Скважинная гидродобыча

(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.