Оборудование скважинной гидродобычи

Скважинный гидродобычной комплекс - комплекс оборудования, необходимого для скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых.

Он включает:

* оборудование для вскрытия продуктивного пласта (буровые станки и агрегаты для извлечения обсадных колонн скважин);

* оборудование для планировки добычного полигона и монтажа технологических трубопроводов (бульдозер, автокран и др.)

* энергетическое и насосно-компрессорное оборудование;

* скважинный гидродобычной агрегат;

* обогатительное оборудование.

Кроме скважинного гидродобычного агрегата остальное оборудование является типовым и серийно выпускаемым.

Скважинный гидродобычной агрегат состоит из наземной управляющей установки и скважинного снаряда. Тип и конструкция агрегата выбираются в зависимости от горно-геологических условий залегания полезного ископаемого.

Наземная управляющая установка используется для вертикального перемещения и вращения гидродобычного снаряда в процессе выемки полезного ископаемого, а также, в ряде случаев, для монтажа и демонтажа гидродобычного снаряда в скважине. В качестве управляющей установки может быть использован буровой станок, например 1БА-15в, или специально разработанное устройство. Иногда наземную управляющую установку совмещают с землесосной установкой. Управляющая установка может быть самоходной, например, с ходовой базой от гусеничного крана в болотном исполнении, или перемещаться по полигону с помощью бульдозера. Монтаж и демонтаж добычного снаряда в скважине может производиться с помощью автокрана, бурового станка или специализированной управляющей установки.

Скважинный гидродобычной снаряд обычно состоит из конструктивно совмещенного (встроенного) гидромонитора и пульпоподъемника. Однако, в ряде случаев, например на Кингисеппском месторождении фосфоритов и при скважинной гидродобыче золота из многолетнемерзлых россыпей применялся двух скважинный вариант, когда в одной скважине монтировался гидромонитор, а в другой - пульпоподъемник.

Встроенный скважинный гидромонитор представляет собой цилиндрический патрубок с успокоителем, который автоматически выводится в рабочее положение за счет давления воды. При спускоподъемных операциях в скважине он находится в транспортном положении внутри гидродобычного снаряда под углом 90⁰ к его оси. Для различных горно-геологических условий было разработано несколько типов таких гидромониторов.

Выводной скважинный гидромонитор располагается шарнирно на добычном снаряде. При спуске и подъеме снаряда в скважине он занимает вертикальное положение, помещаясь в специальном углублении на внешней трубе снаряда и не выходя за его габариты. В рабочее горизонтальное положение этот гидромонитор выводится за счет реактивной силы струи, ось которой смещена от оси патрубка или с помощью специальной тяги. Подобный гидромонитор при отработке Кингисеппского месторождения фосфоритов имел сменные стволы длинной 0,5; 1,5 и 2,5 м при мощности отрабатываемого пласта 2,5-3 м.

Разработана конструкция выдвижного телескопического многосекционного гидромонитора, который раздвигался за счет давления воды до 6 м, а собирался с помощью тросовой системы.

Улучшение динамических характеристик струи достигается установкой успокоителей, насадок с рациональным профилем струеформирования.

В качестве пульпоподъемника в зависимости от горно-геологических условий используется эрлифт, гидроэлеватор, землесос и устройства, работающие на принципе вытеснения гидросмеси на поверхность при создании избыточного давления в подземной камере водой или сжатым воздухом.

Скважинный гидродобычной снаряд для добычи с глубины более 20 м изготавливается секционным. Он обычно состоит из нижней (рабочей) секции, имеющей гидромонитор и устройство для приготовления и забора гидросмеси, промежуточные секции в виде колонн труб, и верхнюю (выдачную) секцию, предназначенную для отвода гидросмеси и подвода энергетических агентов: воды и воздуха.

В гидроэлеваторных снарядах обычно применяется соосное расположение труб. По межтрубному пространству подается вода на гидромониторную и гидроэлеваторную насадку, а эжектируемая гидросмесь поднимается по центральной колонне труб. На практике чаще всего использовались гидроэлеваторные снаряды двух типоразмеров: снаряд конструкции МГРИ с расходом воды 100-300 м³/ч и снаряд конструкции ВНИИ-1 для разработки мерзлых россыпей с расходом воды 1000-1200 м³/ч.

Эрлифтные снаряды отличаются главным образом по расположению колонн для подачи воды, воздуха и подъема пульпы. Для добычи строительных песков в Сибири применялся снаряд с наружным расположением труб, в котором использовалось около 30% полезного сечения скважины. При разработке Кингисеппского месторождения фосфоритов водоподающая и воздухоподающая трубы располагались внутри пульпоподъемной колонны, что позволило использовать до 70% сечения скважины. В последних конструкциях, при добыче железистых кварцитов на КМА и разработке талых россыпей, применяются эрлифтные снаряды с максимальным использованием сечения скважины. В этих снарядах, в зависимости от конструктивного решения, сжатый воздух или гидросмесь движутся по обсадной колонне скважины.

При разработке месторождений с малыми водопритоками и относительно небольшой глубиной (до 50 м) могут быть эффективны гидродобычные снаряды с компактными водозащищенными землесосными установками, имеющими гораздо больший кпд по сравнению с гидроэлеваторами и эрлифтами.

Скважинные гидродобычные агрегаты, работающие на принципе вытеснения гидросмеси, отличаются простотой конструкции и высокой производительностью. Суммарный расход подаваемой воды и поднимаемой гидросмеси через скважину диаметром 300 мм составляет 800-1000 м³/ч. Однако, они используются при отработке одиночных камер и при низкой проницаемости вмещающих пород.

Основой скважинного гидродобычного снаряда являются серийно выпускаемые обсадные и насосно-компрессорные трубы, а его изготовление не вызывает сложности в условиях ремонтно-механических мастерских горных предприятий.