Способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых — SU 1011858 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 1011858 21 В 43/28 41/04 ФЮВ ам т ВЧт " ФгЮУКМЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП/22-03 давлении, не меньшем горного давления вмещающих пласт пород, производят закачку в дополнительную скважину диспергируюших веществ в количестве, обеспечивающем обработку пласта между пробуренными скважинами, затем в нагнетательную или дополнительную скважину закачивают утяжеленную жидкость с удельным весом, большим удельного веса полезного ископаемого, но меньшим удельного веса вмещающих пород, после чего через добычную скважину извлекают смесь этой жидкости и диспергированного полезного ископаемого.2. Способпоп. 1, отличающ и й с я тем, что устья скважин рас-; полагают по падению пласта, начиная с добычной скважины, при этом забой нагнетательной скважины проходят по простиранию пласта, а забой добычной скважины проходят в том же направлении, но под углом к линии простирания в сторону падения пласта.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что нагнетательную и добычную скважины бурят до пересечения с ранее выработанным прострах- ством пласта.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что устья скважин располагают по простиранию пласта, а х забои проходят по падению пласта. 3. Бюл.14 тураев, Ф. А. геотехническо ССР (088,8) брам еханики А и 5. Спосщийся кость зак жину чере конца забо о щийся ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Арнес В. Ж. Геотехнологическиеметоды добычи полезных ископаемых. МфНедрами, 1975, с. 264,2. Патент США3498674 фкл. 299-4, опублик, 1970.3. Патент США3850477,кл, 299-5, опублик, 1974,(54) (57) 1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖД,ЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, вклю- .чающий бурение скважин нагнетаниечерез них в пласт веществ, диспергирующих полезное ископаемое, и извлечениепоследнего на поверхность, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения полезного ископаемого и сокращения сроков отработкипласта за счет управления горным давлением и движением флюидов и диспергированного ископаемого в пласте, бурят нагнетательную и добычную скважины, забоикоторых располагают в плоскости пласта,производят сбойку концевых участков забоев этих скважин, бурят, по меньшеймере, одну дополнительную скважину,забой которой располагают в плоскостипласта между забоями нагнетательнойи добычной скважин, не пересекая последние и сбойку между ними, заполняют нагнетательную добычную. скважины и сбойкумежду ними инертной жидкостью при бпоп. 1, отличаютем, что утяжеленную жидивают в нагнетательную скватрубопровод, проходящий доуказанной скважины. бпоп. 1, отличаюем, что в период закачки1011858 диспергирующих веществ в дополнительную скважину производят периодическуюзакачку инертной жидкости в нагнетательную скважину и откачку ее из добычнойскважины,1Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бесшахтной добыче твердых полезных ископаемых, на пример угля, путем его диспергирования.Известен способ добычи угля с помо щью скважинных гидромониторов 1 1 .Однако способ характеризуется трудоемкостью и потерей угля в целиках.Известен способ добычи полезных ископаемых, включающий подачу в раздробленную залежь тяжелой жидкости для выделения обогащенных полезным ископаемым частиц породы 21 .Недостатком этого способа является необходимость предварительной подготовки залежи.Наиболее близким к предлагаемому по своей сущности и достигаемому результату является способ, включающий бурение скважин, нагнетание через них 20 в пласт веществ, диспергирующих полезное ископаемое, и извлечение последнего на поверхность ГЗНедостатками известного способа являются большая трудоемкость работ, низкая 25 скорость разработки месторождений из-за низкой скорости гетерогенных физико-химических реакций взаимодействия угля и диспергирующего химического реагента, большие потери полезного ископаемого З 0 вследствие малой скорости разработки месторождений и интенсивного сдвижения вмещающих пород.Цель изобретения - повышение извлечения полезного ископаемого и сокращение. сроков отработки залежи за счет управления горным давлением и движением флюи- дов и диспергированного полезного иско паемого в пласте.Поставленная цель достигается тем,что 40 согласно способу, включающему бурение скважин, нагнетание через них веществ, диспергирующих полезное ископаемое, и извлечение последнего на поверхность, бурят нагнетательную и добычную скважи 7, Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что диспергирующие вещества нагнетают в пласт под давлением, обеспечивающим гидроразрыв или пневморазрыв пласта,2ны, забои которых располагают в плоскости пласта, производят сбойку концевых участков забоев этих скважин, бурят, по меньшей мере, одну дополнительную скважину, забой которой располагают в плоскости пласта между забоями нагнетательной и добычной скважин, не пересекая последние и сбойку между ними, заполняют нагнетательную, добычную скважины и сбойку между ними инертной жидкостью при давлении, не меньшем горного давления вмещающих пласт пород, производят закачку в дополнительную скважину диспергирующих веществ в количестве, обеспечивающем обработку пласта между пробуренными скважинами, затем в нагнетательную или дополнительную скважину закачивают утяжеленную жидкость с удельным весом, большим удельного веса полезного ископаемого, но меньшим удельного веса вмещающих пород, после чего через добычную скважину извлекают смесь этой жидкости и диспергированного полезного ископаемого.Устья скважин располагают по падению пласта, начиная с добычной скважины, при этом забой нагнетательной скважины проходят по простиранию пласта а забой добычной скважины проходят в том же направлении, но под углом к линии простирания в сторону падения пласта.Кроме того, нагнетательную и добычную скважины бурят до пересечения с ранее выработанным пространством пласта.Устья скважин располагают по простиранию пласта, а их забои проходят по падению пласта.Утяжеленную жидкость закачивают в нагнетательную скважину через трубопровод, проходящий до конца забоя указанной скважины. Кроме того, в период закачки диспергирующих веществ в дополнительную скважину производят периодическую закачку3 10118 88 фплоскости пласта между входной, добычной скважинами и не пересекающую входную, добычную скважину и их сбойку, герметизируют входную и добычную скважины, заполняют входную, добычную скважины и их сбойку жидкостью и поддерживают избытощое давление жидкости, противодействующее развитию горного давления вмещающих пород и пережатию входной, добычной скважин и их сбойки.Нагнетают в пласт твердого полезного ископаемого через дополнительные скважины вещества, диспергируюшие твердое полезное ископаемое, в количествах, обеспечивающих обработку разрабатываемого участка месторождения, расположенного между входной, добычной скважинами и их сбойкой. Нагнетание в пласт диспергируюших веществ производят в зависимости от их фазового состояния в режиме гидрорасчленения или пневморасчленения пласта, при котором в разрабатываемом участке месторождений развиваются трещины. Диспергирующие вещества, проникая в трещины, макропоры и микропоры твердого полезного ископаемого, вызыва-ют его разрушение, причем в начальные моменты времени диспергирование происходит по границам трещин и макропор, а затем распространяются вглубь блоков твердого полезного ископаемого.Чтобы разрушению под, действием диспергирующего вещества не подвергалась область месторождения вне разрабатываемого участка, во время нагнетания в дополнительную скважину диспергирующих веществ производят периодическое нагнетание инертной жидкости в нагнетательную скважину и ее выпуск из добычной скважины, чем достигается вынос диспергируюшего вещества из нагнетательной, добычной скважин и их сбойки и устраняется возможность распространения диспергирующего вещества за пределы разрабатываемого участка. инертной жидкости в нагнетательную скважину и откачку ее из добычной скважины.При этом диспергирующие веществанагнетают в пласт под давлением, обеспечивающим гидроразрыв или пневморазрыв пласта.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого способа при расположении мествскрытия на линии простирания (вертикальное сечение через добычную скважину); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;на фиг. 3 - то же, но в процессе выемкитвердого полезного ископаемого; на фиг. 4 схема предлагаемого способа при расположении мест вскрытия на линии падения 15(аксонометрическое сечение в плоскостискважин),Добычной участок состоит из добычной скважины 1 и входной скважины 2,вскрывающих пласт 3 твердого полезногоископаемого место вскрытия добычнойскважиной обозначено как 4) и проходящих в плоскости пласта (участок добычной скважины, проходящий в плоскостипласта обозначен как 5), сбойки 6 конце вых участков входной и добычной скважин,расположенных в плоскости пласта, допол:нительных скважин 7-9 для нагнетаниядиспергирующих веществ, проходящих вплоскости пласта между входной и добыч ной скважинами и не пересекающих входную, добычную скважины и сбойку, трубопровода 10, Выработанное пространство,образованное при извлечении твердогополезного ископаемого, обозначено .3511. Стрелками указано направление движения жидкости с удельным весом, большим удельного веса твердого ископаемого,но меньшим удельного веса вмещающихпороде40Способ осуществляют следующим образом.Бурят добычную 1 и нагнетательную 2скважины, вскрывающие разрабатываемыйучасток пласта 3 и проходящие в плос 45кости пласта, При Одной реализации способа места вскрытий располагают на линиипростирания месторождения, а участкискважин, расноложенных в плоскостипласта, бурят по падению месторождения(фиг. 1-3).Затем производят сбойку 6 концевыхучастков входной и добычной скважин,расположенных в плоскости пласта. Сбойку производят огневым, электротермическим способом, бурением соединительнойнаклонно-горизонтальной скважины и др.Бурят по меньшей мере, одну дополнительную скважину 7-9, проходящую в Когда разрабатываемый участок месторождения под действием диспергируюших веществ переведен в рыхлое состояние, закачивают в нагнетательную скважину или в нагнетательную и дополнительные скважины жидкость с удельным весом, большим удельного веса твердого полезного ископаемого, но меньшим удельного веса вмещающих пород, и извлекают смесь этой жидкости и измельченного твердого полезного ископаемого через добычную скважину. Поток жидкости, проходя через нагнетательную скважину,5 10118 сбойку и добычную скважину, производит размыв переведенного в рыхлое состояние твердого полезного ископаемого и его перемещение к добычной скважине. В добычной скважине полезное ископаемое всплывает и выносится на поверхность потоком жидкости.Так как всплывать твердое полезное ископаемое может и во входной скважине, то во избежание образования встреч О ных потоков нагнетаемой жидкости и всплывающего полезного ископаемого в нагнетательной скважине, нагнетают в нее тяжелую жидкость через трубопровод, выходное отверстие которого располагают 15 у конца забоя скважины. Поверхностями очистного забоя, на которых происходит размыв разрыхленного твердого полезного ископаемого, в этом 20 случае будут сбойка концевых участков нагнетательной и добычной скважин, расположенных в пдоскости пласта, и участок добычной скважины, расположенный в плоскости пласта (фиг. 2). а 5Перемещая вверх по нагнетательной скважине выходной участок трубопровода по мере извлечения разрыхленного полезного ископаемого, производят его выемку со всего разрабатываемого участка мес- Зо торождения, расположенного между ввходной добьгчной скважиной и их сбойкой.Нагнетание в дополнительные скважины жидкости с удельным весом, большим удельного веса твердого полезного ископаемого, но меньшим удельного веса вмещающих пород, ускоряет размыв разрыхленного подезного ископаемого и его выдачу на поверхность.В предлагаемом способе разработки пластовых месторождений твердых полезных ископаемых отпадает необходимость в управлении кровлей добычной выработки в процессе выемки твердого полезного ископаемого,В выработанном пространстве происходит сдвижение вмещающих пород и, так как удельный вес жидкости, заполняющей выработку, меньше удельного веса вмещающих пород, самопроизвольное обрушение кровли (позиция 11 на фиг. 3). Обру 50 шение кровли не препятствует процессу выемки разрыхленного полезного ископаемого путем его размыва и выноса жидкостью с удельным весом, болыцим, чем удельный вес твердого полезного ископаемого (фиг. 3), так как очистной забой движется из глубины пласта к месту вскрытия добычной скважиной. 58 6Во второй реализации способа места вскрытия располагают на линии падения с расположением места вскрытия нагнетательной скважиной ниже по падению, чем добычной, участок входной скважины, расположенный в плоскости пласта, бурят по простиранию месторождения, а участок добычной скважины, расноложенйый в плоскости пласта, бурят под некоторым углом к линии простирания, таким образом, что наибольшее расстояние между участками входной и добычной скважин, расположенных в плоскости пласта, измеренное по линии падения, находилось на линии, соединяющей места вскрытий. Участок добычной скважины, расположенный в плоскости пласта, располагают по ту же сторону от линии, соединяющей места вскрытий, что и участок нагнетательной скважины (фиг, 4).Расположение участка добычной скважины, расположенного в плоскости пласта под некоторым углом Ы, к линии простирания (фиг. 4), облегчает транспортировку измельченного полезного ископаемого по этому участку скважины за счет действия выталкивающей силы и возможности самопроизвольного движения всплывающего полезного ископаемого от сбойки к месту вскрытия пласта.Во второй реализации способа при дальнейшей разработке месторождения участок нагнетательной скважины, расположенный в плоскости пласта по его простиранию, и участок добычной скважины, расположеннъщ в плоскости пласта под углом к линии простирания, бурят до пересечения с выработанным пространством, образованным в предыдущем цикле добычи, при этом выработанное пространство служит сбойкой нагнетательной и добычной скважин. Вторая реализация способа имеет преимущества перед первой: при дальнейшей разработке отпадает необходимость в проведении сбойки нагнетательной и добычной скважин, а также возможна сплошная выемка твердого полезного ископаемого на значительных площадях без оставления каких пибо целиков угля. Недостатком второй реализации по сравнению с первой является необходимость бурения наклонно-горизонтальных скважин.П р и м е р, На глубине 300 м разрабатывается пласт угля мощностью 0,3 м. Бурят входную, добычную скважины, производят сбойку их концевых участков и бурят три дополнительные скважины (фиг. 2). Длина участков входной и добычной скважин, расположенных7 1011 в плоскости пласта, по 100 м, длина сбойки также 100 м. Протяженность участков дополнительных скважин, расположенных в плоскости пласта, по 75 м.гПосле бурения. скважин и сбойки их герметизируют, помещают во входную скважину трубопровод (фиг. 2), заполняют входную скважину, сбойку и добычную скважину жидкостью, поддерживают избыточное давление этой жидкости, на гнетают в угольный пласт через дополнительную скважину вещества, диспергирующие уголь, например водный раствор метиламина, в количествах, обеспечивающих разрыхление разрабатываемого учаська пласта, а затем нагнетают во входную скважину жидкость с удельным весом, большим удельного веса угля, но мень шим удельного веса вмещаемых пород, например глинистую суспензию, и извлека 858 8 ют смесь измельченного угля и этой жидкости из добычной скважины. Применение предлагаемого способа позволяет полностью извлечь уголь из разрабатываемого участка.Предлагаемый способ разработки пластовых месторождений твердых полезных ископаемых по сравнению с известными обеспечивает уменьшение обьема буровых работ в 3-5 раз и соответственно уменьшение затрат времени на подготовку и выемку разрабатываемого участка; увеличение степени извлечения твердого полезного ископаемого на 20- 40%; уменьшает трудоемкость Работ, Ускоряет темпы освоения и разработки месторождения и приводит к более полному извлечению твердого полезного ископаемого./5 П "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,фили НИИПИ Государственного по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Подписноомитета СССРи открытийаушская наб., д.

Смотреть

Способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых