Технология скважинной разработки месторождений роторным оборудованием
В 2015-2016 г.г. Центр по сапропелю проводил испытания предложенной им же технологии скважинной разработки россыпных и осадочных месторождений роторным оборудованием на базе дизельной бурильно-крановой установки МАСТ-БУД М150 и ковшового бурового копателя КШК-30А (КШС-40М) с применением ковшового бура диаметром от 800 до 1500 мм.
Технология разработана для пробной добычи россыпных золотосодержащих песков в Сибири, янтаря в Житомирской области Украины, лунного камня на острове Цейлон в Шри Ланке.
Глубина залегания полезного ископаемого во всех случаях не превышала 24 метров. Продуктивный слой имел мощность от 18 до 24 м.
Используемое оборудование выполнено мобильным, имеет пневмоколесный или гусеничный ход. Привод – дизельный.
При апробировании россыпных залежей технологическая схема эксперимента принималась по проекту проведения геологоразведочных работ.
В процессе поиска оптимального способа добычи полезного ископаемого отрабатывались 2-3 его варианта, по ним просчитывались технологические параметры процесса и экономическая составляющая. Для продолжения работ принимался наиболее оптимальный вариант после их сравнения.
При добыче янтаря наиболее целесообразным оказался последовательный шахматно-скважинно-засыпной способ, представляющий собой отработку полезной залежи параллельными заходками с расчетным расстоянием между ними и добычными скважинами-выработками. Сущность способа заключалась в том, что скважинная добыча в каждой последующей заходке смещалась на расстояние между скважинами-выработками, что позволяло в процессе проведения работ засыпать отработанное пространство скважин-выработок пустой породой после обогащения, а также беспрепятственно осуществлять установку добычного оборудования на следующую заходку и скважину-выработку.
Добычные работы на месторождении лунного камня целесообразно оказалось проводить параллельными скважинно-целиковыми заходками в два этапа. Причем, целики оставлялись между рядами скважин выработок и рассчитывались исходя из свойств вмещающих пород и диаметра добычных скважин. На первом этапе разработка велась скважинными выработками в одну сторону распространения залежи, на втором – в обратную, но уже со вскрытием целикового пространства.
Для апробирования золотосодержащих россыпей наиболее подходящим оборудованием выбрана установка МАСТ-БУД М150 с глубиной добычи 25 м и диаметром выработки 1500 мм. Порода выбуривалась ковшовым буром и погружалась в бункер промывочно-сортировочной машины, обогащалась в ней и транспортировалась в лабораторию для исследований.
В процессе испытаний данной установки получены оптимальные режимы ее работы на обедненных месторождениях в условиях вечной мерзлоты и прирусловых таликов. Была доказана целесообразность применения МАСТ-БУД М150 при геологоразведочных работах, апробировании малых золотосодержащих россыпей, а также их эксплуатационной разработки.
Добычные работы на месторождениях янтаря в Украине сопровождались резкими перепадами мощности продуктивного слоя. Используемое оборудование КШК-30А предназначено для работы с мягкими и средней плотности породами (глина, песок, мелкий гравий) с обсадкой вскрываемой скважины-выработки или без.
Используемый добычной комплект состоял из вышки, бурильной штанги с ковшовым буром и лебёдок для подъёма ковшебура. Принцип работы установки — как на бурении колодцев большого диаметра. Бурильная штанга с ковшовым буром приводилась во вращательное движение от двигателя внутреннего сгорания мощностью 22 кВт (30 л. с.). При вращении ковшебур ножами врезался в продуктивный слой с янтарем, разрыхлял его и собирал породу в цилиндрическую полость. Заполненный ковшебур поднимался на поверхность и освобождался от вместимого на наклонный транспортер загрузочного бункера мобильного промывочно-сортировочного агрегата.
Добычная установка КШК-30А:
1 — вышка; 2 — бурильная штанга; 3 — ковшовый бур; 4 — лебёдка для спуска и подъёма ковшового бура; 5 — двигатель внутреннего сгорания.
Добычной инструмент – специальный сварной цилиндр диаметром 800 мм, в днище которого укреплены два режущих лезвия. Центральная часть скважины-выработки разрушается пико-буром. Над корпусом ковшового бура имеются два ножа-расширителя, разбуривающие пройденную скважину-выработку до диаметра 1500 мм. Соединения ковшового бура с нижней штангой обеспечиваются наличием выступов.
Добыча производится следующим образом: при вращении ковшебура режущие лезвия и пико-бур разрыхляют породу продуктивного слоя, которая проходит через окно в дне ковшового бура внутрь. Одновременно ножи-расширители срезают породу по верхнему контуру стенок и сбрасывают в ковшовый бур сверху. После наполнения ковшового бура породой с янтарем штанге дается обратный ход на пол-оборота. При подъеме ковшебура ножи-расширители складываются, и ковшовый бур свободно проходит внутри обсаженного трубами участка скважины-выработки. При выходе из скважины-выработки открывается крышка ковшебура и последний освобождается от продуктивной породы с янтарем на наклонный транспортер загрузочного бункера. За один цикл ковшовый бур может поднять на поверхность до 0.9 м3 продуктивной породы. Масса поднятой из скважины-выработки породы транспортером доставляется на промывочно-сортировочный узел, янтарь отмывается от пустой породы и складируется. Пустая порода в виде гидросмеси закладывается в скважины-выработки предыдущей заходки.
Ковшовый бур установки КШК-30А
1 — центральная труба 2 — фигурные шпонки 3 – корпус 4 — откидывающиеся створки 5 — запирающее устройство 6 – траверса 7 — наклонная перемычка 8 — нож днища 9 — поворотные расширяющие ножи 10 — трос механизма складывания расширяющихся ножей
При отработке технологии добычи лунного камня возникла необходимость увеличения производительности установки. С этой целью для увеличения объемов добычи взят копатель шахтных колодцев КШС-40М, который состоит из следующих основных узлов: базовый автомобиль типа «Урал», «КАМАЗ» или «ЗИЛ», рама привода генератора, лебедка подъема бура, трехбарабанная лебедка, левый и правый конвейеры, подъемник, привод ковшебура, собственно ковшебур, буровой снаряд, вышка, захват обсадных колец, прицеп, гидросистема, электрооборудование. Установка оборудована специальной лебедкой для подъема обсадных труб. Для удаления породы от устья скважины-выработки имеется ленточный конвейер производительностью 35 м3/ч; дальность выгрузки пород 4 м.
Центр по сапропелю предлагает технологию и оборудование для широкого внедрения при производстве горно-добычных работ на россыпных и осадочных месторождениях полезных ископаемых. При имеющейся полной геологической информации по месторождению — НИР, проектно-технологическая проработка и поставка оборудования добычи полезных ископаемых занимает не более 5 месяцев.
