Спосіб видобування глинистої мінеральної сировини

1. Спосіб видобування глинистої мінеральної сировини, що полягає у прокладанні бурової свердловини (В), яка простягається від денної поверхні (ЕО) в родовище, що містить глинисту мінеральну сировину, закладенні колони обсадних труб (1), що простягається щонайменше на певному відрізку у свердловину (В), утворенні струменем рідини (W) під землею суспензії (4), яка містить глинисту мінеральну сировину (К), транспортуванні суспензії (4) через колону обсадних тр уб (1) на денну поверхню (ЕО) за допомогою тиску, створюваного струменем рідини (W), і встановленні такого тиску, що служить для створення струменя рідини (W), щоб транспортована на денну поверхню (ЕО) суспензія (4) мала задану першу гранулометричну фракцію, яка містить глинисту мінеральну сировину (К), який відрізняє ться тим, що тиск, який служить для створення струменя рідини (W), крім того встановлюється таким, що перша гранулометрична фракція селективно вимивається із пазушних просторів побічних вміщувальних порід (N), а побічні вміщувальні породи (N) як друга гранулометрична фракція, що містить більш крупні частки, залишаються на місці знаходження у вигляді скелетної структури, яка підпирає родовище. 2. Спосіб за п.1, в якому свердловина (В) прокладається за допомогою струменя рідини (W). 3. Спосіб за одним із попередніх пунктів, в якому колона обсадних тр уб (1) заглиблюється на відрізок, що простягається від денної поверхні (ЕО) у певну частину свердловини (В). 4. Спосіб за одним із попередніх пунктів, в якому родовище розробляється від підошви до покрівлі переважно синхронним протягуванням колони 2 (19) 1 3 84689 Винахід стосується способу видобування глинистомінераловмісних сировин згідно з обмежувальною частиною пункту 1 формули. Такий спосіб відомий із [патентної заявки US 5, 181, 578]. У відомому способі осадовий відклад суспендується за допомогою водяного струменя високого тиску під землею. Суспензія транспортується на поверхню землі через обсадну колону і потім класифікується. Для підпирання пустоти, що залишилася, під час розробки родовища до неї під підвищеним тиском нагнітають опорний флюїд. Після виробки родовища залишається пустота. Її осідання може призвести до небезпечних котлоподібних провалів на поверхні землі. Щоб протидіяти цьому негативному явищу, із [патентної заявки GB 631, 094] відомо спосіб заповнювати пусто ту, що залишилася після виробки родовища. Для цього у пустоту нагнітається суспензія. Таке додаткове заповнення пустоти потребує значних ви трат часу і коштів. Із [патентної заявки US 4, 826, 087] відомий пристрій для розробки осадового відкладу під землею за допомогою водяного струменя. Утворювана при цьому суспензія витягується спеціальним усмоктувальним пристроєм. [Патентна заявка US 5, 129, 167] описує усмоктувальний пристрій для витягування осадового відкладу на грунті водоймища, наприклад, на морському дні. Відсмоктаний осадовий відклад класифікується на судні у передбачених там седиментаційних резервуарах. [Патентна заявка US 3, 498, 674] розкриває флотаційний спосіб для селективного видобування руди із родовища. Для цього змішуваний з флотаційним реагентом промивальний розчин закачується у свердловину, що пробурена в родовище. Руда під дією флотаційного реагенту селективне поділяється і утворює з промивальним розчином суспензію. Суспензія відкачується за допомогою усмоктувальної помпи. Застосування флотаційного реагенту є досить витратним і не відповідає вимогам з екологічної безпеки. [Патентна заявка DE 30 35 904 А1] стосується способу видобування руд та мінеральних сировин із осадових відкладів морського дна. При цьому сировини із осадових відкладів збагачуються за принципом флотації під поверхнею моря і потім відкачуються на поверхню води. Виникаючі при флотації залишкові речовини викидаються безпосередньо над дном моря. Відомий спосіб призначається виключно для видобування руд і мінеральних сировин із осадових відкладів морського дна. Завданням винаходу є запропонувати якомога просто та економічно вигідно здійснюваний спосіб видобування глинистомінераловмісних сировин з родовища, за допомогою якого можна було б уникнути недоліків, характерних для рівня техніки. Це завдання вирішується відмітними ознаками пункту 1 формули винаходу. Переважні форми способу випливають з відмітних ознак пунктів 2-15 формули. 4 Відповідно до винаходу передбачено, що тиск, який служить для створення струменя рідини, крім того регулюється так, що перша гранулометрична фракція селективне вимивається із проміжків бічних вміщувальних порід, а бічні вміщувальні породи як друга гранулометрична фракція, що має більш крупну частку, залишаються на місці знаходження у вигляді підтримуючої родовище скелетної структури. Пропонований спосіб є простим та економічно вигідним щодо здійснення. Він забезпечує можливість селективного видобування глинистомінераловмісних сировин особливо із первинних родовищ. При цьому за допомогою струменя рідини селективне суспендується перша гранулометрична фракція, у той час як друга гранулометрична фракція залишається на місці знаходження. Таким чином, наприклад, із глинистомінераловмісної пісковикової або гранітної породи може селективне виділятися каолін. А залишається підтримуючий родовище каркас із часток другої гранулометричної фракції. Заповнення пустоти, що залишилася після виробки родовища, у цьому випадку не потрібне. Родовище підпирається породою або осадовим відкладом, що залишаються на місці знаходження, другої гранулометричної фракції. Для видобування глинистомінераловмісних сировин немає потреби в екологічно шкідливому флотаційному засобі. Спосіб може переважно проводитися одноступінчасто, тобто відпадає процес класифікації після транспортування суспензії на земну поверхню. Пропонований спосіб є універсальним. Він може використовуватися як для розробки наземних, так і підводних родовищ. Під поняттям „земна поверхня" слід розуміти поверхню землі або ж поверхню водоймища. Згідно з винаходом, відокремлення заданої першої гранулометричної фракції за принципом „класифікації у висхідному потоці" відбувається ще у свердловині. На відміну від відомого з рівня техніки способу суспензія не відсмоктується на земну поверхню за допомогою усмоктувальних пристроїв. Вона натомість витискається на поверхню землі під дією тиску водяного струменя. При цьому тиск, що утворює водяний струмінь, встановлюється рівно настільки, щоб у суспензії на поверхні землі знаходилася лише задана перша гранулометрична фракція. Друга гранулометрична фракція, що містить більш крупну частку, залишається в родовищі і служить йому підпорою. Згідно з переважною формою способу свердловина виконується за допомогою струменя рідини. Завдяки цьому відпадає потреба у спеціальному бурильному обладнанні. Тим самим спосіб може здійснюватися швидко і без великих витрат коштів. Згідно з наступною формою виконання свердловина і обсадна колона прокладаються до лежачої складки родовища. Це дозволяє кращим чином розробляти родовище від підошви до покрівлі переважно завдяки синхронному протяганню колони обсадних труб і пристрою для створення струменя рідини. Разом з тим існує можливість також загли 5 84689 6 блення колони обсадних труб лише на відрізок, що Фіг.1 - гранулометричні склади основних компростягається від поверхні землі у певну частину понентів каолінового родовища, і свердловини. У цьому випадку також для суспензії Фіг.2 - поперечний розріз пристрою для видопідготовляється необхідний для класифікації у бування глинистомінераловмісних сировин. висхідному потоці заданий проточний поперечний Фіг.1 показує гранулометричні склади основпереріз і тим самим забезпечується можливість них компонентів каолінового родовища. Родовище встановлення заданої швидкості потоку. Для розскладається тут із каоліну у гранулометричній робки родовища у цьому випадку немає потреби фракції від ОД до 50мкм, крім того, із польового протягувати обсадну колону. Для утворення сушпату у гранулометричній фракції від приблизно 7 спензії струмінь рідини під землею може рухатися до 2000мкм, а також із кварцу у гранулометричній радіально навколо свердловини. Крім того, струфракції більш ніж 10мкм. Внаслідок різних гранумінь рідини, наприклад, одночасно, може по суті лометричних фракцій, наприклад, відокремленням вертикально спрямовуватися через родовище. Це першої гранулометричної фракції від 0,1 до 25мкм, надає можливість швидкої та ефективної розробки по суті може видобуватися компонент каолін. Друродовища завдяки послідовному спіралеподібному га гранулометрична фракція більше 10мкм залипереміщенню струменя рідини від підошви до пошається. Вона становить приблизно 80 ваг. % рокрівлі. довища, утвореного у формі первинного Виявилося переважним, коли струмінь рідини родовища, і складається з інших компонентів, тастворюється водою, що перебуває під тиском від ких як польовий шпат і кварц. 200 до 900 бар, більш прийнятне від 400 до Фіг.2 показує схематичний вигляд у попереч700бар. Це забезпечує можливість ефективного ному розрізі пристрою, призначеного для видобувивільнення глинистомінераловмісних сировин, вання каоліну. Проникаюча в родовище бурова наприклад, каоліну, із осадового відкладу або посвердловина В на верхньому, простягненому від роди. земної поверхні ЕО відрізку обладнана кріпленням Вибір швидкості потоку, з якою суспензія обсадними трубами 1. У кріпленні обсадними трутранспортується на поверхню землі, залежить бами 1, як і в наступному незакріпленому обсадразом з тим від питомої ваги глинистомінераловними трубами відрізку свердловини В, прокладемісних сировин і питомої ваги суспензії. Швидкість ний підвідний трубопровід 2, на одному кінці якого потоку встановлюють такою, щоб у суспензії на встановлена інжекторна форсунка 3. До іншого поверхні землі містилася бажана перша гранулокінця трубопроводу 2 приєднана помпа високого метрична фракція. Тиск переважно регулюється тиску (тут не показана). Позначенням W показаний так, щоб суспензія транспортувалася на земну водяний струмінь W, що виходить з інжекторної поверхню зі швидкістю потоку від 0,05 до 3,0м/хв.. форсунки 3. Суспензія 4, що містить насамперед Згідно з наступною формою виконання обсадсировину, яка підлягає видобуванню, через кільна колона утворена з подвійних труб (за принцицевий зазор 5, утворений між кріпленням обсадпом труба у тр убі) і суспензія транспортується ченими трубами 1 або стінкою свердловини В і підвірез утворений між трубами кільцевий зазор. дним трубопроводом 2, транспортується на Проточний поперечний переріз колони обсадних поверхню землі. труб або кільцевого зазору може складати між 0,2 і Для видобування каоліну, наприклад, за до12,6м 2. Більш прийнятне прокладається щонаймепомогою високонапірної інжекторної форсунки 3 нше одна бурова свердловина і суспензія транссвердловина В прокладається до лежачої складки портується по ній на-гора. родовища. При цьому під підвищеним тиском від Згідно з наступною формою здійснення із су20 до 30 бар земляний масив розмивається водяспензії виділяються глинистомінераловмісні сироним струменем W до утворення належного діамевини, а залишкова рідина, що залишається, податра проходу потоку і одночасно кріплення обсадяється для створення водяного струменя у ими трубами 1 опускається у підґрунтя. Кріплення замкненому циклі. Для виділення глинистомінераобсадними трубами 1 у стійкому гірничому масиві ловмісних сировин або мінералів глини суспензія заглиблюється переважним чином лише у верхможе пропускатися через мокре сито або гідроциньому відрізку, що простягається від земної поверклон. Це забезпечує просту і швидку класифікацію хні ЕО у свердловину В. Свердловина В може, продукту. Максимальна крупність зерна першої наприклад, лише до половини бути обладнаною гранулометричної фракції складає переважно кріпленням обсадними трубами 1. У випадку кріп400мкм. лення обсадними трубами 1 може йтися також про За наступною формою здійснення використовиконану із подвійних тр уб обсадну колону 1. вувана для створення струменя рідина, наприЯк тільки інжекційна штанга, що містить в собі клад, вода, може бути доповнена однією або декіпідвідний трубопровід 2 та інжекторну форсунку 3, лькома добавками, такими як диспергатор, заглибиться, опущеною в родовище за допомогою бентоніт, кварцовий пісок. Запропоновані добавки колони обсадних труб 1 інжекторною форсункою 3 сприяють більш швидкому і ефективному відокрестворюється водяний струмінь W під тиском від мленню глинистомінеральних сировин від оточую400 до 700бар. Водяний струмінь W пересувається чої породи або осадового відкладу. Суспендуванрадіальне навколо бурової свердловини. Під дією ня глинистомінераловмісних сировин може далі водяного струменя W осадовий відклад або гірнипідтримуватися дією ультразвуку. ча порода розпадається на фракції. Насамперед у У подальшому приклад виконання винаходу суспензію 4 переходить каолін. Завдяки надлишбільш детально пояснюється на основі креслень. ковому тиску, створюваному водяним струменем На них показано: W, суспензія 4 через кільцевий зазор 5 транспор 7 84689 8 тується на-гора. Створюваний водяним струменем Вимивання гаоліну К розпочинається переваW тиск обирають таким, щоб суспензія 4 транспожно з лежачої складки родовища. Оскільки колона ртувалася через кільцевий зазор 5 зі швидкістю від обсадних труб 1 прокладена в родовище, то мож0,05 до 3м/хв. При цьому класифікація за принцина синхронним протяганням колони обсадних труб пом „класифікації у висхідному потоці" відбуваєть1 і підвідного трубопроводу 2 розробляти родовися ще всередині колони обсадних труб 1. Швидще від підошви до покрівлі. кість транспортування встановлюється такою, щоб Із суспензії 4, що транспортується на земну із суспензією 4 на поверхню землі ЕО транспортуповерхню ЕО, відокремлюються тверді компоненвалася лише певна задана гранулометрична фрати, наприклад, за допомогою мокрого сита або кція, наприклад, менше 25мкм. Як є очевидним на гідроциклона. загальному вигляді на Фіг.1, така гранулометрична Залишкова рідини, що залишається, може у фракція містить по суті сировину, що підлягає визамкненому циклі знов направлятися через підвіддобуванню, а саме каолін К. В родовищі залишаний трубопровід 2 для подальшої розробки родоються крупнозернисті компоненти більше 20мкм. У вища. Відокремлені тверді компоненти складаютьцьому випадку мова йде про бічні вміщувальні ся, по суті, із каоліну К. Вони можуть за породи N, які складаються по суті із польового традиційним способом перероблятися далі, зокшпату та кварцу. Бічні вміщувальні породи N старема, збагачуватися. новлять приблизно 80ваг. % родовища. Вони за1 колона обсадних труб лишаються в родовищі і підпирають його. На прак2 підвідний трубопровід тиці виявилося, що під дією водяного струменя W 3 інжекторна форсунка каолін К якнайкраще вимивається із пазушних 4 суспензія просторів бічних вміщувальних порід N. Залиша5 кільцевий зазор ється утворена бічними вміщувальними породами В бурова свердловина N скелетна структура, яка підтримує родовище. ЕО земна поверхня Таке родовище, згідно з винаходом, не потребує К каолін додаткового окремого заповнення або підпирання. N бічні вміщувальні породи W водяний струмінь 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84689 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601