[go: up one dir, main page]

RU2574084C2 - Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end - Google Patents

Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2574084C2
RU2574084C2 RU2014147190/03A RU2014147190A RU2574084C2 RU 2574084 C2 RU2574084 C2 RU 2574084C2 RU 2014147190/03 A RU2014147190/03 A RU 2014147190/03A RU 2014147190 A RU2014147190 A RU 2014147190A RU 2574084 C2 RU2574084 C2 RU 2574084C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hexagonal
overlying
mining
rock
rocks
Prior art date
Application number
RU2014147190/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014147190A (en
Inventor
Владимир Иванович Лунев
Виктор Григорьевич Лукьянов
Original Assignee
Владимир Иванович Лунев
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Лунев filed Critical Владимир Иванович Лунев
Priority to RU2014147190/03A priority Critical patent/RU2574084C2/en
Publication of RU2014147190A publication Critical patent/RU2014147190A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2574084C2 publication Critical patent/RU2574084C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: claimed process comprises the selection of mineral extraction location proceeding from geological conditions of ore occurrence, well drilling and development. Hydraulic borehole mining is executed at underground heading, i.e. at ore occurrence stope. The stope worked volume is filled by overlying rock failure. At the selection of the hard mineral working location additionally considered are the local requirements and constraints in operation of given site of urbanised territory. Geotechnological wells are drilled and developed to a hexagonal cell. Extraction of hard minerals and failure of overlying rock massif are performed inside the depth volume confined by a right hexagonal parallelepiped. The latter is composed by encase wells drilled from the surface to rock deposit bottom. A complete backfilling of worked space comprises the slot cut of side panels of hexagonal massif of rock overlying the stope roof from the rock massif surrounding the aforesaid cell. This causes the self-failure of rock within the boundaries of the hexagonal parallelepiped and the formation of a new overlying hexagonal cavity.
EFFECT: possibility of underground local ore working under conditions of territory development and simultaneous formation of underground cavity.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к областям горного дела и строительства, в частности к скважинной гидродобыче твердых полезных ископаемых и строительству подземных сооружений.The invention relates to the fields of mining and construction, in particular to downhole hydraulic mining of solid minerals and the construction of underground structures.

Достаточно часто после завершения поисковых геологоразведочных работ обнаруживается, что некоторые поселения расположены над залежами твердых полезных ископаемых (ТПИ), например, «Полезные ископаемые села Кузнецкого» - «Шерегешское городское поселение» (http://admsheregech.my1.ru).Quite often, after completion of prospecting exploration, it is found that some settlements are located above solid mineral deposits (TPI), for example, “Minerals of the Kuznetsk village” - “Sheregesh urban settlement” (http://admsheregech.my1.ru).

В зависимости от современной ценности ТПИ принимается решение о добыче ТПИ на урбанизированной территории, как правило, подземным способом и без своевременной закладки выработанного пространства недр. Такой способ освоения недр урбанизированной территории характерен, например, для поселений, расположенных в Кузнецком угольном бассейне. В Кузбассе во многих городах в городской черте на отработанных шахтных территориях образуются провалы земной поверхности. Например, только в Новокузнецке в пределах горных отводов ликвидированных или ликвидируемых шахт - имени Димитрова, «Новокузнецкой», «Нагорной», «Байдаевской» - выявлено более пятисот с половиной провалоопасных зон, многие из которых расположены в непосредственной близости от жилых построек или промышленных сооружений (http://kuzpress.ru/old/ecology/18-10-2007). В настоящее время в Кемеровской области реализуется государственная программа по закладке выработок, провалов, рекультивации территории, расселении аварийных домов общей стоимостью более четырех миллиардов рублей.Depending on the current value of TPI, a decision is made on the extraction of TPI in an urbanized area, as a rule, by underground mining and without timely laying of the developed space of the subsoil. This method of developing the bowels of the urbanized territory is typical, for example, for settlements located in the Kuznetsk coal basin. In Kuzbass, in many cities in the city limits on the developed mine territories, ground surface failures form. For example, in Novokuznetsk alone, over five hundred and a half hazardous areas, many of which are located in close proximity to residential buildings or industrial structures, have been identified within the mining allotments of liquidated or liquidated mines - Dimitrov, Novokuznetskaya, Nagornaya, Baydaevskaya. (http://kuzpress.ru/old/ecology/18-10-2007). Currently, a state program is being implemented in the Kemerovo region to lay openings, failures, reclamation of the territory, resettlement of emergency houses with a total value of more than four billion rubles.

Недостатком способа-прототипа является фрагментарность в управлении просадкой налегающих пород, ограниченных объемом выемочной камеры, и, в этой связи, плохо прогнозируемое образование провала (мульды) на поверхности земли урбанизированной территории, тем более, что расчетное моделирование осложнено, как правило, техногенной нарушенностью приповерхностной части горного отвода, а натурное моделирование может привести к необратимым последствиям.The disadvantage of the prototype method is the fragmentation in the management of subsidence of overlying rocks, limited by the volume of the extraction chamber, and, in this regard, poorly predicted formation of a dip (trough) on the ground surface of an urbanized territory, especially since the computational modeling is complicated, as a rule, by anthropogenic disturbance of the surface parts of the mining allotment, and full-scale modeling can lead to irreversible consequences.

Поставлена задача - в условиях добычи ТПИ из недр урбанизированной территории обеспечить управление в подземном пространстве процессами добычи ТПИ горными выработками на заданной глубине, закладки горных выработок налегающими горными породами и создания над заложенными горными выработками подземных полостей, оборудуемых по необходимым для населения прилегающей территории функциональным назначениям.The task was set - in the conditions of extraction of solid mineral resources from the bowels of an urbanized territory, to ensure the management in the underground space of the processes of producing mineral oil at the given depths, laying mine workings with overlying rocks and creating underground cavities above the laid mine openings, equipped for the functional purposes necessary for the population of the adjacent territory.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории посредством СГД ТПИ через несколько скважин с закладкой выработанного пространства продуктивной залежи путем обрушения массива налегающих горных пород реализуется в объеме недр, ограниченном шестигранным параллелепипедом, образуемом обсаженными скважинами, пробуренными с поверхности до подошвы залежи ТПИ, при этом верхние и нижние концы обсадных труб механически соединены твердеющим составом, образуя верхнюю и нижнюю жестко связанные шестиугольные конструкции, расстояние между любыми противолежащими углами в которых меньше длины предельного устойчивого пролета массива налегающих на кровлю залежи ТПИ горных пород, обсадные трубы в пределах мощности залежи ТПИ имеют вертикальные фронтальные отверстия, в пределах интервала массива налегающих горных пород - вертикальные щелевые отверстия для выпуска гидромониторных струй и приема пульпы, а закладка полностью выработанной шестигранной выемочной камеры в залежи ТПИ производится посредством щелевой отрезки боковых панелей шестигранного массива налегающих на кровлю выемочной камеры горных пород от окружающего массива пород, приводящей к самообрушению пород в пределах шестигранного параллелепипеда, закладке выработанного пространства и образованию новой вышележащей шестигранной полости.A method of developing productive mineral resources of an urbanized area by means of SRI TPI through several wells with laying out the developed space of a productive deposit by collapsing an array of overlying rocks is implemented in the amount of mineral resources limited by a hexagonal parallelepiped formed by cased holes drilled from the surface to the bottom of the TPI deposit, while the upper and lower the ends of the casing are mechanically connected by a hardening composition, forming the upper and lower rigidly connected hexagonal structures, between any opposite angles in which is less than the length of the maximum stable span of an array of TPI deposits lying on the roof of the rock, casing pipes have vertical front holes within the thickness of the TPI deposit, and vertical slot holes for releasing jet jets and receiving within the interval of the array of overlapping rocks pulp, and the laying of a fully developed hexagonal extraction chamber in the TPI deposit is carried out by means of slotted sections of the side panels of the hexagonal array of rock from the surrounding rock massif, leading to self-collapse of the rocks within the hexagonal box, laying of the worked out space and the formation of a new overlying hexagonal cavity.

Описание способа.Description of the method.

В пределах горного отвода на урбанизированной территории определяется площадь рудного поля, размеры и глубина заложения подземной полости для оборудования подземного объекта, целесообразные объемы добычи ТПИ.Within the mining allotment on an urbanized territory, the ore field area, the size and depth of the underground cavity for the equipment of the underground facility, and the reasonable volumes of TPI production are determined.

С учетом известных геологических и горнотехнических данных об отведенном участке недр выбирается схема, порядок и темп его освоения. Оценивается устойчивость кровли выемочной камеры, рассчитывается, с запасом, длина устойчивого пролета массива налегающих горных пород.Taking into account the known geological and mining data on the allotted subsurface area, a scheme, order and rate of its development are selected. The stability of the roof of the extraction chamber is estimated, and the length of the stable span of the overlying rock mass is calculated with a margin.

На дневной поверхности в углах правильного многоугольника, расстояние между любыми противолежащими тупыми углами которого всегда меньше длины устойчивого пролета массива налегающих горных пород, разбуривают вертикальные скважины до подошвы залежи ТПИ. Для цели решения поставленной задачи оптимальной фигурой является правильный шестиугольник (комментарий дан в описании конструкции оборудования, реализующего способ). Все скважины обсаживаются по всей длине до подошвы залежи, верхние и нижние концы труб скрепляются в жесткие конструкции (например, монолитятся цементным раствором), образуя верхний и нижний шестиугольники, фиксирующие концы обсадных труб при перемещении горных пород внутри шестигранного параллелепипеда. Нижние концы обсадных труб имеют окна с углом раскрыва 120°, по высоте на всю мощность залежи, сориентированные на ось выемочной шестигранной камеры. Через эти окна производят СГД ТПИ до полной отработки выемочной камеры, затем обсадные трубы перфорируют вертикальными щелевыми отверстиями, сориентированными на соседние скважины, в области массива налегающих горных пород и гидромониторными струями осуществляют щелевую отрезку боковых панелей шестигранного массива налегающих на пустую выемочную камеру горных пород, которые, обрушаясь, закладывают выемочную камеру и создают новую шестигранную полость, например, котлован, пригодный для оборудования функционального объекта.On the surface in the corners of a regular polygon, the distance between any opposite obtuse angles which is always less than the length of a stable span of an array of overlying rocks, drill vertical wells to the bottom of the TPI deposit. For the purpose of solving the problem, the optimal figure is a regular hexagon (a comment is given in the description of the design of equipment that implements the method). All wells are cased along the entire length to the bottom of the reservoir, the upper and lower ends of the pipes are fastened into rigid structures (for example, monolithic with cement mortar), forming the upper and lower hexagons that fix the ends of the casing when moving rocks inside the hexagonal box. The lower ends of the casing pipes have windows with an aperture angle of 120 °, the height of the entire thickness of the reservoir, oriented to the axis of the extraction hexagonal chamber. SHD TPI is produced through these windows until the extraction chamber is fully worked out, then casing is perforated with vertical slotted holes oriented to adjacent wells, in the region of the overlying rock massif and with hydro-monitor jets, a gap segment of the side panels of the hexagonal array overlapping the empty mining chamber of rocks is perforated , collapsing, lay the extraction chamber and create a new hexagonal cavity, for example, a foundation pit suitable for equipment of a functional object.

Описание конструкции оборудования.Description of equipment design.

Подземное оборудование размещено в шести геотехнологических скважинах и содержит: обсадные трубы, воздухоподающие трубы, водоподающие трубы, пульпоподъемные трубы, снаряженные в нижней части скважинными гидродобычными снарядами эрлифтного и/или гидроэлеваторного типа, причем верхние и нижние концы обсадных труб жестко скреплены монолитными конструкциями, образуя каркас правильного шестигранного параллелепипеда, в любом поперечном сечении которого расстояние между двумя любыми противолежащими углами всегда меньше длины устойчивого пролета массива налегающих на залежь ТПИ горных пород - L.The underground equipment is located in six geotechnological wells and contains: casing pipes, air supply pipes, water supply pipes, slurry pipes, equipped in the lower part with borehole hydraulic production airlift and / or hydraulic elevator-type projectiles, the upper and lower ends of the casing pipes being rigidly fastened with monolithic structures, forming regular hexagonal box, in any cross section of which the distance between any two opposite angles is always less than the length is stable a span array lean on deposit TPI rocks - L.

Обсадные трубы подземного сооружения в зоне залежи ТПИ, на всю ее мощность, имеют вертикальные фронтальные окна с углом раствора 120°, сориентированные на геометрическую ось симметрии выемочной шестигранной камеры. После полной отработки выемочной камеры в стенках обсадных труб в зоне массива налегающих горных пород перфорируют вертикальные щелевые отверстия, сориентированные на соседние скважины. Через вертикальные фронтальные окна производят СГД ТПИ, а через вертикальные щелевые отверстия осуществляют щелевую отрезку шести боковых панелей шестигранного массива налегающих горных пород посредством гидромониторных струй, выпускаемых скважинными снарядами.The casing pipes of the underground structure in the zone of the TPI deposit, for all its power, have vertical frontal windows with a solution angle of 120 °, oriented to the geometric axis of symmetry of the excavated hexagonal chamber. After the mining chamber is completely worked out, vertical slit holes oriented to neighboring wells are perforated in the walls of the casing in the zone of the overlying rock mass. SRI TPI is produced through vertical frontal windows, and through the vertical slotted holes, a slotted segment of six side panels of the hexagonal array of overlying rocks is produced by means of hydraulic jets produced by downhole shells.

Выбор в качестве оптимальной геометрии сечения сборной подземной конструкции правильного шестиугольника обусловлен двумя основными причинами. Первая - приемлемая полнота выемки ТПИ из залежи в пределах участка горного отвода, вторая - приемлемая компенсация двух реактивных сил гидромониторных струй, выпускаемых скважинными снарядами под углом 120°, по сравнению с треугольным (60°), квадратным (90°) и пятиугольным (72°) сечениями, обеспечивающая незначительный загиб снаряда в пределах пространства обсадной трубы и, в этой связи, его безаварийную эксплуатацию.The choice of the correct hexagon as the optimal sectional geometry of the precast underground structure is due to two main reasons. The first is the acceptable completeness of the extraction of TPI from the deposit within the mining allotment, the second is the acceptable compensation of the two reactive forces of the jet jets released by the borehole shells at an angle of 120 °, compared with triangular (60 °), square (90 °) and pentagonal (72 °) sections, providing a slight bend of the projectile within the space of the casing and, in this regard, its trouble-free operation.

Иллюстрация изобретенияIllustration of invention

Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории и реализующую его конструкцию иллюстрируют Фиг. 1-5.The method for developing the productive bowels of an urbanized area and the structure implementing it are illustrated in FIG. 1-5.

На Фиг. 1 показано исходное состояние геологической среды в пределах участка освоенной хозяйственной деятельностью территории.In FIG. 1 shows the initial state of the geological environment within the area of the territory developed by economic activity.

Фиг. 2 схематично показывает осуществление СГД ТПИ из продуктивных недр территории.FIG. 2 schematically shows the implementation of the SRS TPI from the productive bowels of the territory.

Фиг. 3 схематично показывает осуществление процесса управляемого обрушения массива налегающих горных пород (закладку выемочной камеры в залежи ТПИ).FIG. 3 schematically shows the implementation of the process of controlled collapse of an array of overlying rocks (laying a excavation chamber in a TPI deposit).

На Фиг. 4 показано конечное состояние геологической среды в пределах участка горного отвода.In FIG. 4 shows the final state of the geological environment within the mining allotment.

Фиг. 5 иллюстрирует сборку конструкции скважинного оборудования, обеспечивающую СГД ТПИ и образование котлована для строительства подземного объекта.FIG. 5 illustrates the assembly of the design of the downhole equipment, providing SRS TPI and the formation of a pit for the construction of an underground facility.

Список обозначений позиций на Фиг. 1-5The list of reference numbers in FIG. 1-5

1 - урбанизированная территория (дневная поверхность земных недр);1 - urban area (day surface of the earth's interior);

2 - продуктивные недра урбанизированной территории;2 - productive bowels of the urbanized territory;

3 - залежь ТПИ;3 - TPI deposit;

4 - кровля залежи ТПИ;4 - the roof of the TPI deposits;

5 - подошва залежи ТПИ;5 - the bottom of the TPI deposits;

6 - массив налегающих на залежь ТПИ горных пород;6 - an array of rocks lying on the TPI deposit;

7 - участок горного отвода;7 - section of mining allotment;

8 - охранная зона;8 - security zone;

9 - выемочная камера в залежи ТПИ;9 - excavation chamber in the reservoir TPI;

10 - геотехнологические скважины (обсаженные и снаряженные эрлифтными/гидроэлеваторными снарядами, воздухо/водоподающими и пульпоподъемными трубами);10 - geotechnological wells (cased and equipped with airlift / elevator shells, air / water supply and slurry pipes);

11 - наземное оборудование для СГД (буровая установка, насосы, компрессор, энергоснабжающее оборудование, транспортные средства и механизмы, бытовая структура и др.);11 - ground equipment for SRS (drilling rig, pumps, compressor, power supply equipment, vehicles and mechanisms, household structure, etc.);

12 - выдачные пульпопроводы;12 - dispensing slurry pipelines;

13 - карта намыва ТПИ;13 - map alluvium TPI;

14 - отрезные щели боковых панелей шестигранного массива, налегающих на кровлю пустой выемочной камеры, горных пород;14 - detachable slots of the side panels of the hexagonal array, overlapping the roof of an empty excavation chamber, rocks;

15 - обрушенная в пустую выемочную камеру горная порода (закладка выемочной камеры);15 - a rock collapsed into an empty extraction chamber (laying of a mining chamber);

16 - обрушенные по направляющим скважинам шестигранного массива налегающие горные породы;16 - overlying rocks collapsed along the guide wells of the hexagonal massif;

17 - котлован для создания подземного объекта;17 - foundation pit for creating an underground facility;

18 - монолитное крепление верхних концов обсадных труб скважин;18 - monolithic fastening of the upper ends of the casing pipes of the wells;

19 - монолитное крепление нижних концов обсадных труб скважин;19 - monolithic fastening of the lower ends of the casing pipes of the wells;

20 - боковые вертикальные щели в обсадных трубах скважин;20 - lateral vertical cracks in the casing of the wells;

21 - фронтальные (120°) окна в обсадных трубах скважин.21 - frontal (120 °) windows in the casing of the wells.

Работа изобретенияThe work of invention

После проведения комплексного ситуационного анализа современного состояния участка урбанизированной территории 1 и оценки потребности в создании подземного объекта определенного функционального назначения, состояния участка продуктивных недр 2 и оценки ценности залежи ТПИ 3, включая состояние кровли 4 и подошвы 5, а также массива налегающих горных пород 6, принимается решение об освоении данного участка продуктивных недр с выделение горного отвода 7 и охранной зоны 8 (см. Фиг. 1).After conducting a comprehensive situational analysis of the current state of the urbanized land plot 1 and assessing the need to create an underground facility of a certain functional purpose, the state of the productive bowels section 2 and assessing the value of the TPI 3 deposit, including the state of the roof 4 and sole 5, as well as the overlying rock mass 6, a decision is made to develop this area of productive mineral resources with the allocation of mining allotment 7 and security zone 8 (see Fig. 1).

На основании горно-геологических данных рассчитывается длина устойчивого пролета массива налегающих на залежь ТПИ горных пород (L, м) и/или площадь устойчивой кровли (потолочины) выемочной камеры 9 и принимаются геометрические параметры сборки подземного оборудования, включающего шесть геотехнологических скважин 10, которые вертикально разбуриваются с дневной поверхности в вершинах правильного многоугольника, расстояния между вершинами противолежащих углов которого меньше L (Фиг. 2).Based on the geological data, the length of the stable span of the array of rocks lying on the TPI deposit (L, m) and / or the area of the stable roof (ceiling) of the extraction chamber 9 is calculated and the geometric parameters of the assembly of underground equipment, including six geotechnological wells 10, which are vertically drilled from the surface at the vertices of the regular polygon, the distance between the vertices of the opposite angles is less than L (Fig. 2).

Все скважины 10 полностью обсаживаются, заполняются трубами для подачи воды, воздуха и выдачи пульпы, снаряжаются эрлифтными или гидроэлеваторными снарядами. Верхние концы труб связываются жестким монолитным креплением 18, сечение I-I (Фиг. 5), а нижние - жестким монолитным креплением 19, сечение IV-IV (Фиг. 5). В зоне залежи ТПИ, на всю ее мощность, обсадные трубы имеют фронтальные окна 21 для выпуска гидромониторных струй и впуска пульпы ТПИ (сечение III-III Фиг. 5).All wells 10 are completely cased, filled with pipes for supplying water, air and pulp, are equipped with airlift or elevator shells. The upper ends of the pipes are connected by a rigid monolithic fastening 18, section I-I (Fig. 5), and the lower ends - by a rigid monolithic fastening 19, section IV-IV (Fig. 5). In the zone of the TPI deposit, for all its power, the casing pipes have frontal windows 21 for the release of jet jets and the inlet of the TPI pulp (section III-III of Fig. 5).

На дневной поверхности 1 в пределах участка горного отвода 7 располагаются наземное оборудование для СГД 11, выданные пульпопроводы 12 и карта намыва ТПИ 13, обеспечивающие осуществление процесса СГД ТПИ с сохранением устойчивости потолочины 4 шестигранной выемочной камеры 3 (Фиг. 2).On the day surface 1 within the section of mining allotment 7 there are ground equipment for SRS 11, issued slurry pipelines 12 and an alluvial map TPI 13, ensuring the implementation of the SRS TPI process while maintaining the stability of the ceiling 4 of the hexagonal extraction chamber 3 (Fig. 2).

После полной выработки выемочной камеры 3 и выдачи через скважины 10 и пульпопроводы 12 на карту намыва 13 всего добываемого объема ТПИ в обсадных трубах, в зоне массива налегающих на пустую выемочную камеру горных пород 6, перфорируют боковые вертикальные щели 20 (сечение III-III Фиг. 5), через которые, с помощью гидромониторных струй, производят щелевую отрезку шести боковых панелей 14 шестигранного массива налегающих горных пород от окружающих сборку подземного оборудования горных пород и осуществляют процесс управляемого обрушения 16 массива налегающих горных пород 6 с одновременной закладкой 15 выемочной камеры в залежи ТПИ 3 и образованием котлована 17 (Фиг. 3 и 4).After the excavation chamber 3 has been fully developed and dispensed through the boreholes 10 and slurry pipelines 12 onto the alluvial map 13 of the total production volume of mineral oil in the casing pipes, vertical side slots 20 are perforated in the zone of the massif, leaning on an empty mining chamber 6 (section III-III of FIG. 5) through which, with the help of jet jets, a gap segment of six side panels 14 of a six-sided array of overlying rocks is produced from the surrounding underground equipment of rocks and the process of controlled collapse of the 16th massif is performed adjacen rocks 6 with simultaneous laying of 15 TPI in the recessed reservoir chamber 3 and the formation excavation 17 (FIGS. 3 and 4).

Достигнутыми полезными результатами работы изобретения являются (Фиг. 4):Achieved useful results of the invention are (Fig. 4):

- добытые методом СГД ТПИ, складированные на карте намыва 13;- mined by the method of SRD TPI, stored on the alluvium map 13;

- заложенная горными породами выемочная камера 15;- excavation chamber 15 embedded in the rocks;

- котлован 17 для сооружения подземного объекта;- pit 17 for the construction of an underground facility;

- ненарушенные за пределами горного отвода 7 и охранной зоны 8 земные недра 2 и урбанизированная территория 1;- undisturbed outside the allotment 7 and protection zone 8 of the earth's bowels 2 and urbanized territory 1;

- кратковременность техногенного воздействия (дни - недели) на участок продуктивных недр 2 урбанизированной территории 1 в пределах горного отвода 7 при полной контролируемости процесса СГД и обрушения налегающих горных пород в пределах сборной конструкции подземного геотехнологического оборудования.- short duration of technogenic impact (days - weeks) on the productive subsoil plot 2 of the urbanized territory 1 within mining allotment 7 with full control over the SRS process and collapse of overlying rocks within the precast design of underground geotechnological equipment.

Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention

Бакчарское сельское поселение - с. Бакчар - является административным центром Бакчарского района Томской области (координаты райцентра 57°01′ с.ш., 82°04′ в.д.), расположенного в центре самого большого в мире Васюганского болота.Bakcharsky rural settlement - with. Bakchar - is the administrative center of the Bakcharsky district of the Tomsk region (the coordinates of the district center 57 ° 01 ′ N, 82 ° 04 ′ E), located in the center of the world's largest Vasyugan swamp.

Село, образованное в 1918 году, по данным геологоразведки 1957-1964 гг. и 2006-2014 гг. оказалось стоящим над мощной (до 55 м) продуктивной толщей Бакчарского железорудного проявления, открытого в составе Западно-Сибирского железорудного бассейна в середине 50-х годов 20-го века. Этот факт, при современном положении дел, исключает из промышленного оборота до нескольких десятков миллионов тонн железной руды, залегающей на глубинах 160-220 метров от дневной поверхности в пределах занимаемой селом территории. Такого количества бурожелезняковой руды было бы достаточно для подшихтовки плавильных составов доменных печей (в объеме 10-14% от всего состава шихты) ближайших металлургических комбинатов - ЗСМК и КМК - в г. Новокузнецке соседней Кемеровской области на десятилетия.The village, formed in 1918, according to geological exploration 1957-1964. and 2006-2014. It turned out to be standing above the thick (up to 55 m) productive stratum of the Bakcharsky iron ore manifestation, discovered as part of the West Siberian iron ore basin in the mid 50s of the 20th century. This fact, in the current state of affairs, excludes from industrial circulation up to several tens of millions tons of iron ore, which lies at depths of 160-220 meters from the day surface within the territory occupied by the village. Such an amount of brown iron ore would be enough to bind the melting compositions of blast furnaces (in the amount of 10-14% of the total composition of the charge) of the nearest metallurgical plants - ZSMK and KMK - in the city of Novokuznetsk in the neighboring Kemerovo region for decades.

Однако без переноса села и создания промышленной, энергетической и транспортной инфраструктуры добыть ТПИ (железную руду) открытым способом невозможно.However, without the transfer of the village and the creation of industrial, energy and transport infrastructure, it is impossible to extract TPI (iron ore) in an open way.

Рассматривая, например, (Скобельский B.C., Паровинчак М.С., Лунев В.И. Основные технические решения по добыче железной руды на Полынянском участке Бакчарского месторождения (вариант - открытый способ разработки). Материалы круглого стола "Обсуждение проблем и перспектив освоения Бакчарского железорудного, … месторождений Томской области" (Томск, 16-17 марта 2006 г. ) / Под. общ. ред. В.Г. Емешева, А.В. Комарова, М.С. Паровинчака.- Томск: STT, 2006 - с. 43-44), две возможные схемы вскрытия карьерного поля: продольными траншеями на длину 1250 м (по низу) и поперечными траншеями с длиной 600 м (по низу) с последующим переходом на продольную схему при системе разработки траншейной однобортовой, поперечной с переходом на продольную с вывозкой вскрыши на внешний отвал (в переходный период) и далее на внутренний отвал, имеем следующие показатели:Considering, for example, (Skobelsky BC, Parovinchak M.S., Lunev V.I. Basic technical solutions for the extraction of iron ore at the Polynyansky site of the Bakcharsky deposit (option is an open method of development). Round table materials "Discussion of problems and prospects for the development of the Bakcharsky iron ore , ... deposits of the Tomsk region "(Tomsk, March 16-17, 2006) / Under the general editorship of V.G. Emeshev, A.V. Komarov, M.S. Parovinchak. - Tomsk: STT, 2006 - p. . 43-44), two possible schemes for opening a quarry field: longitudinal trenches to a length of 1250 m (bottom) and transverse t with 600 m long bottoms (bottom) with the subsequent transition to a longitudinal scheme with a single-flange trench development system transverse with a transition to a longitudinal one with overburden removal to an external dump (during the transitional period) and then to an internal dump, we have the following indicators:

- средний коэффициент вскрыши 3,56 м3/т;- average stripping ratio of 3.56 m 3 / t;

- объем вскрышных пород в контуре отработки 1819 млн м3;- the volume of overburden in the mining circuit of 1819 million m 3 ;

Для сравнения, объем пирамиды Хеопса (площадь основания 5,3 га, высота 147 м) составляет 2,58 млн м3.For comparison, the volume of the Cheops pyramid (base area 5.3 ha, height 147 m) is 2.58 million m 3 .

Предлагаемый способ позволяет на территории с. Бакчар производить локальную (точечную) выемку железной руды.The proposed method allows the territory with. Bakchar produce local (point) excavation of iron ore.

Выполненный согласно теории В.Д. Слесарева (Черней Э.И., Дорошенко А.И., Крикунов М.В. К расчету предельных пролетов при одном из вариантов подземной гидродобычи металла из талых россыпей // Изв.вузов. - Серия "Геология и разведка" Вып. 2, 1978) с учетом данных по пределам прочности на растяжение таких пород кровли, как плотная глина и гетитовая руда (Лукьянов В.Г., Громов А.Д., Пинчук Н. П. Технология проведения горноразведочных выработок, 2-е изд. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004), расчет предельного пролета выемочной камеры приводит к значению L≈36 м. Принимая с запасом прочности величину диаметра описывающей шестигранное сечение сборки подземного скважинного оборудования окружности D=35 м<L≈36 м, получаем площадь устойчивой потолочины выемочной камеры и площадь дна котлована равными величине SП≈SK≈103 м2. Принимая мощность рудной залежи равной 50 м, оцениваем объем добытой методом СГД руды из одной шестигранной ячейки в 170 тыс. т (или 70 тыс. м3 на карте намыва) и объем котлована для обустройства подземного объекта в 38 тыс. м3.Performed according to the theory of V.D. Slesareva (Cherney E.I., Doroshenko A.I., Krikunov M.V. To the calculation of the limiting spans for one of the options for underground hydraulic mining of metal from thawed placers // Izv.vuzov. - Series "Geology and Exploration" Issue 2, 1978) taking into account data on the tensile strengths of roof rocks such as dense clay and goethite ore (Lukyanov V.G., Gromov A.D., Pinchuk N.P. Technology of mining explorations, 2nd ed. - Tomsk : Publishing House of Tomsk University, 2004), the calculation of the maximum span of the extraction chamber leads to a value of L≈36 m. Taking Well diameter hexagonal section describes assembly situ circumference equipment D = 35 m <L≈36 m obtain stable potolochiny recessed area and equal magnitude chamber bottom of the excavation area S n ≈S K ≈10 3 m 2. Assuming an ore deposit capacity of 50 m, we estimate the volume of ore mined by the SRS method from one hexagonal cell at 170 thousand tons (or 70 thousand m 3 on the alluvial map) and the pit volume for the construction of an underground facility at 38 thousand m 3 .

Учитывая накопленный опыт СГД бакчарской железной руды из одиночных геотехнологических скважин (отчет о проведении опытно-методических работ (ОМР СГД-08) в рамках Государственного контракта от 04.04.2006 г. №ТВ-04-04-2006 «Оценка Бакчарского железорудного проявления для отработки методом СГД» на лицензионном участке ООО «НПО «ТомГДКруда» Западной площади Бакчарского проявления в районе геолого-поисковой скважины №101, с. Бакчар, Томская область / Сост.: В.И. Лунев, А.И. Усенко, И.Б. Бондарчук, В.М. Иванов П.Н. Прокопенко - с. Бакчар, г. Томск, 2008) путем экстраполяции на шестискважинную ячейку можно оценить длительность реализации предложенного способа в 4-6 недель круглосуточной работы.Considering the accumulated experience of SRS of Bakchar iron ore from single geotechnological wells (report on the experimental work (OMR SRD-08) under the State contract dated 04.04.2006 No. TV-04-04-2006 “Assessment of the Bakcharsky iron ore manifestation for mining by the SRS method ”on the licensed site of LLC NPO TomGDKruda of the Western area of Bakcharsky development in the area of the geological exploration well No. 101, village Bakchar, Tomsk Region / Comp .: V.I. Lunev, A.I. Usenko, I. B Bondarchuk, V. M. Ivanov, P. N. Prokopenko - S. Bakchar, Tomsk, 2008) by ext by interpolation to a six-well cell, it is possible to estimate the duration of the implementation of the proposed method in 4-6 weeks of round-the-clock operation.

Принимая во внимание объем и качество добываемой бакчарской железной руды из шестискважинной ячейки можно рекомендовать ее гидрометаллургическую переработку на тонкодисперсное железо для порошковой металлургии (например, по способу, разработанному сибирскими учеными в работе Чинакал Н.А., Барышников Ф.А., Рузинова Н.Л. Извлечение железа из окисленных руд методом выщелачивания // ФТГТРПИ. - 1967. - №2. - с. 88-91).Taking into account the volume and quality of the extracted Bakchar iron ore from a six-well cell, we can recommend its hydrometallurgical processing into finely dispersed iron for powder metallurgy (for example, according to the method developed by Siberian scientists in the work of N. Chinakal, F. Baryshnikov, N. N. Ruzinova L. Extraction of iron from oxidized ores by leaching // FTGTRPI. - 1967. - No. 2. - S. 88-91).

Таежно-болотистая местность Бакчарского района, наличие в райцентре опорного пункта северного садоводства и род занятий местного населения обосновывают функциональное назначение обустраиваемого в созданном котловане подземного объекта - круглогодично работающего холодильного помещения для хранения пищевой экспортной продукции; дикорастущих и культурных ягод, грибов, дичи и др. (например, биологические и эксплуатационные запасы грибов по Бакчарскому району составляют 1037,6 т и 410,1 т, соответственно [http://www.Bakchar.globalinfo.html]).The taiga-marshy area of the Bakcharsky district, the presence in the district center of a stronghold of northern horticulture and the occupation of the local population justify the functional purpose of the underground facility being built in the created foundation pit - a year-round working refrigeration room for storing food export products; wild and cultivated berries, mushrooms, game, etc. (for example, biological and operational stocks of mushrooms in the Bakcharsky district are 1037.6 tons and 410.1 tons, respectively [http: //www.Bakchar.globalinfo.html]).

Необходимо отметить, что в условиях приведенного примера СГД бакчарской железной руды по способу-прототипу привела бы к неконтролируемому в пространстве и времени мульдообразованию на территории с. Бакчар. Причем граница мульды сдвижения - линия, соединяющая точки земной поверхности с оседанием 15 мм, - представляла бы окружность со средним диаметром около 240 м с провалом в центре (что соответствует площади нарушенных земель ~46 тыс. м2).It should be noted that, under the conditions of the above example, the SRS of Bakchar iron ore by the prototype method would lead to uncontrolled in space and time trough formation in the territory of s. Bakchar. Moreover, the boundary of the trough of displacement — the line connecting the points of the earth’s surface with a subsidence of 15 mm — would represent a circle with an average diameter of about 240 m with a hole in the center (which corresponds to an area of disturbed lands of ~ 46 thousand m 2 ).

Таким образом, предложенные технические решения позволяют в условиях добычи ТПИ из недр урбанизированной территории провести управляемое обрушение горных пород, приводящее к закладке подземной горной выработки и образованию подземной полости (котлована) для строительства подземного объекта, необходимого для нужд населения.Thus, the proposed technical solutions make it possible to conduct controlled rock caving in the conditions of mining and refining of mineral resources from the bowels of an urbanized area, leading to the laying of underground mining and the formation of an underground cavity (foundation pit) for the construction of an underground facility necessary for the needs of the population.

Claims (2)

1. Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории, включающий выбор места добычи твердого полезного ископаемого исходя из горно-геологических условий залегания рудной залежи, бурение и обустройство геотехнологических скважин, скважинную гидравлическую добычу твердого полезного ископаемого из подземной горной выработки - выемочной камеры в рудной залежи, закладку отработанного объема выемочной камеры посредством обрушения массива налегающих горных пород, отличающийся тем, что при выборе места добычи твердого полезного ископаемого дополнительно учитывают местные требования и ограничения в эксплуатации данного участка урбанизированной территории, бурение и обустройство геотехнологических скважин выполняют в виде шестигранной ячейки, добычу твердого полезного ископаемого и обрушение массива налегающих горных пород производят в объеме недр, ограниченном правильным шестигранным параллелепипедом, образуемом обсаженными скважинами, пробуренными с поверхности до подошвы рудной залежи, полная закладка выработанного объема производится посредством щелевой отрезки боковых панелей шестигранного массива налегающих на потолочину выемочной камеры горных пород от окружающего ячейку массива горных пород, приводящей к самообрушению горных пород в пределах шестигранного параллелепипеда и образованию новой вышележащей шестигранной полости.1. A method of developing productive mineral resources of an urbanized area, including the choice of a place for extraction of solid minerals based on the geological conditions of occurrence of an ore deposit, drilling and arrangement of geotechnological wells, borehole hydraulic production of solid minerals from underground mining - a mining chamber in the ore deposit, laying the spent volume of the extraction chamber through the collapse of an array of overlying rocks, characterized in that when choosing a place for the extraction of solid about the fossil additionally take into account local requirements and restrictions on the operation of this section of the urbanized territory, the drilling and arrangement of geotechnological wells is performed in the form of a hexagonal cell, the extraction of solid minerals and the collapse of the mass of overlying rocks are carried out in the amount of subsoil bounded by a regular hexagonal parallelepiped formed by cased wells, drilled from the surface to the bottom of the ore deposit, the full laying of the produced volume is carried out by slotted sections of the side panels of the hexagonal array lying on the ceiling of the excavation chamber of rocks from the surrounding rock massif, leading to self-collapse of the rocks within the hexagonal box and the formation of a new overlying hexagonal cavity. 2. Конструкция для реализации способа по п. 1, включающая геотехнологические скважины, отличающаяся тем, что геотехнологические скважины создают в объеме недр ячейку, ограниченную правильным шестигранным параллелепипедом, образуемым обсаженными скважинами, пробуренными с поверхности до подошвы рудной залежи, при этом верхние и нижние концы обсадных труб механически соединены твердеющим составом, образуя верхнюю и нижнюю жестко связанные шестиугольные конструкции, расстояние между любыми противолежащими углами в которых меньше длины предельного устойчивого пролета массива налегающих на кровлю рудной залежи горных пород, обсадные трубы в пределах мощности рудной залежи имеют вертикальные фронтальные окна с углом раскрыва 120°, сориентированные на ось симметрии шестигранной выемочной камеры, с возможностью осуществления через них скважинной гидравлической добычи руды, а в пределах интервала массива налегающих пород выполнены с возможностью выполнения в них, после завершения отработки выемочной камеры, перфорированных вертикальных щелевых отверстий, сориентированных с возможностью выпуска гидромоторных струй и приема пульпы в процессе щелевой отрезки боковых панелей шестигранного массива налегающих на потолочину выемочной камеры горных пород. 2. The design for implementing the method according to claim 1, comprising geotechnological wells, characterized in that the geotechnological wells create a cell within the subsurface volume limited by a regular hexagonal parallelepiped formed by cased holes drilled from the surface to the bottom of the ore deposit, with upper and lower ends casing pipes are mechanically connected by a hardening composition, forming the upper and lower rigidly connected hexagonal structures, the distance between any opposite angles in which is less than the length of a regular stable span of an array of rock deposits lying on the roof, casing pipes within the ore deposit thickness have vertical front windows with an opening angle of 120 °, oriented on the axis of symmetry of the hexagonal extraction chamber, with the possibility of performing borehole hydraulic ore mining through them interval array of overlying rocks made with the possibility of performing in them, after completion of mining of the extraction chamber, perforated vertical slotted holes, oriented s gidromotornyh to discharge jets of pulp and receiving slit segments in the side panels overlying hexagonal array on the recessed chamber potolochinu rocks.
RU2014147190/03A 2014-12-22 Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end RU2574084C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147190/03A RU2574084C2 (en) 2014-12-22 Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147190/03A RU2574084C2 (en) 2014-12-22 Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014147190A RU2014147190A (en) 2015-05-10
RU2574084C2 true RU2574084C2 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1328526A1 (en) * 1986-03-26 1987-08-07 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of producing underground cavities through wells
SU1423739A1 (en) * 1986-10-09 1988-09-15 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of forming cavities in earth through wells
SU1710749A1 (en) * 1990-01-30 1992-02-07 Kalenteva Lidiya G Method of working coal formations under water bodies
RU2072037C1 (en) * 1992-06-22 1997-01-20 Государственная горная академия Украины Method for backfilling worked out space in underground gasification of solid fuel
RU2101503C1 (en) * 1996-03-20 1998-01-10 Николай Игорьевич Бабичев Method of mining of mineral deposits
RU2536541C1 (en) * 2013-10-04 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method of underground mining of pitching and underlay lodes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1328526A1 (en) * 1986-03-26 1987-08-07 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of producing underground cavities through wells
SU1423739A1 (en) * 1986-10-09 1988-09-15 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Method of forming cavities in earth through wells
SU1710749A1 (en) * 1990-01-30 1992-02-07 Kalenteva Lidiya G Method of working coal formations under water bodies
RU2072037C1 (en) * 1992-06-22 1997-01-20 Государственная горная академия Украины Method for backfilling worked out space in underground gasification of solid fuel
RU2101503C1 (en) * 1996-03-20 1998-01-10 Николай Игорьевич Бабичев Method of mining of mineral deposits
RU2536541C1 (en) * 2013-10-04 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method of underground mining of pitching and underlay lodes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102518438B (en) Roof regeneration medium-length hole ore blast backfill mining method
CN104806244B (en) Filling mining method for slant middle-thick ore body
CN104481539B (en) From kerve tight-face blasting caved stopes
CN105178961B (en) A kind of roomy stope borehole drilling stage open stope afterwards filling mining method
CN104847352A (en) Chamber and overhand cut combined cut-and-filling stoping method in pre-roof-protecting stage
CN102226396B (en) Non-blasting excavation and reconstruction of artificial pillars deep hole collapse and subsequent filling mining method
CN109083644A (en) A kind of safe and efficient mining methods of gently inclined medium thick orebody
CN102587916A (en) Method for filling and mining after ore caving
CN110043263B (en) Zone pre-control roof-based medium-deep hole reinforcement mining method for gently-inclined broken ore deposit
CN105909247A (en) Non-pillar sublevel mining cemented filling mining method
CN112682041A (en) Filling mining method for upper-wall-breaking gentle-inclination thick and large ore body
CN102337893B (en) Method for processing suspension top by medium-deep hole blasting on upper and lower shoes
CN108590649A (en) A kind of broken narrow vein medium-length hole recovery method of low-angle dip
CN103437768A (en) Pre-set space filling mining method without top column and bottom column
Kalybekov et al. Efficient land use in open-cut mining
CN103114854B (en) Pillar robbing method of reconstructed artificial stud
CN106640080B (en) Under a kind of deep high stress environment mining methods are arranged from steady gallery shape stope
CN1195149C (en) Roof bolt protection and sectioned empty field method for phosphorate rock mining
CN117211788A (en) Pre-control jacking stage large-aperture subsequent filling and section-combining mining process method
CN110671110A (en) Extravenous mining and exploration mining combined concealed broken residual ore mining structure and mining method thereof
CN103590832A (en) Pillar pre-isolation sublevel stick-filling mining method and ore body therefor
CN211623426U (en) Safe and efficient hidden broken residual ore mining structure based on extra-pulse mining and quasi-exploration mining combination
RU2574084C2 (en) Development of productive depths in urbanised territory and subsurface facilities to this end
CN112324439A (en) Mining method for inducing caving roadway roof
Madej et al. Microgravimetric assessment of possible surface deformations in some post-mining areas