТ).
После проходки ствола скважины 2 на заданную глубину и установки обсадной колонны 6 производят гидромониторный размыв пород продуктивного горизонта 1 вокруг скважины 2 с выдачей образованной пульпы на поверхность с помощью пульповыдачного оборудования 7, например, гидроэлеватора или эрлифта. Размыв ведут через прорези 8 в обсадной колонне 6. Прорези 8 в обсадной колонне 6 могут быть выполнены как до ее спуска в скважину 2, так и после установки в скважине 2. В последнем случае для образования прорезей 8 используется перфоратор.
Размыв пород продуктивного горизонта 1 производят в направлении снизу вверх интервалами по высоте создаваемой технологической полости 4, причем переход на следующий интервал осуществляют после появления на выходе пульпоповыдачной колонны осветленной воды. Появление осветленной воды свидетельствует о том, что из создаваемой технологической полости 4 на данном интервале вымыты и подняты на поверхность все мелкие фракции пород, слагающих продуктивный горизонт, и произошло переотложение крупных фракций, которые заполнили создаваемую технологическую полость 4 на данном интервале.
Завершением формирования технологической полости 4, заполненной переотложенными крупными фракциями пород, слагающих продуктивный горизонт 1, является появление осветленной воды на выходе пульповыдачной колонны при размыве последнего интервала. Эксплуатация сформированной технологической полости 4 может быть начата после демонтажа гидромониторного и пульповыдачного оборудования и установки эксплуатационного оборудования, например водоподъемного.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ создания технологической полости в неустойчивых породах продуктивного горизонта, включающий бурение скважины в продуктивный горизонт, монтаж в скважине технологического оборудования и размыв пород продуктивного горизонта с выдачей на поверхность частиц мелкой фракции и формирование естественного фильтра из частиц средней и крупной фракций, отличающийся тем, что в качестве технологического оборудования используют оборудование скважинной гидротехнологии, содержащее скважинный гидромонитор и пульпоподъемную колонну, размыв пород продуктивного горизонта производят интервалами по высоте создаваемой технологической полости, причем переход на следующий интервал осуществляют после появления на выходе пульпоподъемной колонны осветленной воды.
Реферат. Сущность: бурят скважину, в которую спускают обсадную колонну. В скважине монтируют гидромониторное оборудование и производят размыв вмещающих пород с выдачей пульпы на поверхность через пульповыдачную колонну. При этом размыв вмещающих пород производят интервалами по высоте создаваемой технологической полости. Переход на следующий интервал осуществляют после появления на выходе пульповыдачной колонны осветленной воды. Технический результат заключается в расширении области использования известного способа на создание технологических полостей в нисходящих скважинах и увеличении срока их эксплуатации. 2 ил.
Классы МПК: E21C45/00 Способы гидравлической добычи полезных ископаемых; гидромониторы
Автор(ы): Бабичев Н.И., Клочко С.А., Серов С.А., Салоп Д.Л.
Патентообладатель(и): Бабичев Николай Игоревич, Клочко Сергей Анатольевич, Серов Сергей Анатольевич, Салоп Дмитрий Львович
Адрес для переписки: 107076, Москва, Богородский вал, 6, корп.2, кв.432, Н.И.Бабичеву
Приоритеты:
подача заявки: 07.06.2001
начало действия патента: 07.06.2001
публикация патента: 27.03.2002
Навигация
Перейти к полной версии