012537 - 1 - Изобретение относится к области геотехнологии и

012537
Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано при избирательном
(выщелачивание) и конгруэнтном подземном растворении полезных ископаемых из рудных тел в местах
их залегания, где продуктивная залежь (например, сильвинита) перекрывается растворимой в том же растворителе непродуктивной породой (например, галитом).
Подземное растворение рудных залежей через скважины с поверхности получило широкое распространение в мировой практике, обладая рядом существенных преимуществ перед традиционным шахтным методом: обеспечиваются щадящие условия труда и высокий уровень безопасности людей, т.к. работы ведутся с поверхности земли; снижается вредное влияние на окружающую среду и численность
персонала; уменьшаются капитальные затраты; вовлекаются в отработку глубоко залегающие рудные
тела. В настоящее время добыча каменной соли осуществляется главным образом этим способом. Метод
подземного растворения используется при добыче и других полезных ископаемых, прежде всего калийных солей. Однако его широкое применение сдерживается отсутствием эффективных методов отработки
маломощных и имеющих уклон залежей.
Известен способ добычи солей подземным растворением через одиночную скважину трехтрубной
конструкции. Растворитель подают в водоподающую колонну и извлекают образующийся рассол по рассолоподъемной трубе, производят размыв подготовительной выработки и отработку пласта в пределах
камеры подземного растворения, диаметр которой ограничивается устойчивостью кровли камеры, а высота зависит от мощности и угла наклона продуктивного пласта. Управление размывом полости камеры
осуществляют периодически с помощью жидкого нерастворителя, который систематически вводят в подкровельное пространство, если требуется растворить стенки камеры, и выводят, если необходимо обеспечить размыв ее потолочины [1].
Недостатками этого способа являются: низкий коэффициент извлечения запасов (10-20%); низкая
эффективность при разработке маломощных (менее 30 м) и наклонно залегающих пластов полезных ископаемых; длительный (400-500 суток) период размыва подготовительной выработки с получением непригодных в переработку рассолов.
Известен также способ добычи солей подземным растворением через взаимодействующие скважины, в котором растворитель подают во вновь образующуюся камеру подземного растворения, а отбирают
через сформированный (взрывным методом, гидроразрывом или бурением) канал сбойки из уже существующей камеры. Управление размывом полости камеры осуществляют с помощью регулирования количества нерастворителя, который по мере увеличения полости камеры вводят в подкровельное пространство камеры совместно с растворителем [2] - прототип.
Недостатками этого способа являются низкая эффективность разработки пластовых залежей полезных ископаемых, расположенных под углом к горизонтальной плоскости, вследствие уменьшения высоты отрабатываемой камеры при увеличении наклона пласта и расстояния между скважинами, а также
неуправляемый размыв канала сбойки взаимодействующих камер с возможным разубоживанием добычных рассолов.
Задачей изобретения является повышение коэффициента извлечения запасов полезных ископаемых
наклонно расположенных пластовых залежей при снижении разубоживания добычных рассолов из-за
возможного подрастворения непродуктивных пород.
Поставленная задача решается следующим образом.
В способе разработки пластовых месторождений полезных ископаемых методом подземного растворения, включающем вскрытие продуктивного пласта закачной и добычной скважинами, подачу растворителя, сбойку скважин, откачку рассола и формирование камеры подземного растворения, объем
подготовительной выработки принимают минимально достаточным для накопления нерастворимого остатка и надежной сбойки скважин, сбойку скважин и подачу растворителя в зону растворения осуществляют с помощью гибкой цельнотянутой трубы, а наклонную кровлю рудной залежи по мере развития
камеры подземного растворения изолируют жидким нерастворителем, который непрерывно подают в
подкровельное пространство скважины, расположенной по падению пласта, и непрерывно отбирают из
подкровельного пространства скважины, расположенной по восстанию пласта, таким образом, чтобы
образовался непрерывный, движущийся по поверхности кровли пласта поток нерастворителя, а поднятый на поверхность земли нерастворитель вновь направляют в скважину, расположенную у подножья
пласта, замыкая циркуляционный контур нерастворителя, при этом количество нерастворителя и скорость его подачи определяют расчетным путем в зависимости от размера формируемой камеры подземного растворения, степени разубоживания добычного рассола и угла наклона кровли пласта.
На фигуре представлена схема разработки наклонно залегающих пластовых залежей полезных ископаемых предлагаемым способом.
На начальном этапе рудный пласт 1 вскрывают скважинами 2 и 3. По центральной трубе 4 скважины 3 подается растворитель для размыва подготовительной выработки 5, заглубленной в непродуктивные породы 6 и 7, предназначенной для обеспечения надежной сбойки скважин 2 и 3 и накопления нерастворимого остатка 8. Образовавшийся рассол отбирают по межтрубному пространству 9. Минимальный объем подготовительной выработки 5 определяют оценочным путем из данных о проектных размерах камеры подземного растворения, угле падения пласта и содержании нерастворимых компонентов в
-1-
012537
руде. Затем по межтрубному пространству 9 подают жидкий нерастворитель 10 в подкровельное пространство 11 подготовительной выработки 5 в количестве, достаточном для предотвращения растворения
ее кровли. Сбойку скважин 2 и 3 осуществляют проходкой наклонного ствола 12 в рудном пласте 1 путем направленного бурения с использованием колтюбинговых установок и гибкой цельнотянутой трубы
13 из скважины 2 в подготовительную выработку 5 скважины 3. В дальнейшем подачу растворителя 14 с
поверхности земли осуществляют по гибкой цельнотянутой трубе 13. Растворитель 14, истекая из окончания гибкой цельнотянутой трубы 13, поднимается вдоль потолочины 15 наклонного ствола 12 к забою
скважины 2, растворяя рудный пласт 1 и формируя камеру подземного растворения 16, а образовавшийся
более тяжелый рассол 17 по подошве 18 наклонного ствола 12 опускается к забою скважины 3, откуда
его откачивают по центральной трубе 4 на поверхность земли. При этом нерастворимый остаток 8 оседает в подготовительной выработке 5. По достижении потолочиной камеры подземного растворения 16
непродуктивной породы 6 в межтрубное пространство 9 скважины 3 непрерывно подают дополнительное количество нерастворителя 10, который перетекает в межтрубное пространство 19 скважины 2, создавая сплошной поток 20 нерастворителя 10, изолирующий от растворителя 14 наклонную кровлю 21
пласта полезного ископаемого 1. Из скважины 2 нерастворитель 10 непрерывно отбирают и возвращают
в межтрубное пространство 9 скважины 3 и таким образом образуют замкнутый контур с циркуляцией
нерастворителя 10. Дальнейшее развитие камеры подземного растворения 16 происходит за счет растворения ее стенок, параллельных наклонному стволу 12. По мере формирования камеры подземного растворения 16 для изоляции увеличивающейся площади поверхности наклонной кровли 21 в циркуляционный контур постоянно подают необходимое количество нерастворителя 10, объем и скорость подачи
которого определяют в зависимости от размеров формируемой камеры подземного растворения 16, степени разубоживания рассола 17 и угла наклона кровли пласта полезного ископаемого.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить коэффициент извлечения запасов полезных ископаемых при снижении разубоживания добычных рассолов путем вовлечения в отработку дополнительных объемов пластовых месторождений с наклонной кровлей за счет изоляции от непродуктивных пород наклонной потолочины камеры подземного растворения потоком жидкого нерастворителя.
Источники информации
1. Галургия: Теория и практика/Под ред. И.Д. Соколова.- Л.: Химия, 1983.- С.179-180.
2. Патент US № 3262741, Filed Apr. 1, 1965, Ser. № 444,661 - прототип.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ разработки залежей полезных ископаемых подземным растворением, включающий вскрытие продуктивного пласта закачной и добычной скважинами, подачу растворителя, сбойку скважин, откачку рассола и формирование камеры подземного растворения, отличающийся тем, что объем подготовительной выработки принимают минимально достаточным для накопления нерастворимого остатка и
надежной сбойки скважин, сбойку скважин и подачу растворителя в зону растворения осуществляют с
помощью гибкой цельнотянутой трубы, а наклонную кровлю пласта по мере развития камеры подземного растворения изолируют жидким нерастворителем, который непрерывно подают в подкровельное пространство скважины, расположенной по падению пласта, и непрерывно отбирают из подкровельного
пространства скважины, расположенной по восстанию пласта таким образом, чтобы образовался непрерывно движущийся по поверхности кровли пласта поток нерастворителя, а поднятый на поверхность
земли нерастворитель вновь направляют в скважину, расположенную у подножья пласта, замыкая циркуляционный контур нерастворителя, при этом количество нерастворителя и скорость его подачи определяют расчетным путем в зависимости от размеров формируемой камеры подземного растворения, степени разубоживания добычного рассола и угла наклона кровли пласта.
-2-
012537
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-3-