Результат интеллектуальной деятельности: Способ разработки рудных месторождений алмазов с применением селективной подготовки горных пород к выемке

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче алмазов высокой ценности с обеспечением кристаллосбережения щадящей выемкой участков с повышенным содержанием алмазов высокой ценности, в том числе ювелирных алмазов.

Известен способ добычи полезного ископаемого, заключающийся в выемке кимберлитовой руды массированным бурением скважин, включающим разрушение и выемку полезного ископаемого, его погрузку и транспортирование, ликвидацию выработанного пространства скважин заполнением его закладочным материалом, выемку кимберлитовой руды бурением скважин с поверхности земли осуществляют разбуриванием нисходящих скважин последовательно от скважины к скважине, при этом разработку начинают с центра кимберлитовой трубки бурением центральной скважины с последующим бурением скважин концентрическими кольцами вокруг центральной скважины [1].

Недостатками данного способа является невысокая производительность при валовой выемке полезного ископаемого, потеря ценности крупных кристаллов алмазов при бурении прочных пород.

Известен способ селективной разработки алмазосодержащих руд, включающих оконтуривание участков, с выделением рудных зон высокой и низкой ценности, рыхление рудных зон высокой ценности тракторными рыхлителями с перемещением породы в котлован с высокоминерализованным рассолом для разупрочнения кусков породы. Рудные зоны низкой ценности разрабатываются с применение буровзрывных работ и одноковшовых экскаваторов [2].

Недостатками способа являются необходимость большой площади карьера для размещения горного оборудования и котлована с рассолом, а также длительность процесса разупрочнения пород в рассоле.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки месторождений полезных ископаемых выбуриванием керна большого диаметра, включающий вскрытие полезного ископаемого, предварительное бурение скважины малого диаметра с извлечением руды и последующим определением ее физико-механических свойств по глубине залегания, колонковое бурение скважины большого диаметра, подрезка керна и его выемка с помощью крана, с последующим заполнением скважин самотвердеющей закладкой [3-4].

Недостатками способа являются многооперационность, низкая производительность валовой выемки руды выбуриванием, необходимость последующей закладки скважин.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки рудных месторождений алмазов с обеспечением безопасности и кристаллосбережения алмазов высокой ценности посредством применения селективной подготовки горных пород к выемке с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности, обеспечивающей инъектирование электроразрядом активной жидкостно-газовой смеси природного рассола в микротрещины для расширения трещин и ослабления руды, позволяющее сохранить целостность алмазов различной крупности.

Указанный технический результат достигается тем, в способе разработки рудных месторождений алмазов с применением селективной подготовки горных пород к выемке, включающем вскрытие полезного ископаемого, предварительное бурение скважины малого диаметра с извлечением руды и последующим определением ее физико-механических свойств по глубине залегания, бурение скважины большого диаметра с выемкой руды и последующей отгрузкой, для обеспечения кристаллосбережения алмазов высокой ценности предварительно бурят скважину малого диаметра преимущественно в зоне с повышенным содержанием алмазов высокой ценности, с выделением участков руды с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности, последующую установку на штангу бурового станка электрогидравлического устройства и погружения его в скважину малого диаметра на глубину расположения участка руды с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности, подачу через полость штанги и полость электрогидравлического устройства природного рассола в скважину малого диаметра после ее герметизации эластичной заглушкой, путем подачи сигнала через электрический кабель на клапан для открытия баллона со сжатым воздухом и наполнения эластичной заглушки, после этого по электрическому кабелю подают первоначально постоянное напряжение на электроды электрогидравлического устройства для обеспечения реализации процесса электролиза, а затем - импульсы с длительностью и интенсивностью зависящими от физико-механических свойств руды, обеспечивающими инъектирование электроразрядом активной жидкостно-газовой смеси природного рассола в микротрещины для расширения трещин и ослабления руды, при этом после подготовки выделенных участков руды с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности к выемке, электрогидравлическое устройство заменяют на расширитель для бурения скважины большого диаметра с выемкой горной массы с повышенным содержанием алмазов высокой ценности и подготовленной к выемке горной массы с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Способ разработки рудных месторождений алмазов с применением селективной подготовки горных пород к выемке изображен на чертежах.

На фиг. 1 - схема разработки месторождения; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Способ разработки рудных месторождений алмазов выполняется посредством опережающего бурения с помощью бурового станка 1 скважины малого диаметра 2 с извлечением руды и последующим определением ее физико-механических свойств по глубине 3 залегания, а также бурением скважины большого диаметра 4 с выемкой руды и последующей отгрузкой. Скважина малого диаметра 2 бурится преимущественно в зоне 5 с повышенным содержанием алмазов высокой ценности 6, с выделением участков руды 7 с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6. Для обеспечения процесса электролиза на штангу 8 бурового станка 1 устанавливается электрогидравлическое устройство 9, которое погружается в скважину малого диаметра 2 на глубину 10 расположения участка руды с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6. Электрогидравлическое устройство 9 снабжено эластичной заглушкой 11, которая, путем подачи сигнала через электрический кабель 12 на клапан 13 открытия баллона 14 наполняется сжатым воздухом. Через полость 15 штанги 8 и полость 16 электрогидравлического устройства 9 обеспечивается подача природного рассола в скважину малого диаметра 2. По электрическому кабелю 17 подают первоначально постоянное напряжение на электроды 18 электрогидравлического устройства 9 для обеспечения процесса реализации электролиза, инъектирования электроразрядом активной жидкостно-газовой смеси природного рассола в микротрещины 19 для расширения трещин 20 и ослабления руды. Для бурения скважины большого диаметра 4 с выемкой горной массы электрогидравлическое устройство 9 заменяют на расширитель 21.

Способ разработки рудных месторождений алмазов с применением селективной подготовки горных пород к выемке выполняется следующим образом.

После вскрытия месторождения полезного ископаемого осуществляется предварительное бурение скважины малого диаметра 2 с извлечением руды и последующим определением ее физико-механических свойств по глубине 3 залегания. Для обеспечения кристаллосбережения алмазов высокой ценности 6 предварительно бурят скважину малого диаметра 2 преимущественно в зоне 5 с повышенным содержанием алмазов высокой ценности 6, с выделением участков руды 7 с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6. Осуществляют установку на штангу 8 бурового станка 1 электрогидравлического устройства 9 и погружение его в скважину малого диаметра 2 на глубину 10 расположения участка руды с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6. Путем подачи сигнала через электрический кабель 12 на клапан 13 для открытия баллона 14 со сжатым воздухом происходит наполнение воздухом эластичной заглушки 11 для герметизации скважины малого диаметра 2. Через полость 15 штанги 8 и полость 16 электрогидравлического устройства 9 производят подачу природного рассола в скважину малого диаметра 2. После этого по электрическому кабелю 17 подают первоначально постоянное напряжение на электроды 18 электрогидравлического устройства 9 для обеспечения реализации процесса электролиза, а затем - импульсы с длительностью и интенсивностью зависящими от физико-механических свойств руды, обеспечивающими инъектирование электроразрядом активной жидкостно-газовой смеси природного рассола в микротрещины 19 для расширения трещин 20 и ослабления руды. После подготовки выделенных участков руды 7 с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6 к выемке, электрогидравлическое устройство 9 заменяют на расширитель 21 для бурения скважины большого диаметра 4. Осуществляют выемку горной массы с повышенным содержанием алмазов высокой ценности 6 и подготовленную к выемке горную массу с аномально высоким содержанием алмазов высокой ценности 6 для последующей отгрузки.

Способ позволяет повысить эффективность разработки рудных месторождений алмазов с обеспечением безопасности и сохранения целостности алмазов различной крупности и высокой ценности посредством применения селективной подготовки горных пород к выемке посредством инъектирования электроразрядом активной жидкостно-газовой смеси природного рассола в микротрещины.

Источники информации

1. Патент РФ №2029866 от 27.02.1995. Способ добычи полезного ископаемого.

2. Патент РФ №2009318, конвенционный приоритет от 09.07.1990. Способ селективной разработки алмазосодержащих руд.

3. Патент РФ №2461712 от 20.09.2012. Способ разработки месторождений полезных ископаемых выбуриванием керна большого диаметра.

4. Ермаков С.А., Федоров Л.Н. Новые способы разработки малообъемных алмазных месторождений и доработки подкарьерных запасов алмаза // Наука и образование. - 2015. - №4. - С. 62-67.