Устройство для добычи полезных ископаемых

Полезная модель относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи (СГД) твердых полезных ископаемых и может найти применение для извлечения твердых материалов из подземных формаций через скважины. Устройство включает водоподающую и вспомогательную колонны труб, в последней установлены гидромониторные устройства и пульпоприемные окна. Внутри вспомогательной колонны труб между гидромониторными устройствами и пульпоприемными окнами установлена перегородка с рядом вертикальных отверстий: диаметр, расположение и количество которых позволяют при прохождении жидкости через них создавать зоны наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон. Отверстия в перегородке могут иметь круглые цилиндрические или конусные формы, а также могут быть армированы твердосплавным материалом. Предлагаемое устройство, позволяет максимально полно отработать пласт полезного ископаемого, снизить энергозатраты при добыче, увеличить длительность работы устройства.

Полезная модель относится к области гидравлической добычи полезных ископаемых, а именно к конструкциям снарядов для скважинной гидродобычи (СГД) твердых полезных ископаемых и может найти применение для извлечения твердых материалов из подземных формаций через скважины.

К настоящему времени разработано значительное количество различных конструкций снарядов для СГД твердых полезных ископаемых, как с гидроэлеваторным, так и с эрлифтным способами подъема гидросмеси на поверхность (см., например, А.С. СССР 1427071, 1461947, 1489139, 1550146, 1553686, 1608346, 1620631, 1700249, 1737124 и др.).

Несмотря на существенные отличия в конструкциях снарядов по вышеуказанным А.С., все они включают основные узлы: колонну водоподающих труб и гидромониторное устройство, пульповыдачной гидроэлеватор и пульповыдачную колонну труб и другие устройства. Многообразие конструкций снарядов объясняется различиями в конструктивном выполнении вышеупомянутых основных узлов, а так же включением в состав снарядов новых узлов и конструктивных элементов, что направлено на ускорение процесса размыва пласта полезного ископаемого, повышение эффективности выноса пульпы, увеличение глубины разработки залежи полезного ископаемого и т.д. В итоге, все это приводит к повышению технико-экономических показателей СГД полезных ископаемых.

В тоже время многие конструкции снарядов для СГД имеют существенные недостатки, что и является причиной их постоянного совершенствования. На конструкцию снарядов для СГД существенно влияют физико-механические свойства полезного ископаемого, горногеологические условия залегания пласта полезного ископаемого.

Известен так же «Способ скважинной разработки мощных поземных формаций», (RU 2182665, публ. 2002), включающий вскрытие скважиной на всю мощность подземной формации полезного ископаемого и обработку последней камерой, соосно со скважиной, формирование в камере перемычек, разделяющих ее по высоте на отсеки.

Недостатком данного способа и применяемого при этом устройства является высокие энергетические затраты на добычу полезного ископаемого и сложность применяемого при этом способа.

Известно также «Устройство для добычи полезных ископаемых через скважины» (RU 2302527, публ. 2007), включающее водоподающую и центральную пульповыдачную колонны труб, между которыми размещена воздухоподающая колонна труб, вспомогательную трубу, в которой установлены гидромониторные устройства с насадками и пульпоприемные окна. Разрушенная порода, транспортируется по центральной пульповыдачной трубе на поверхность за счет разряжения, создаваемого сжатым воздухом.

Недостаток данного устройства состоит в наличии гидроэлеваторного подъема гидросмеси на поверхность и как следствие высокие энергетические затраты на подъем гидросмеси, уменьшение величины отработки пласта и уменьшение объема выдачи полезного ископаемого, т.е. снижение эффективности отработки пласта полезного ископаемого.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для добычи полезного ископаемого, позволяющего максимально полно отработать пласт полезного ископаемого, снизить энергозатраты при добыче.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства, включающего водоподающую и вспомогательную колонны труб, в последней установлены гидромониторные устройства и пульпоприемные окна, причем внутри вспомогательной колонны труб между гидромониторными устройствами и пульпоприемными окнами установлена перегородка с рядом вертикальных отверстий, диаметр, расположение и количество которых позволяют при прохождении жидкости через них создавать зоны наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон. Отверстия в перегородке могут иметь круглые цилиндрические или конусные формы, а также могут быть армированы твердосплавным материалом.

Отличительными признаками устройства является то, что:

- внутри вспомогательной колонны труб между гидромониторными устройствами и пульпоприемными окнами установлена перегородка с рядом вертикальных отверстий, диаметр, расположение и количество которых позволяют при прохождении жидкости через них создавать зоны наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон, тем самым увеличивать прохождение пульпы полезного ископаемого через пульпоприемные окна и наиболее полно отрабатывать пласт полезного ископаемого;

- отверстия в перегородке могут иметь круглые цилиндрические или конусные поверхности, а также быть армированы твердосплавным материалом, что позволяет для тех или иных горногеологических условиях создавать зоны наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон и увеличить период работы за счет их армирования.

Устройство представлено чертежами, на которых изображено:

Фиг.1 - схема добычи полезного ископаемого.

Фиг.2 - схема увеличенного фрагмента I на фиг.1.

Устройство для добычи полезных ископаемых включает вертикальную скважину 1, проходящую через пласт 2 полезного ископаемого, входящей в подземную горную выработку 3 и обсаженную сквозной колонной труб 4, представляющую собой водоподающую 5 и вспомогательную 6 колонны труб, в последней установлены гидромониторные устройства 7 и пульпоприемные окна 8. Между гидромониторными устройствами 7 и пульпоприемными окнами 8 установлена перегородка 9 с рядами вертикальных отверстий 10 (фиг.1, 2). Определенные для тех или иных горногеологических условий залегания пласта 2 полезного ископаемого параметры отверстий 10: диаметр, расположение и количество их, позволяют при прохождении жидкости через них создавать зоны 11, наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон 8 (фиг.2). Указанные параметры определяются опытным путем для данного месторождения. Отверстия 10 в перегородке 9 могут иметь круглые цилиндрические или конусные поверхности, а так же быть армированы твердосплавным материалом.

Устройство работает следующим образом.

При добыче полезного ископаемого рабочая жидкость поступает по водоподающей колонне труб 5 во вспомогательную колонну труб бив гидромониторные устройства 7, происходит боковой разрыв пласта 2 полезного ископаемого гидромониторными струями жидкости (на фиг.1 струи показаны стрелкой А). Разрушенная порода в виде пульпы поступает в пульпоприемные окна 8 (на фиг.1 это движение показано стрелкой Б), а из пульпоприемных окон 8 пульпа поступает внутрь вспомогательной колонны труб 6. Часть подаваемой жидкости проходит через отверстия 10 (на фиг.2 показано движение жидкости стрелкой С) перегородки 9, образуя струю 12 вокруг которой создается зона 11 пониженного давления, что позволяет увеличивать проход пульпы через пульпоприемные окна 8. Пульпа из вспомогательной колонны труб 6 поступает в подземные горные выработки 3, а из них она выдается на поверхность с помощью пульповых насосов (на фиг. не показаны). При добыче полезного ископаемого склонного к плывунообразованию отработку пласта 2 производят без бокового размыва горной породы, при этом полезное ископаемое через пульпоприемные окна 8 сразу поступает во вспомогательную колонну труб 6, а из нее в подземные горные выработки 3. В первом и во втором случаях поступление пульпы в подземные горные выработки 3 регулируется задвижкой (на фиг. не показано) на конце вспомогательной колонны труб 6.

Таким образом, предлагаемого устройство, позволяет максимально полно отработать пласт полезного ископаемого, снизить энергозатраты при добыче, увеличить длительность работы устройства.

1. Устройство для добычи полезных ископаемых, включающее водоподающую и вспомогательную колонны труб, в последней установлены гидромониторные устройства и пульпоприемные окна, отличающееся тем, что внутри вспомогательной колонны труб между гидромониторными устройствами и пульпоприемными окнами установлена перегородка с рядом вертикальных отверстий, диаметр, расположение и количество которых позволяют при прохождении жидкости через них создавать зоны наиболее пониженного давления возле пульпоприемных окон.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в перегородке могут иметь круглые цилиндрические или конусные формы, а также могут быть армированы твердосплавным материалом.