Спосіб видобування слабозв’язаних корисних копалин з підводних родовищ

1. Спосіб видобування слабозв’язаних корисних копалин з підводних родовищ, що включає опускання робочого органа з борту плавзасобу, занурення його в грунт та відпрацювання донного забою шляхом розмиву грунту з подальшим приготуванням пульпи і подачею її на плавзасіб, який відрізняється тим, що робочим органом роблять ряд свердловин від периферії до центру основи вирви і здійснюють буріння покривального шару і гідророзмив забою від верхнього контуру виробляємого шару слабозв’язаної корисної копалини на глибину рівну або більшу максимальної висоти 37732 но від фізичних властивостей корисної копалини, покривальних порід та товщини їхніх шарів. Недоліком цього способу є підвищені енерговитрати на процес виїмки піску, зниження продуктивності через зменшення об’єму виїмки піску з одного місця установлення плавзасобу. В основу винаходу поставлена задача розробки екологічно бережливого способу виробки підводного родовища, який частково, або повністю виключає відмічені вище недоліки, тобто зниження енергоємкості, негативного впливу на екосередовище за рахунок утилізації "хвостів", збереження рельєфу дна при підвищенні продуктивності установки. Ця задача вирішується за допомогою способу видобування слабозв’язаних корисних копалин з підводних родовищ, який включає опускання робочого органа з борту плавзасобу, занурення його в грунт і відпрацювання донного забою шляхом розмиву грунту з подальшим приготуванням пульпи і подачею її на плавзасіб. Новим у цій технології є інше виконання операцій під час формування виробленого простору під покривальним шаром у злежалому масиві слабозв’язаної корисної копалини, наприклад, піску, а саме, робочий орган здійснює буріння покривального шару Н1 і гідророзмив забою від верхнього контуру виробляємого шару слабозв'язаної корисної копалини на глибину Н³Н90, де: Н90 - максимальна висота вертикального відсмоктування для даного виду грунту, одержана розрахунковим шляхом. Робочий орган фіксують у положенні Н і роблять гідророзмив кільцевої щілини параметрами dxh і стінок свердловини d1 під час підіймання робочого органа до нижньої межі покривального шару, що дає можливість використовувати максимально ефект обрушення. Робочий орган проходить ряд свердловин глибиною Н від периферії до центру основи вирви, кількість і розміщення яких у плані забою визначають в залежності від фізикомеханічних властивостей масиву забою і умов плавного осідання покривального шару, причому останньою проходять свердловину в центрі основи вирви, що збільшує об’єм грунту видобуваємого з одного місця установлення плавзасобу. Робочий орган у положенні в центрі основи вирви приводить масив забою у пливунний стан до одержання пульпи заданої консистенції, що забезпечує стійку роботу гідротранспортної системи підіймання. Для інтенсифікації процесу обрушення в рівних об'ємах нагнітають воду в масив забою через свердловини, розташовані по периферії основи вирви, а відпрацьовану воду пульпи з домішками мулу та некондиційних фракцій корисного компонента закачують у вироблений простір. Суть винаходу ілюструється рисунками: фіг. 1 - загальний вигляд способу видобування, фіг. 2 порядок проходження свердловин робочим органом, фіг. 3 - план забою. Згідно з винаходом, до початку гідровидобування слабозв’язаного корисного компоненту розраховують для нього максимальну висоту вертикального відсмоктування (Н90) і, виходячи з цієї величини, визначають глибину занурення робочого органа у масив забою, щоб забезпечити використання ефекту обрушення. Щоб забезпечити максимальний об’єм виїмки під час осідання пок ривального шару без його руйнування під час осадки в залежності від фізико-механічних характеристик порід (мулів) покривального шару, розраховують величину D (фіг. 2) та кількість свердловин, що забезпечують приведення злежаного масиву у рухомий стан. Збереження донної поверхні після завершення видобувних робіт є однією з умов збереження донного біогенезу. Заглибивши робочий орган у масив виробляємого шару на величину Н³Н90 від його верхнього контуру і, виконавши розмив кільцевої щілини параметрами dxh, забезпечують умови для використання під час формування виробленого простору ефекту обрушення, під яким розуміється процес зміщення слабозв’язаного масиву забою у часі після його приведення у нестійкий стан. Для забезпечення плавного осідання покривального шару пульпи відкачують пульпу планомірно по осі вирви. Спосіб виконують таким чином. До початку видобування визначають геологічну будову масиву забою, фізико-механічні властивості покривального шару виробляємого масиву, ступінь його ущільнення. Розраховують величину Н90 і аналізують напружено-здеформований стан покривального шару з умови його плавного осідання. Визначають розрахункову величину діаметра основи вирви D при Н³Н90 з умови плавного осідання покривального шару. Виходячи з фізико-механічних властивостей забою та ступеня його ущільнення, розраховують, при необхідності, сітку додаткових свердловин D1 та D2, які дозволяють привести забій у зоні обмеженою величиною D у рухомий стан. Після завершення попередньої підготовки плавзасіб 1 переміщують по сітці свердловин і робочим органом 2 проводять їх виробку у режимах буріння та розриву щілини параметрами d і h. Для чого робочий орган, при необхідності, оснащений спеціальним буровим інструментом (в залежності від міцності порід покривального шару) (фіг. 1) з плавзасобу 1 опускають на поверхню дна, орієнтують його у вертикальному положенні і здійснюють розмив (буріння) свердловини діаметром dt відповідно направленими струменями форсунок, що знаходяться у нижній частині грунтозаборного пристрою робочого органа, або спеціальним буровим інструментом. У результаті робочий орган проходить покривальний шар 3, занурюється у слабозв'язаний ущільнений масив корисної копалини 4 на глибину H. У цьому положенні спеціально зорієнтованими форсунками виконують розмив кільцевої щілини 5. Після завершення цієї операції виникають умови для обрушення масиву забою висотою H. В залежності від ступеня ущільнення та гранулометричного складу масиву забою процес обрушення носитиме різний характер. При слабозв’язаному та крупнозернистому матеріалі обрушення простору буде близьким за формою до вирви, при ущільненому забої та дрібнозернистому матеріалі - до циліндра радіусом в +d/2. З метою інтенсифікації процесу обрушення під час підіймання робочого органа доцільно продовжувати гідророзмив стінок свердловини діаметром d1. Процес посування масиву забою відбувається в 2 37732 часі, тому за період буріння усіх свердловин цілісність масиву забою буде порушена і по всій висоті, і по площі основи вирви діаметром D (фіг. 2). Буріння таких свердловин здійснюють від периферії до центру основи вирви діаметром D (від № 1 до № 9, фіг. 3). Для цього робочий орган піднімають над поверхнею дна, плавзасіб переміщують на чергову точку і процес повторюють. На завершальному етапі плавзасіб установлюють по осі вирви, робочий орган опускають на глибину Н і воду (можливо оборотну) подають у зону формування пульпи. Масив попередньо порушеного забою переходить у пливунний стан і пульпу транспортують на плавзасіб. Для скорочення часу виробки вирви грунтозаборний пристрій, що використовується на останньому етапі, може бути більш високої продуктивності, ніж робо чий орган для підготовчих етапів. При цьому, в залежності від мінералогічного складу масиву забою відпрацьовану воду пульпи можуть накачувати у раніше вироблені вирви, що вирішує проблему утилізації "хвостів". Таким чином, технічний результат, який може бути досягнутий цим винаходом, полягає у: 1. Підвищенні екологічної безпеки за рахунок збереження рельєфу дна та можливості утилізації "хвостів" (відпрацьованої пульпи) у виробленому просторі. 2. Зниженні енергоємкості процесу видобування за рахунок використання ефекту обрушення під час формування вирвообразного забою. 3. Підвищенні експлуатаційної продуктивності за рахунок збільшення параметрів вирви, виробляємої за період одного установлення плавзасобу. 3 37732 Фіг. 1 4 37732 Фіг. 2 Фіг. 3 5 37732 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6